C语言将NMEA定位数据中的BL转换为标准BLH及XYZ

最新推荐文章于 2023-09-05 14:37:27 发布

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#c语言 #GNSS #坐标转换 #NMEA #XYZ

这篇博客介绍了如何解析NMEA格式的GPS定位数据，并将其转换为度分秒和空间直角坐标系表示。博主分享了一个C程序，该程序读取NMEA格式的GNGGA报文，通过特定算法将大地坐标（BLH）转换为ECEF（地球中心地固坐标）坐标，同时展示了转换前后的数据样本。

博主在前几年写的一个应用程序，用于将NMEA格式的定位数据中的LBH转换为度分秒

NMEA格式如下:
具体每个字段代表的意义可以参考：NMEA格式说明

0001:$GNGGA,055154.00,3954.7885315,N,11615.5569597,E,1,23,0.6,79.9761,M,-9.797,M,,*67
0002:$GNGGA,055155.00,3954.7885325,N,11615.5569457,E,1,23,0.6,80.1820,M,-9.797,M,,*6C
0003:$GNGGA,055156.00,3954.7885010,N,11615.5570199,E,1,23,0.6,80.2369,M,-9.797,M,,*60
0004:$GNGGA,055157.00,3954.7885304,N,11615.5569727,E,1,23,0.6,80.2149,M,-9.797,M,,*6C
0005:$GNGGA,055158.00,3954.7885056,N,11615.5570175,E,1,23,0.6,80.1064,M,-9.797,M,,*63
0006:$GNGGA,055159.00,3954.7885151,N,11615.5570588,E,1,23,0.6,79.9814,M,-9.797,M,,*63
0007:$GNGGA,055200.00,3954.7885596,N,11615.5570476,E,1,23,0.6,80.1273,M,-9.797,M,,*66
0008:$GNGGA,055201.00,3954.7885848,N,11615.5569074,E,1,23,0.6,79.9970,M,-9.797,M,,*61
0009:$GNGGA,055202.00,3954.7885776,N,11615.5569759,E,1,23,0.6,80.0179,M,-9.797,M,,*66
0010:$GNGGA,055203.00,3954.7885262,N,11615.5569545,E,1,23,0.6,80.1997,M,-9.797,M,,*61
0011:$GNGGA,055204.00,3954.7884971,N,11615.5569766,E,1,23,0.6,80.3279,M,-9.797,M,,*64
0012:$GNGGA,055205.00,3954.7885324,N,11615.5569465,E,1,23,0.6,80.2983,M,-9.797,M,,*61

转换后的格式如下：

5.865000  39.913119 116.259283	70.179100 -2167464.937004   4393389.585787   4070636.039359	23.000000 0.600000 
5.865278  39.913119 116.259282	70.385002 -2167464.988798   4393389.735866   4070636.171979	23.000000 0.600000 
5.865556  39.913119 116.259284	70.439903 -2167465.102553   4393389.727451   4070636.206401	23.000000 0.600000 
5.865833  39.913119 116.259283	70.417900 -2167465.034468   4393389.741472   4070636.193087	23.000000 0.600000 
5.866111  39.913119 116.259284	70.309402 -2167465.055153   4393389.639102   4070636.122795	23.000000 0.600000 
5.866389  39.913119 116.259284	70.184402 -2167465.065515   4393389.527080   4070636.042592	23.000000 0.600000 
5.877778  39.913119 116.259284	70.330299 -2167465.100665   4393389.634403   4070636.136330	23.000000 0.600000 
5.866944  39.913119 116.259282	70.200005 -2167464.877354   4393389.633332   4070636.052518	23.000000 0.600000 
5.867222  39.913119 116.259283	70.220901 -2167464.971909   4393389.604359   4070636.066138	23.000000 0.600000 
5.867500  39.913119 116.259283	70.402702 -2167465.006333   4393389.743064   4070636.182574	23.000000 0.600000 
5.867778  39.913119 116.259283	70.530907 -2167465.078037   4393389.817222   4070636.264960	23.000000 0.600000 
5.868056  39.913119 116.259282	70.501305 -2167465.029571   4393389.815933   4070636.245840	23.000000 0.600000

格式说明如下：
第一列表示时间，单位是h
第二列~第四列表示大地坐标BLH，经纬度单位为度，大地高为m
第五列~第七列表示空间直角坐标XYZ，单位为m
第八列表示卫星数
第九列表示水平精度因子
源码如下：

/*32个数学函数中只有abs的数据类型是：”整型“，”int“。

log10、logE中的10与E是在log的左下角位置。其余求弧度函数需要看清楚是不是指数。

排列方式如下：函数名：函数功能参数介绍，返回值，说明。函数原型。

abs: 求整型x的绝对值，返回计算结果。 int abs(int x);

acos: 计算COS-1(x)的值，返回计算结果，x应在-1到1范围内。 double acos(double x);

asin: 计算SIN-1(x)的值，返回计算结果，x应在-1到1范围内。 double asin(double x);

atan: 计算TAN-1(x)的值，返回计算结果。  double atan(double x);

atan2: 计算TAN-1/(x/y)的值，返回计算结果。 double atan2(double x,double y);

cos: 计算COS(x)的值，返回计算结果，x的单位为弧度。 double cos(double x);

cosh: 计算x的双曲余弦COSH(x)的值，返回计算结果。 double cosh(double x);

exp: 求Ex的值，返回计算结果。 double exp(double x);

fabs: 求x的绝对值，返回计算结果。 duoble fabs(fouble x);

floor: 求出不大于x的最大整数，返回该整数的双精度实数。 double floor(double x);

fmod: 求整除x/y的余数，返回该余数的双精度。 double fmod(double x,double y);

frexp: 把双精度数val分解为数字部分(尾数)x和以2为底的指数n，即val=x*2n，n存放在eptr指向的变量中。返回数字部分x0.5<=x<1。 double frexp(double x, double *eptr);

log: 求log e x，In x。返回计算结果。 double log(double x);

log10: 求log10x。返回计算结果。 double log10(double x);

modf: 把双精度数val分解为整数部分和小数部分，把整数部分存到iptr指向的单元。返回val的小数部分。 double modf(double val,double *iptr);

pow: 计算Xy的值，返回计算结果。 double pow(double x,double *iprt);

rand: 产生-90到32767间的随机整数。返回随机整数。 int rand(void);

sin: 计算SINx的值。返回计算结果。x单位为弧度。 double sin(double x);

sinh: 计算x的双曲正弦函数SINH(x)的值，返回计算结果。 double sinh(double x);

sqrt: 计算根号x。返回计算结果。x应>=0。 double sqrt(double x);

tan: 计算TAN(x)的值，返回计算结果。x单位为弧度。 double tan(double x);

tanh: 计算x的双曲正切函数tanh(x)的值。返回计算结果。 double tanh(double x);*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#define n 1024//导入数据的最大行数
#define m 1024//输出数据的最大行数
#define a 6378137.00//WGS84长半轴  
#define e2 0.00669437999013//第一偏心率的平方
#define pi 3.1415926535898
/*大地坐标转换为ECEF公式（大地纬度⁡∅，大地经度λ）
x=(N+h)cos⁡∅cos⁡λ
y = (N + h)cos⁡∅ sin⁡λ
z = [N(1 - e ^ 2) + h]sin⁡∅
N=a/(1-e^2*sin∅^2)^1/2
*/
#pragma warning(disable:4996)
typedef struct {
   
   
	int mode, sig;
	double nsat;
	float  H, dth, dop