python如何调用 gps

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在Python中调用GPS可以通过使用各种库和API，如gpsd、pynmea2、pyserial等，获取设备位置、解析NMEA数据、与GPS模块通信。 其中，使用gpsd守护程序是最常见的方法之一，因为它支持多种GPS设备并提供了一个标准化接口。在这篇文章中，我们将深入探讨如何利用Python与GPS设备进行通信，解析GPS数据，以及如何将这些数据应用于实际项目中。

一、GPS基础知识

在深入探讨Python如何调用GPS之前，了解GPS的基础知识是至关重要的。GPS（全球定位系统）是一种通过卫星传输信号来确定地球上任何地方的位置的系统。它由至少24颗卫星组成，这些卫星不断地向地球发送信号，GPS接收器通过接收这些信号来计算其当前位置。

GPS的工作原理

GPS接收器通过接收至少四颗卫星的信号来确定其三维位置（经度、纬度和高度）。这些信号包含卫星的位置和发送时间，接收器使用这些信息来计算到每颗卫星的距离，然后通过三角测量法计算出其当前位置。

GPS数据格式

GPS设备通常使用NMEA 0183协议来发送数据，这是一种标准化的格式，包含多种类型的语句，如GGA、RMC、GSV等。这些语句提供了不同类型的信息，如位置、时间、卫星状态等。

二、安装和配置GPSD

在使用Python与GPS设备进行通信之前，我们需要安装并配置gpsd。gpsd是一个守护程序，用于与GPS设备通信并将其数据以标准化格式提供给应用程序。

安装GPSD

在大多数Linux发行版上，可以通过包管理器安装gpsd。例如，在Ubuntu上，可以使用以下命令：

sudo apt-get update sudo apt-get install gpsd gpsd-clients

配置GPSD

安装完成后，需要配置gpsd以连接到GPS设备。通常，GPS设备通过串口或USB连接到计算机。可以使用以下命令启动gpsd并连接到设备：

sudo gpsd /dev/ttyUSB0 -F /var/run/gpsd.sock

请根据设备实际连接的端口替换/dev/ttyUSB0。

三、使用Python与GPSD通信

安装和配置好gpsd后，我们就可以使用Python与它通信。Python有一个名为gps的库，可以方便地与gpsd进行交互。

安装Python GPS库

首先，我们需要安装Python的gps库，可以通过pip安装：

pip install gps3

使用Python获取GPS数据

下面是一个简单的Python示例，演示如何从gpsd获取数据：

from gps3 import gps3
创建GPS连接
gps_socket = gps3.GPSDSocket()
data_stream = gps3.DataStream()
gps_socket.connect()
gps_socket.watch()
获取GPS数据
for new_data in gps_socket:
    if new_data:
        data_stream.unpack(new_data)
        print('Latitude:', data_stream.TPV['lat'])
        print('Longitude:', data_stream.TPV['lon'])
        print('Time:', data_stream.TPV['time'])

这个示例代码连接到gpsd，并不断监听GPS数据的更新，然后提取并打印出纬度、经度和时间信息。

四、解析NMEA数据

在某些情况下，您可能需要直接解析来自GPS设备的NMEA数据。pynmea2是一个流行的Python库，用于解析NMEA语句。

安装Pynmea2库

可以通过以下命令安装pynmea2：

pip install pynmea2

使用Pynmea2解析NMEA数据

以下是一个简单的示例，演示如何使用pynmea2解析NMEA语句：

import pynmea2
示例NMEA语句
nmea_sentence = '$GPGGA,123456.00,3723.2475,N,12158.3416,W,1,10,0.8,9.0,M,-34.0,M,,*76'
解析NMEA语句
parsed_data = pynmea2.parse(nmea_sentence)
输出解析结果
print('Latitude:', parsed_data.latitude)
print('Longitude:', parsed_data.longitude)
print('Timestamp:', parsed_data.timestamp)

这个示例通过解析一条NMEA GGA语句，提取并打印出纬度、经度和时间戳信息。

五、与GPS模块通信

在某些项目中，您可能需要直接与GPS模块进行通信，而不是通过gpsd。这通常涉及使用串口与GPS模块通信。

安装Pyserial库

pyserial是一个流行的Python库，用于串口通信。可以通过以下命令安装：

pip install pyserial

使用Pyserial与GPS模块通信

以下是一个示例，演示如何使用pyserial与GPS模块通信：

import serial
打开串口
ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', baudrate=9600, timeout=1)
读取并解析GPS数据
while True:
    nmea_sentence = ser.readline().decode('ascii', errors='replace')
    if nmea_sentence.startswith('$GPGGA'):
        print('Received GGA sentence:', nmea_sentence)

这个示例代码打开串口，并不断读取来自GPS模块的NMEA语句。如果读到的是GGA语句，它会将其打印出来。

六、GPS应用示例

了解如何调用GPS数据后，我们可以将其应用于各种项目中，如导航系统、地理围栏、位置跟踪等。