C++读取GPS并解析 NMEA 数据轨迹绘制，提供完整源代码（代码优雅无BUG）

原创已于 2024-04-03 10:44:15 修改 · 1.8k 阅读

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#c++ #bug #开发语言

于 2024-04-03 09:49:29 首次发布

C++读取GPS并解析 NMEA 数据

完整代码在我的Github地址https://github.com/dockermyself/gps_read

GGA

$GPGGA,123519,4807.038,N,01131.000,E,1,08,0.9,545.4,M,46.9,M,,*47

$GPGGA：数据的类型标识符。
123519：UTC 时间，格式为时分秒（hhmmss）。
4807.038：纬度，格式为度分（ddmm.mmm）。
N：纬度方向，N 表示北纬。
01131.000：经度，格式为度分（dddmm.mmm）。
E：经度方向，E 表示东经。
1：GPS 修正，0 表示无效定位，1 表示有效定位。
08：用于定位的卫星数量。
0.9：HDOP（Horizontal Dilution of Precision）水平精度因子。
545.4：海拔高度，单位为米。
M：海拔高度单位，M 表示米。
46.9：大地水准面与海平面的高度差，单位为米。
M：高度差单位，M 表示米。
*47：校验和，用于验证数据的完整性。

RMC

$GPRMC,123519,A,4807.038,N,01131.000,E,022.4,084.4,230394,003.1,W*6A

$GPRMC：数据的类型标识符。

123519：UTC 时间，格式为时分秒（hhmmss）。 A：数据状态，A 表示有效定位，V 表示无效定位。
4807.038：纬度，格式为度分（ddmm.mmm）。 N：纬度方向，N 表示北纬。
01131.000：经度，格式为度分（dddmm.mmm）。 E：经度方向，E 表示东经。
022.4：地面速度，单位为节。
084.4：地面航向，以真北方向为基准，以度为单位。 230394：日期，格式为日月年（ddmmyy）。
003.1：磁偏角，以度为单位。 W：磁偏角方向，W 表示西偏。
*6A：校验和，用于验证数据的完整性。

GGA 报文提供了有关定位和修正数据的信息，而 RMC 报文则包含了推荐的最小定位信息，包括地面速度和航向。通过解析这些报文，可以获取准确的 GPS 位置信息，并用于各种应用程序，如船舶导航、车辆追踪和户外活动。

代码解析

这里定义了一个结构体 LLA，用于存储解析后的 GPS 数据。它包括了 GPS 数据的代码、时间戳、纬度、经度、海拔高度和状态。
code：用于标识 GPS 数据类型的字符串。 timestamp：时间戳，表示获取数据的时间。 lat：纬度。 lon：经度。 alt：海拔高度。 status：数据状态，默认值为 -1，表示无效数据。

// GGA和RMC的数据结构
struct LLA
{
    char code[10];
    double timestamp;
    double lat;
    double lon;
    double alt;
    int status;
    LLA() : status(-1) {}
};

这里定义了 GPSReader 类，它包含了 GPS 设备的串口通信、运行状态、数据缓存以及一些操作方法。

SerialPort _serial：用于串口通信的对象。
std::atomic _running：用于标识读取线程是否运行的原子布尔型变量。
std::atomic _empty：用于标识数据缓存是否为空的原子布尔型变量。
std::atomic _data：存储 GPS 数据的原子 LLA 结构体对象。

class GPSReader
{
    SerialPort _serial;
    std::atomic<bool> _running = {false};
    std::atomic<bool> _empty = {true};
    std::atomic<LLA> _data = {LLA()};
    
public:
    GPSReader(std::string port, int baudrate) : _serial(port, baudrate) {}
    void EnableReadThread();
    void DisableReadThread();
    bool getData(LLA &lla);
    ~GPSReader();
    
private:
    // 私有方法和成员变量
};

find_dollar 和 find_star 方法用于在 NMEA 数据中定位 $ 和 * 字符的位置。
check 方法用于计算 NMEA 数据的校验和。
ParseGGA 和 ParseRMC 方法用于解析 GGA 和 RMC 类型的 NMEA 数据。

private:
    int find_dollar(const char *buf, int start, int end, std::string &head_code, int code_max_size = 10);
    int find_star(const char *buf, int start, int end);
    int check(const char *buf, int len);
    bool check(const char *buf, int *pack_start, int pack_end, std::string &head_code, int max_code_size = 10);
    void print_bytes(const char *buf, int len);
    bool ParseGGA(const std::string buf, LLA &lla);
    bool ParseRMC(const std::string buf, LLA &lla);
    void SetLLA(LLA &lla, double _timestamp, double _lat, double _lon, double _alt, int _status, const std::string &_code);