2024年3月19日发(作者：)
Information
信息通信
communications
&
境下
VC6.0
环
实现
GPS
差分定位中串口通信的
余志奇 沈琦／武汉大学测绘学院（武汉 430079）
摘 要：文章从对GPS的差分技术的概述开始，继而以加拿大Novatel公司生产的OEM4-G2L板卡为例，介绍了
NMEA0183协议及其中$GPGGA定位语句的格式，然后以详细的实例说明了基于VC6.0的计算机与GPS接收机
在差分定位中的串口通信程序。
关键词：GPS；NMEA0183；串口通信；MSComm控件
中图分类号：TN967.1 文献标识码：A 文章编号：
1673-1131(2007)01-0012-03
作者简介
余志奇
Author's profile
术方面引起了革命性的变化。用ＧＰＳ同时测定三维坐标
的方法将传统定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和
外层空间，从静态扩展到动态，从单点定位扩展到网络
差分，从事后处理扩展到实时定位与导航，绝对和相对
精度扩展到米级、厘米级乃至亚毫米级，从而大大拓宽
了它的应用范围和在各行各业中的作用。它可以把动态
（１９８２－），男，湖北省武汉市人，武汉大学测绘学院２００５级硕
士研究生，主要研究方向：卫星定位导航技术及其工程应用。
一、前言
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂｌｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，全球定位系统）作为一
种全新的现代空间卫星导航定位技术，已逐渐在越来
越多的领域取代了常规光学和电子测量仪器。自从上
世纪８０年代以来，尤其是进入９０年代后，ＧＰＳ卫星定
位和导航技术与现代通讯技术相结合，在空间定位技
监测中的移动目标的位置状态等信息由接收机实时传送
至监测系统，然后再由我们进行实时处理。
随着现代数据通讯技术、计算机技术、电子技术
的日益发展和完善，实际工作中我们越来越多的需要
利用到ＧＰＳ差分定位这种模式（即ＤＧＰＳ），ＧＰＳ的差分
工作方式需要两台接收机，其中一台接收机的位置信
The Realization of GPS Receiver’s Serial Communications in
Difference Position under the Environment of VC6.0
YU Zhi Qi, SHEN Qi
(School of Geodesy and Geomatics at Wuhan University, Wuhan, 430079,China)
Abstract: This article from to the GPS difference technology outline start, subsequently the OEM4-G2L board which produces by
Canadian Novatel Corporation is an example, introduced the NMEA0183 agreement and its $GPGGA locate statement form, then the
author showed by the detailed example based on the VC6.0 computer and the GPS receiver in difference position string mouth signal
procedure.
Key words: GPS; NMEA0183 protocol; Serial communication; MSComm controls
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2007 No.1
余志奇 沈琦／VC6.0环境下GPS差分定位中串口通信的实现
学术研究
Academic Research
息精确已知，作为基准站；另外一台通过基准站接收
机的位置来修正自己的位置，作为流动站，它们之间
通过无线电电台进行通讯。通过计算测量距离与真实
距离的误差，基准站能够立刻计算出卫星数据中由电
离层误差和星历表误差所产生的影响，将此信息传送
到流动站接收机，便能修正此误差，从而实时得到更
精确的位置坐标。其实时精度能够达到几个分米，事
后差分定位精度可以达到１到２个厘米。正是由于它
方便、快捷、精度高的优势，使ＧＰＳ差分定位广泛应
用于勘测、监控及定位导航等领域中。
Ｄ６
Ｄ７
Ｄ８
Ｄ９
Ｄ１０
ＧＰＳ状态指示
捕获卫星数
水平精度因子
天线高程
大地水准高
有效期
标识
校验和
终止符
格 式
￥
Ｄ１
Ｄ２
Ｄ３
Ｄ４
Ｄ５
定 义
起始位
ＵＴＣ
纬度
北纬或南纬
经度
东经或西经
说 明
语句起始位
协调世界时（Ｈｈｍｍ．ｓｓ）
大地纬度（Ｄｄｍｍ．ｍｍｍ）
纬度标识（Ｎ／Ｓ）
大地经度（Ｄｄｍｍ．ｍｍｍ）
经度标识（Ｅ／Ｗ）
０＝无效，１＝ＧＰＳ有效，
２＝ＤＧＰＳ有效
００～１２
ＨＤＯＰ（１．０～９９．９）
自平均海平面的天线高程
（－９９９９．９～９９９９．９）
－９９９．９～９９９．９
差分ＧＰＳ改正数有效期
（无差分则无效）
差分基准站标识（００００～１０２３）
校验和
语句结束符，回车换行
二、ＯＥＭ板与计算机的串口通信
ＧＰＳ接收机的小型化ＯＥＭ（Ｏｒｉｇｉｎａｌ ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭ ａｎｕｆａｃｔｕｒｅ）
产品是ＧＰＳ接收机的核心部件，它可以接收来自ＧＰＳ天
线单元的卫星信号，通过变频、放大、滤波等处理过
程，产生诸如星历、位置、时间速度等大量的数据信
息。下面以世界上ＯＥＭ板的最大生产厂商加拿大Ｎｏｖａｔｅｌ
公司生产的ＯＥＭ４－Ｇ２Ｌ板卡为例，简要介绍其结构功
能和数据格式。
ＯＥＭ４－Ｇ２Ｌ板卡的长和宽仅为１００ｍｍ和６０ｍｍ，重
量仅为５６ｇ。接收机支持许多先进的性能，包括波特率
最高可达９２１６００ｂｐｓ和２３０４００ｂｐｓ的两个串行端口、一个
ＵＳＢ端口、可设置的ＰＰＳ输出和事件打标输入，功耗典
型值仅为１．６Ｗ。它提供２４通道“全视野”跟踪；集
成了脉冲孔径相关（ＰＡＣ）技术，可以在实时动态差分定
位中实现厘米级精度。此外，它具有ＮｏｖＡｔｅｌ的应用程
序接口（ＡＰＩ），用户可以使用标准的ＶＣ／Ｃ＋＋开发环境
和ＡＰＩ库在ＯＥＭ４－Ｇ２Ｌ上开发自己的应用程序软件，这
样就可以省去系统硬件，对于商业用户来说还可以减
少开发成本和进入市场的时间。
与其他型号的板卡一样，ＯＥＭ４－Ｇ２Ｌ采用的也是
ＮＭＥＡ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｒｉｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）０１８３通信标
准格式，它是美国航海电子协会委员会制定的航海电
子设备接口的标准，ＯＥＭ４－Ｇ２Ｌ板的串口通讯协议为：
主串口波特率与电台串口波特率一致即可；无奇偶校
验；８个数据位；１个起始位，１个停止位，它的内容包
括卫星的经度、纬度、高程、速度、时间、载波相位、
卫星状况（卫星数量、编号、方位角）等信息。对于我
们测量中做差分定位实时监控系统的程序开发来说，
我们关心的更多是其中的位置信息，也就是其中的
￥ＧＰＧＧＡ定位数据语句，该语句格式如下表：
Ｄ１１
Ｄ１２
ｈｈ
〈ＣＲ〉〈ＬＦ〉
表１ ￥ＧＰＧＧＡ语句格式说明
ＯＥＭ４－Ｇ２Ｌ板卡有ＣＯＭ１和ＣＯＭ２两个串口，差分
模式中，ＣＯＭ１口传送ＧＰＳ定位数据及其他原始的卫星
信号数据，同时也接收用户的控制信号。ＣＯＭ２口一般
用来与电台相连，接收或发送差分格式的ＧＰＳ数据，而
测得的位置坐标最后经主串口输出定位数据。
串行端口的本质功能是作为ＣＰＵ和串行设备间的
编码转换器。当数据从ＣＰＵ经过串行端口发送出去时，
字节数据转换为串行的位。在接收数据时，串行的位
被转换为字节数据。在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下，串口是系统
资源的一部分。应用程序要使用串口进行通信，必须在
使用之前向操作系统提出资源申请要求，通信完成后必
须释放资源。整个通信程序的思路大致分为１）添加控件
进行串口初始化；２）储存信息到数组；３）提取串口信息
中测量所需的位置数据并转存。下面，我们就按照这个
思路利用ＶＣ６．０中的串口控件设计串口应用程序。
三、差分定位中串口通信程序的编制
下面我给出关键的程序代码较为详细的讲解如何一
步步的通过程序使电脑与ＧＰＳ的串口进行通信，并提取
到其中我们测量所需要的关键信息。
３．１ 加入ＭＳＣｏｍｍ通信控件
打开ＶＣ＋＋６．０后建立项目，选择Ｐｒｏｊｅｃｔ菜单下Ａｄｄ
Ｔｏ Ｐｒｏｊｅｃｔ子菜单中的Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ…选项，在弹
出的对话框中双击Ｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄ ＡｃｔｉｖｅＸ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ项，选择
Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ｖｅｒｓｉｏｎ ６．０，单击Ｉｎｓｅｒｔ
2007 No.1
余志奇 沈琦／VC6.0环境下GPS差分定位中串口通信的实现
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In
信息通信
formation
&
communications
按钮将它插入到Ｐｒｏｊｅｃｔ中来，接受缺省的选项。这时在下面程序是从接收到的ＮＭＥＡ－０１８３数据格式中提取
ＣｌａｓｓＶｉｅｗ视窗中就可以看到ＣＭＳＣｏｍｍ类了，将控件工我们测量所需的位置信息，即经度、纬度和大地高。主
具栏中出现了电话图标拖到对话框中，这样就完成了通要程序代码如下：
信控件的添加。｛ｗｈｉｌｅ（（ｍ＿ｓｔｒＲｅｃｅｉｖｅｄ．Ｆｉｎｄ（０ｘ０ｄ）！＝－１）＆＆
３．２ 串口初始化（ｍ＿ｓｔｒＲｅｃｅｉｖｅｄ．Ｆｉｎｄ（０ｘ０ａ）！＝－１））／／循环读取ＧＰＧＧＡ定
一般的串口通信只需要使用到串口ＣＯＭ１，而对于位语句
差分定位中，ＣＯＭ１和ＣＯＭ２都要分别传送数据。｛／／ｓｔａｒｔＬＦ 缓冲区中第一个ＧＰＳ语句结束标志ＬＦ的
ＣＤｉａｌｏｇ：：ＯｎＩｎｉｔＤｉａｌｏｇ（）；位置就是下一个ＧＰＳ开始的标志
｛／／打开串口１接收ＧＰＳ数据ｉｎｔｓ ｔａｒｔＬＦ＝ｍ＿ｓｔｒＲｅｃｅｉｖｅｄ．Ｆｉｎｄ（０ｘ０ａ）；
ｉｆ（ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ１．ＧｅｔＰｏｒｔＯｐｅｎ（））ｉｎｔ ｅｎｄＣＲ＝ｍ＿ｓｔｒＲｅｃｅｉｖｅｄ．Ｆｉｎｄ（０ｘ０ｄ）；
ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ１．ＳｅｔＰｏｒｔＯｐｅｎ（ＦＡＬＳＥ）；／／ｅｎｄＣＲ 第一个ＧＰＳ语句结束标志ＣＲ的位置
ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ１．ＳｅｔＣｏｍｍＰｏｒｔ（１）； ／／选择ｃｏｍ１ｉｆ（ｓｔａｒｔＬＦ＞ｅｎｄＣＲ） ／／找到ＧＰＳ语句
ｉｆ（ ！ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ１．ＧｅｔＰｏｒｔＯｐｅｎ（））ｅｎｄＣＲ＝ｍ＿ｓｔｒＲｅｃｅｉｖｅｄ．Ｆｉｎｄ（０ｘ０ｄ，ｓｔａｒｔＬＦ）；
ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ１．ＳｅｔＰｏｒｔＯｐｅｎ（ＴＲＵＥ）；／／打开串口ＣＳｔｒｉｎｇ ｍｓｇ＝ｍ＿ｓｔｒＲｅｃｅｉｖｅｄ．Ｍｉｄ（ｓｔａｒｔＬＦ＋１，
ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ１．ＳｅｔＳｅｔｔｉｎｇｓ（＂３２４００，ｎ，８，１＂）；ｅｎｄＣＲ－ｓｔａｒｔＬＦ－１）；
／／波特率３２４００，无校验，８个数据位，１个停止位／／复制这个ＧＰＳ语句，
ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ１．ＳｅｔＲＴｈｒｅｓｈｏｌｄ（１）；ｍ＿ｓｔｒＲｅｃｅｉｖｅｄ．Ｄｅｌｅｔｅ（０，ｅｎｄＣＲ＋１）；
／／参数１表示每当串口接收缓冲区中有多于或等／／从缓冲区删去上个结束标志ＬＦ到本句结束标志
于１个字符时将引发一个接收数据的ＯｎＣｏｍｍ事件ＣＲ间的数据。
／／打开串口２ 发送差分信息／／判断是否是￥ＧＰＧＧＡ语句，不是则跳过本次循环，
ｉｆ（ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ２．ＧｅｔＰｏｒｔＯｐｅｎ（））是则删除￥ＧＰＧＧＡ，继续处理本句其他语句
ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ２．ＳｅｔＰｏｒｔＯｐｅｎ（ＦＡＬＳＥ）；ｉｆ（ｍｓｇ．Ｌｅｆｔ（６）．Ｃｏｍｐａｒｅ（＂￥ＧＰＧＧＡ＂）！＝０）ｃｏｎｔｉｎｕｅ；
ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ２．ＳｅｔＣｏｍｍＰｏｒｔ（２）； ／／选择ｃｏｍ２ ｍｓｇ．Ｄｅｌｅｔｅ（０，ｍｓｇ．Ｆｉｎｄ（＇，＇）＋１）；
ｉｆ（ ！ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ２．ＧｅｔＰｏｒｔＯｐｅｎ（））／／获取纬度信息
ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ２．ＳｅｔＰｏｒｔＯｐｅｎ（ＴＲＵＥ）；／／打开串口 ＣＳｔｒｉｎｇ ｌａｔｉｄｅｇｒｅｅ＝ｍｓｇ．Ｌｅｆｔ（２）；
ｅｌｓｅ ＣＳｔｒｉｎｇ ｌａｔｉｃｅｎｔ＝ｍｓｇ．Ｍｉｄ（２，７）；
ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ２．ＳｅｔＳｅｔｔｉｎｇｓ（＂９６００，ｎ，８，１＂）； ｝／／获取经度信息
３．３ 接受并储存数据 ＣＳｔｒｉｎｇ ｌｏｎｇｉｄｅｇｒｅｅ＝ｍｓｇ．Ｌｅｆｔ（３）；
接收ＧＰＳ串口传来的信息，并把数据存入数组。程 ＣＳｔｒｉｎｇ ｌｏｎｇｉｃｅｎｔ＝ｍｓｇ．Ｍｉｄ（３，７）；
序主要代码如下：／／获取大地高
ｉｆ（ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ１．ＧｅｔＣｏｍｍＥｖｅｎｔ（）＝＝２） ＣＳｔｒｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ＝ｍｓｇ．Ｌｅｆｔ（７）；
／／事件值为２表示接收缓冲区内有字符 ｄｏｕｂｌｅ ｈｉｇｈ＝ａｔｏｆ（ｈｅｉｇｈｔ）；
｛ ｖａｒｉａｎｔ＿ｉｎｐ＝ｍ＿ｃｔｒｌＣｏｍｍ１．ＧｅｔＩｎｐｕｔ（）； ｝｝
ｓａｆｅａｒｒａｙ＿ｉｎｐ＝ｖａｒｉａｎｔ＿ｉｎｐ；
／／ＶＡＲＩＡＮＴ型变量转换为ＣｏｌｅＳａｆｅＡｒｒａｙ型变量
四、结论
ｌｅｎ＝ｓａｆｅａｒｒａｙ＿ｉｎｐ．ＧｅｔＯｎｅＤｉｍＳｉｚｅ（）；在ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ下，利用ＭＳＣｏｍｍ控件在ＧＰＳ差分定
／／得到有效数据长度
位中实现了ＧＰＳ接收机与计算机之间的串口通信。
ｆｏｒ（ｋ＝０；ｋ＜ｌｅｎ；ｋ＋＋）
ｓ ａｆｅａｒｒａｙ＿ｉｎｐ．ＧｅｔＥｌｅｍｅｎｔ（＆ｋ，ｒｘｄａｔａ＋ｋ）；
参考文献
／／转换为ＢＹＴＥ型数组１、 李洪涛，许国昌，薛鸿印等．ＧＰＳ应用程序设计
ｆｏｒ（ｋ＝０；ｋ＜ｌｅｎ；ｋ＋＋）
［Ｍ］．北京：科学出版社，１９９９
／／将数组转换为Ｃｓｔｒｉｎｇ型变量加入到对应字符串中２、 龚建伟，熊光明． Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋串口通信编程实
｛ＢＹＴＥ ｂｔ＝＊（ｃｈａｒ＊）（ｒｘｄａｔａ＋ｋ）；
践［Ｍ］．电子工业出版社，２００５
ｍ＿ｓｔｒＲｅｃｅｉｖｅｄ＋＝ｃｈａｒ（ｂｔ）； ｝｝３、 陈曙光． 利用ＡｃｔｉｖｅＸ控件实现对计算机串口
３．４ 提取ＧＰＳ信息
的通信管理［Ｊ］．合肥工业大学学报（自然科学版），２０００（６）
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2007 No.1
余志奇 沈琦／VC6.0环境下GPS差分定位中串口通信的实现
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