GPS NMEAセンテンスをgpsdで解析する

はじめに

GPS service daemon (通称gpsd) をPC上で動かして、NMEAを解析する方法に関するメモ書きです。GPSの性能を手っ取り早く確認するのに便利です。

gpsdの詳細については本家ホームページを参考にしてください。

NMEA出力についてはSPRESENSEボードを使用しました。

アンテナ含めてGNSS機能を内蔵しているので便利です。

SPRESENSEボードでNMEAを出力する

Spresense Arduino環境でNMEAセンテンスを出力する方法は、公式チュートリアルに載っていました。公式サイトから少しだけ変更しています。

gnss_nmea.ino

#include <GNSS.h>
#include <GNSSPositionData.h>
#include <gpsutils/cxd56_gnss_nmea.h>

SpGnss Gnss;
char   PositionData[sizeof(GnssPositionData)];

/* output NMEA */
static char nmea_buf[NMEA_SENTENCE_MAX_LEN];

static char *reqbuf(uint16_t size)
{
  if (size > sizeof(nmea_buf)) {
    return NULL;
  }
  return nmea_buf;
}

static void freebuf(char *buf)
{
  return;
}

static int outbin(char *buf, uint32_t len)
{
  return len;
}

static int outnmea(char *buf)
{
  return printf("%s", buf);
}

void setup()
{
  /* Initialize Serial */
  Serial.begin(115200);

  /* Initialize GNSS */
  if (Gnss.begin()) {
    Serial.println("begin error!");
  }

  /* select satellite system */
  Gnss.select(GPS);
  Gnss.select(QZ_L1CA);
  //GLONASS/BEIDOU/GALILEOのどれか一つを有効にする
  Gnss.select(GLONASS);
  //Gnss.select(BEIDOU);
  //Gnss.select(GALILEO);

  /* set interval */
  Gnss.setInterval(1);

  if (Gnss.start(COLD_START)) {
    Serial.println("start error!");
  }

  /* use NMEA library */
  NMEA_InitMask();
  NMEA_OUTPUT_CB  funcs;
  funcs.bufReq  = reqbuf;
  funcs.out     = outnmea;
  funcs.outBin  = outbin;
  funcs.bufFree = freebuf;
  NMEA_RegistOutputFunc(&funcs);
}

void loop()
{
  /* Check update. */
  if (Gnss.waitUpdate(1000)) {
    /* Output NMEA */
    Gnss.getPositionData(PositionData);
    NMEA_Output(&(((GnssPositionData*)PositionData)->Data));
  }
}

macOS環境でgpsdを使用する

macOS向けにhomebrewでgpsdが提供されているのですが、gpsmon, cgpsなど一部の機能しか使用できないようです。

インストール

Homebrew で gpsd をインストールします

$ brew install gpsd

起動方法

$ GPSD_SOCKET="$(brew --prefix)/var/gpsd.sock" $(brew --prefix)/Cellar/gpsd/3.24/sbin/gpsdctl add /dev/tty.SLAB_USBtoUART
$ brew services restart

gpsmonコマンド

$ gpsmon

結果

GPSとBeiDouを有効にした例です。家の中で動かしているので信号レベル(SN)がいまいちです。

cgpsコマンド

$ cgps

結果

GPSとBeiDouを有効にした例です。DOP値など精度情報が出力されます。

Ubuntu環境でgpsdを使用する

Linux向けのgpsdはフル機能が使用できます。
私はWindows10のWSL2 + VcXsrvを使って動作確認しています。

WSL2 kernelを変更して直接USBポートにアクセスすることもできるようにしています。
詳しくは、WSL2環境からUSBシリアルデバイスを使うを参照してください。

インストール

apt-get で gpsd, gpsd-clients をインストールします

$ sudo apt-get install gpsd gpsd-clients

起動方法

$ gpsd /dev/ttyUSB0

gpsmonコマンド

$ gpsmon

結果

GPSとGLONASSを有効にした例です。

cgpsコマンド

$ cgps

結果

GPSとGLONASSを有効にした例です。

xgpsコマンド

$ xgps

結果

GPSとGLONASSを有効にした例です。衛星配置を確認できます。

gpsplotコマンド

$ gpsplot

結果

GPSとGLONASSを有効にした例です。測位結果のばらつきを確認できます。

gpsprofコマンド

$ gpsprof -T png | gnuplot > image.png

結果

画像に落として表示した結果。デフォルト100サンプル分の統計誤差情報。