Os receptores GPS recebem dados de almanaque do satélite e também calculam sua posição calculando sua distância dos satélites visíveis e, em seguida, usando o método de triangulação para calcular sua posição.
Após os dados terem sido recebidos e a posição calculada, os dados são configurados de acordo com os padrões estabelecidos pelo NMEA (Associação Nacional de Eletrônica Marinha) e é transmitido serialmente a uma taxa de transmissão de 4.800 bps.
A Associação Nacional de Eletrônica Marinha (NMEA) desenvolveu padrões que descrevem a interface entre vários equipamentos eletrônicos marítimos. Os padrões permitem que a eletrônica marítima envie informações para computadores e outros equipamentos marítimos.
Os receptores GPS também funcionam nestes Padrões NMEA. A maioria dos programas de computador e dispositivos que fornecem informações de posição e outras informações relacionadas esperam que os dados estejam no formato NMEA.
Os dados fornecidos pelo Receptor GPS inclui muitas informações como posição (latitude e longitude), altitude, velocidade, tempo, etc. Em seus padrões, o NMEA especificou o envio uma série de dados em uma frase. Uma frase específica é totalmente autossuficiente e independente de outras frases. Existem frases padrão para determinados tipos de dados e para diversas categorias de dispositivos. O NMEA também forneceu a funcionalidade para empresas individuais escreverem suas próprias frases.
Figura 1: Imagem mostrando o funcionamento do receptor GPS
Todos os dispositivos padrão possuem um prefixo de duas letras que define o dispositivo para o qual está sendo usado, para receptores GPS o prefixo é GP. O prefixo de duas letras é então seguido por três letras que representam o conteúdo da frase. As frases de proprietário permitidas pela NMEA sempre começam com P e são seguidas por uma sequência de três letras que identifica o código do fabricante e caracteres adicionais para definir o tipo de frase. Por exemplo, uma frase da Garmin começaria com PGRM e a Sony começaria com PSNY.
Cada frase começa com um '$', tem cerca de 80 caracteres e termina com uma sequência de retorno de carro/alimentação de linha. As frases são geralmente enquadradas em linhas únicas (às vezes podem ocupar várias linhas) e os itens de dados em cada frase são separados por vírgulas.
Os dados recebidos são apenas texto ASCII e variam em precisão. Uma frase termina com uma soma de verificação que consiste em um '*' e dois dígitos hexadecimais. Os dígitos da soma de verificação representam um OR exclusivo de 8 bits de todos os caracteres entre, mas não incluindo, o $ e *.
Fig. 2: Imagem mostrando o formato da frase NMEA
As unidades GPS são compatíveis com os padrões NMEA e também com portas seriais usando protocolos RS232. A configuração serial de um receptor GPS é resumida da seguinte forma:
|
TAXA DE TRANSMISSÃO
|
Bits de dados
|
PARADA
|
PARIDADE
|
APERTO DE MÃO
|
|
4800bps
|
8
|
1
|
Nenhum
|
Nenhum
|
Frases GPS
Frases GPS
Algumas das frases do GPS são explicadas abaixo:
1) $GPGA – Dados de correção do sistema de posicionamento global
$GPGGA,132453.970,2651.0138,N,07547.7054,E,1,03,7.1,42.5,M,-42.5,M,,0000*45
onde:
|
GGA
132453.970
2651.0138,N
07547.7054,E
1
03
7.1
42,5,M
46,9,M
Campo vazio
Campo vazio
*45
|
Dados de correção do sistema de posicionamento global
Correção realizada às 13:24:53970 UTC
Latitude 26 graus 51,0138′ N
Longitude 07 graus 54,7054′ E
Corrija a qualidade:
0 = inválido
1 = posição GPS (SPS)
2 = correção DGPS
3 = correção PPS
4 = Cinemática em Tempo Real
5 = RTK flutuante
6 = Estimado (acerto de contas)
7 = Modo de entrada manual
8 = Modo simulação
Número de satélites sendo rastreados
Diluição horizontal da posição
Altitude, metros, acima do nível médio do mar
Altura do geóide (nível médio do mar) acima do elipsóide WGS84
Tempo em segundos desde a última atualização do DGPS
Número de identificação da estação DGPS
Os dados da soma de verificação sempre começam com *
|
2) $GPGSV – (Satélites à vista)
A frase GPGSV mostra dados sobre os satélites que estão à vista do receptor. Cada sentença GPGSV pode mostrar dados de no máximo quatro satélites, portanto, três sentenças são necessárias para representar dados completos. Todas as 3 frases não precisam aparecer em sequência, pois cada frase pode ser facilmente identificada.
Uma sentença GPGSV pode mostrar um maior número de satélites do que uma sentença GPGGA, pois também mostra os satélites que não estão em solução. O SNR (Relação Sinal-Ruído) pode ser usado como intensidade bruta do sinal e fica entre 0 e 99. Zero é a intensidade do sinal do satélite que está sendo visualizado, mas não rastreado.
$GPGSV,3,1,12,18,57,291,40,21,56,346,45,26,23,043,46,29,57,174,25*71
$GPGSV,3,2,12,22,28,259,16,27,13,107,,09,11,130,,16,09,288,25*79
$GPGSV,3,3,12,30,08,210,33,06,08,320,22,25,02,188,26,14,01,203,21*7B
onde:
|
GSV
3
1
12
18
57
291
40
*75
|
Satélites à vista
Número de frases para dados completos
Frase 1
Número de satélites visíveis
Número PRN do satélite (ruído pseudoaleatório)
Elevação, graus
Azimute, graus
SNR (Relação sinal-ruído) – quanto maior, melhor
Para até 4 satélites por frase
Os dados da soma de verificação sempre começam com *
|
|
1
|
Número total de mensagens deste tipo neste ciclo
|
|
2
|
Número da mensagem
|
|
3
|
Número total de SVs visualizados
|
|
4
|
Número SV PRN
|
|
5
|
Elevação em graus, máximo de 90
|
|
6
|
Azimute, graus do norte verdadeiro, 000 a 359
|
|
7
|
SNR, 00-99 dB (nulo quando SV está visível, mas não rastreado)
|
|
8-11
|
Informações sobre o segundo SV, iguais ao campo 4-7
|
|
12-15
|
Informações sobre o terceiro SV, iguais ao campo 4-7
|
|
16-19
|
Informações sobre o quarto SV, iguais ao campo 4-7
|
3) $GPRMC – Dados mínimos específicos recomendados de GPS/Trânsito
$GPRMC,132455.970,A,2651.0145,N,07547.7051,E,0.50,342.76,301010,,,A*64
onde:
|
RMC
132455.970
A
2651.0145,N
07547.7051,E
0,50
342,76
301010
Campo vazio (xxx.x, y)
*64
|
Frase mínima recomendada C
Correção realizada às 13:24:55.970 UTC
Status A=Ativo ou V=Vazio.
Latitude 26 graus 51,0145′ N
Longitude 075 graus 47,7051′ E
Velocidade no solo em nós
Ângulo de rastreamento em graus Verdadeiro
Data: 30 de outubro de 2010
Variação Magnética
Os dados da soma de verificação sempre começam com *
|
4) $GPVTG –
$GPVTG,054.7,T,034.4,M,005.5,N,010.2,K*48
onde:
|
VTG
054.7, T
034.4,M
005,5,N
010.2,K
*48
|
Pista boa e velocidade de solo
Trilha verdadeira boa (graus)
Trilha magnética bem feita
Velocidade de solo, nós
Velocidade no solo, Quilômetros por hora
Os dados da soma de verificação sempre começam com *
|
|
1
|
Pista bem feita
|
|
2
|
O texto fixo 'T' indica que a trilha correta é relativa ao norte verdadeiro
|
|
3
|
Trilha magnética bem feita
|
|
4
|
O texto fixo 'N' indica graus magnéticos
|
|
5
|
Velocidade sobre o solo em nós
|
|
6
|
O texto fixo 'N' indica a velocidade no solo em nós
|
|
7
|
Velocidade sobre o solo em quilômetros/hora
|
|
8
|
O texto fixo 'K' indica que a velocidade no solo está em quilômetros/hora
|
|
9
|
Soma de verificação
|
5) $GPGSA –
Esta frase mostra a diluição de precisão (DOP) e PRN de satélites ativos. DOP mostra o efeito da geometria do satélite na precisão da correção. DOP é um número e para correção 3D usando quatro satélites, um DOP de 1,0 é perfeito.
$GPGSA,A,2,26,21,18,,,,,,,,,,7.1,7.1,1.0*3C
onde:
|
GSA
A
2
26, 21, 18…
7.1
7.1
1,0
*3C
|
Estado do satélite
Seleção automática de correção 2D ou 3D (M = manual)
Correção 2D
onde:
1 = sem correção
2 = correção 2D
3 = correção 3D
PRNs de satélites usados para correção (espaço para 12)
PDOP (diluição de precisão)
Diluição horizontal de precisão (HDOP)
Diluição vertical de precisão (VDOP)
Os dados da soma de verificação sempre começam com *
|
Sentenças Proprietárias
Sentenças Proprietárias
NMEA permite frases proprietárias para empresas privadas e elas podem ser usadas para controlar informações ou como saída de GPS. As sentenças proprietárias sempre começam com P seguido por um código do fabricante de três caracteres e caracteres adicionais para determinar o tipo de sentença.
NMEA permite frases proprietárias para empresas privadas e elas podem ser usadas para controlar informações ou como saída de GPS. As sentenças proprietárias sempre começam com P seguido por um código do fabricante de três caracteres e caracteres adicionais para determinar o tipo de sentença.
Alguns exemplos de frases proprietárias são como segue :
|
S. Não.
|
Empresa
|
Frase
|
|
1
|
Garmin
|
$PGRMME,15,0,M,45,0,M,25,0,M*1C
|
|
2
|
Magalhães
|
$PMGNST,02.12,3,T,534.05,0,+03327,00*40
|
|
3
|
Rockwell Internacional
|
$PRWIRID,12.01.83.12/15/97.0003,*42
|
|
4
|
Sony
|
$PSNY,0,00,05,500,06,06,06,06*14
|
|
5
|
Senhor
|
$PSRF103,05,00,01,01*20
|
Todas as frases GPS com uma breve descrição estão tabuladas abaixo:
|
S. Não.
|
Frase
|
Descrição
|
|
1
|
$GPAM
|
Alarme de chegada ao ponto de referência
|
|
2
|
$GPALM
|
Dados do Almanaque GPS
|
|
3
|
$GPAPA
|
Frase do piloto automático “A”
|
|
4
|
$GPAPB
|
Frase do piloto automático “B”
|
|
5
|
$GPASD
|
Dados do sistema de piloto automático
|
|
6
|
$GPBEC
|
Rumo e distância até o ponto de referência, Dead Reckoning
|
|
7
|
$GPBOD
|
Rolamento, origem ao destino
|
|
8
|
$GPBWC
|
Rumo e distância até o ponto de referência, Grande Círculo
|
|
9
|
$GPBWR
|
Rumo e distância até o ponto de referência, linha Rhumb
|
|
10
|
$GPBWW
|
Rumo, ponto de referência a ponto de referência
|
|
11
|
$GPDBT
|
Profundidade abaixo do transdutor
|
|
12
|
$GPDCN
|
Posição Decca
|
|
13
|
$GPPT
|
Profundidade
|
|
14
|
$GPFSI
|
Informações de conjunto de frequência
|
|
15
|
$GPGA
|
Dados de correção do sistema de posicionamento global |
|
16 |
$GPGLC
|
Posição geográfica, Loran-C
|
|
17
|
$GPGLL
|
Posição geográfica, latitude/longitude
|
|
18
|
$GPGSA
|
GPS DOP e satélites ativos
|
|
19
|
$GPGSV
|
Satélites GPS à vista
|
|
20
|
$GPGXA
|
Posição de TRÂNSITO
|
|
21
|
$GPHDG
|
Rumo, Desvio e Variação |
|
22 |
$GPDT
|
Título, Verdadeiro
|
|
23
|
$GPHSC
|
Comando de Direção de Rumo
|
|
24
|
$GPLCD
|
Dados do sinal Loran-C
|
|
25
|
$GPMTA
|
Temperatura do ar (a ser eliminada)
|
|
26
|
$GPMTW
|
Temperatura da água
|
|
27
|
$GPMWD
|
Direção do vento
|
|
28
|
$GPMWV
|
Velocidade e ângulo do vento
|
|
29
|
$GPTTM
|
Mensagem alvo rastreada
|
|
30
|
$GPVBW
|
Velocidade Dupla Solo/Água
|
|
31
|
$GPVDR
|
Definir e deriva
|
|
32
|
$GPROO
|
Rota ativa do waypoint (não padrão)
|
|
33
|
$GPOLN
|
Números da pista Omega
|
|
34
|
$GPVHW
|
Velocidade e rumo da água
|
|
35
|
$GPVLW
|
Distância percorrida pela água
|
|
36
|
$GPVPW
|
Velocidade medida paralelamente ao vento
|
|
37
|
$GPVTG
|
Pista bem feita e velocidade de solo
|
|
38
|
$GPWCV
|
Velocidade de fechamento do waypoint
|
|
39
|
$GPWNC
|
Distância, ponto de referência a ponto de referência
|
|
40
|
$GPTRF
|
Dados de correção de trânsito
|
|
41
|
$ GPSTN
|
ID de dados múltiplos
|
|
42
|
$GPRMA
|
Dados mínimos específicos recomendados de Loran-C
|
|
43
|
$GPRMB
|
Informações mínimas de navegação recomendadas
|
|
44
|
$GPRMC
|
Dados mínimos específicos recomendados de GPS/TRÂNSITO
|
|
45
|
$GPROT
|
Rotas
|
|
46
|
$GPSFI
|
Informações de frequência de varredura
|
|
47
|
$GPOSD
|
Dados próprios do navio
|
|
48
|
$GPROT
|
Taxa de giro
|
|
49
|
$GPRPM
|
Revoluções
|
|
50
|
$GPRSA
|
Ângulo do sensor do leme
|
|
51
|
$GPRSD
|
Dados do sistema RADAR
|
|
52
|
$GPWPL
|
Localização do ponto de passagem |
|
53 |
$GPXDR
|
Medições do transdutor
|
|
54
|
$GPXTE
|
Erro cruzado, medido
|
|
55
|
$GPXTR
|
Erro de faixa cruzada, cálculo morto
|
|
56
|
$GPZDA
|
Hora e data
|
|
57
|
$GPZFO
|
UTC e hora do waypoint de origem
|
|
58
|
$GPZTG
|
UTC e tempo até o ponto de referência de destino
|
