如何快速优化GNSS定位？调试方法深度指南

优化GNSS定位效率需掌握科学调试方法。本文将以Air8000核心板为例，分享定位调试从原理到实践，提供系统化解决方案，让您的设备实现稳定、精准、快速定位。

一、定位相关基础知识

1.1 GPS工作原理简介

1）GPS技术的发展历程

全球定位系统（GPS）起初由美国国防部开发，用于提供精确的定位和导航信息。随着时间推移，它从军事应用扩展到商业和民间领域，实现了全天候、全球范围内的精确地理位置服务。

2）GPS系统组成

GPS系统主要由三个部分构成：太空中的卫星群、地面控制站和接收器。卫星负责发送信号，地面控制站监测卫星运行状态并进行数据修正，而接收器则用于接收信号并计算位置信息。

3）信号接收与定位计算

GPS接收器通过与至少四颗卫星的信号进行交差定位，借助卫星轨道数据、时间戳和用户位置等信息，使用三角测量法计算出接收器的精确位置、速度和时间。

1.2 不同地球坐标系的区别

1）WGS-84坐标系

国际标准，GPS坐标（Google Earth使用或者GPS模块）。即地球坐标系，国际上通用的坐标系。

设备一般包含GPS芯片或者北斗芯片获取的经纬度为WGS-84地理坐标系。谷歌地图采用的是WGS-84地理坐标系（中国范围除外，谷歌中国地图采用的是GCJ-02地理坐标系）。

2）GCJ-02坐标系

中国坐标偏移标准，Google Map、高德、腾讯使用。

GCJ-02坐标系即火星坐标系，WGS-84坐标系经加密后的坐标系。出于国家安全考虑，国内所有导航电子地图必须使用国家测绘局制定的加密坐标系统，即将一个真实的经纬度坐标加密成一个不正确的经纬度坐标。

3）BD-09坐标系

百度坐标偏移标准，Baidu Map使用，GCJ-02坐标系经加密后的坐标系。

- Air8000定位纠偏 -

Air8000使用国际标准WGS-84坐标系，所以开发者在国内常见地图定位时，会发现与实际情况有几十米的误差。

这并非模块问题，而是国内地图采用了非标坐标系所致。国内常见地图如高德地图使用GCJ-02坐标系，百度地图使用BD-09坐标系。

因此开发者需要对Air8000输出的经纬度进行纠偏处理，才能在国内的地图上实现精确定位。

坐标系纠偏参考：http://www.openluat.com/GPS-Offset.html

二、GNSS报文格式

Air8000的GNSS输出数据报文，符合NMEA-0183标准格式。

NMEA（National Marine Electronics Association）是美国国家海洋电子协会制定的标准通信协议，旨在解决航海电子设备间的数据互通问题。其核心价值在于通过统一接口规范，实现不同厂商设备（如GPS、雷达、声呐）的兼容性，提升系统集成效率。

2.1 通用NMEA语句类型

2.2 NMEA语句格式

NMEA-0183协议采用ASCII码来传递GPS定位信息，我们称之为帧。

帧格式形如：$aaccc,ddd,ddd,…,ddd*hh(CR)(LF)

“$”：帧命令起始位；

aaccc：地址域，前两位为识别符（aa），后三位为语句名（ccc）；

ddd…ddd：数据；

“*”：校验和前缀（也可以作为语句数据结束的标志）；

hh：校验和（check sum），$ 与*之间所有字符 ASCII 码的校验和（各字节做异或运算，得到校验和后，再转换 16 进制格式的 ASCII 字符）；

(CR)(LF)：帧结束，回车和换行符。

核心语句和字段解析可参考下方扩展知识：

三、GNSS测试环境

有部分用户，需要测试Air8000内部GNSS的稳定性，但因为Air8000的UART2（也就是GPS对应的串口）RX不能直接和外部通讯，只能通过Cat.1主控给它发指令控制。

所以使用我们提供的测试工具，不能直接测试100次或者1000次冷热启动，需要使用Lua脚本控制模块对接PC端测试工具。如果只是想看看CN值、当前位置，那可以直接接UART2的TX出来对接PC端工具。

软件环境及最新实操教程详见：

https://docs.openluat.com/air8000d/luatos/app/gnss/gps_debug/

本文主要讲解硬件环境及测试工具相关要点，后续会分享测试工具的详细用法。

3.1 硬件环境

1）主要硬件准备

Air8000核心板+GPS天线套件；

支持数据传输的USB数据线；

TTL转USB工具；

Win10及其以上PC电脑。

2）接线要点说明

核心板套件组装好连接USB数据线，将TTL转USB连接到Air8000核心板的UART2上面。

需要注意的是需要将TTL转USB的RX与核心板UART2的RX连接，TX与和核心板UART2的TX相连接（这是因为GPS芯片串口与Cat.1芯片的串口是交叉相连的）。

连接好后如下图所示：

3.2 GNSS PC端测试工具

1）工具下载链接

https://docs.openluat.com/air8000d/luatos/app/gnss/gps_debug

下载好的GNSS PC端测试工具为一个压缩包，需要解压后打开如图所示EXE文件：

2）测试工具使用要点

打开测试工具后，可以看见如下界面：

选择左上角的“打开串口”后，选择对应的端口号以及波特率即可，Air8000的GPS对应的波特率为115200。其他的不用管，默认即可。

打开端口后，等待片刻，即可看见模块定位成功输出的位置信息以及其他信息，左上角为NMEA原始数据，下面的均为从NMEA数据中解析出的各种信息（注：此处地图视图需要电脑链接网络，才可找到对应经纬度的坐标)。

如果没有输出经纬度：则证明GNSS未打开，需要检查脚本 GPS电源是否打开，如果长时间没有定位成功，可以参考教程“Air8000无法定位情况分析”进行排查。

如果连接成功，则可以看到下面的现象：

测试工具更多操作详见：https://docs.openluat.com/air8000/luatos/app/gnss/gnss_test/

今天的内容就分享到这里了~

审核编辑 黄宇