LuatOS exgnss扩展库应用精讲：GNSS调试与优化实战全景！

news/2025/11/14 15:15:23/文章来源:https://www.cnblogs.com/luatos/p/19222182

GNSS调试常因坐标偏差或信号问题困扰开发者。本文聚焦LuatOS exgnss库的实战应用，以iNavTool工具为辅助，全景展示参数配置、激活状态查询（exgnss.is_active）、多模式关闭（exgnss.close_all）等流程，并深入探讨国内地图纠偏策略，提供可复用的优化方案，提升定位精度与稳定性。

一、GNSS 概述

GPS 最先来自美国，1978 年，美国发射了第一颗 GPS 卫星，发明和实践了卫星定位技术。卫星定位技术原理是，覆盖全球的多颗定位卫星连续发射一定频率的无线电信号，移动终端上集成便携式卫星信号接收机，接收机接收卫星信号并测量卫星到终端接收机之间的距离，最终由移动终端利用多颗卫星位置和与这些卫星的距离计算出移动终端的具体位置。后来出现了欧洲的 Galileo、俄罗斯的 GLONASS、中国的北斗等，所以如今的 GPS 实质上是作为一个卫星定位技术体系 GNSS 的代名词，而不是单只美国的 GPS 系统。

GNSS 提供的服务包括定位、授时和导航。定位服务就是 GNSS 终端获得其位置的服务，授时服务就是 GNSS 终端获得正确时间的服务，导航服务是计算 GNSS 终端速度和运动方向的服务。GNSS 不限制终端数，在 GNSS 卫星信号不被阻挡的情况下，在地球上任何地点、任何时间，任何 GNSS 终端都可以得到正确的位置和时间。定位只需要一个条件，那就是能够接收到足够多的卫星信号。因此在室内通常无法定位。

Air8000 作为集成了 4G、Wi-Fi、BLE、GNSS（全球导航卫星系统）等多功能的高性能工业引擎，其内置的 GNSS 模块能够提供稳定、准确的定位服务。

二、演示功能概述

使用 Air8000 开发板，single 示例主要是展示 exgnss 库的三种应用模式，

exgnss.DEFAULT 模式

exgnss.TIMERORSUC 模式

exgnss.TIMER 模式

主要操作为：

1、打开三种应用模式

2、等待 40 秒关闭操作 TIMER 模式

3、然后查询三种应用模式是否处于激活模式

4、等待 10 秒关闭全部应用模式，再次查询三种模式是否处于激活模式

5、然后获取最后一次的定位经纬度数据打印

6、定位成功之后使用 exgnss 库获取 gnss 的 rmc 数据

combination 示例主要展示几种不同的应用场景：

第一种场景是：正常模式，第一步先是通过 tcp_client_main 文件连接服务器，然后第二步模块会配置 GNSS 参数，开启 GNSS 应用，第三步会开启一个 60s 的定时器，定时器每 60s 会打开一个 60sTIMERRORSUC 应用，第四步定位成功之后关闭 GNSS，然后获取 rmc 获取经纬度数据，发送经纬度数据到服务器上。

第二种场景是：低功耗模式，第一步先是通过 tcp_client_main 文件连接服务器，然后第二步模块会配置 GNSS 参数，开启 GNSS 应用，第三步会开启一个 60s 的定时器，定时器每 60s 会进入正常模式，打开一个 60sTIMERRORSUC 应用，第四步定位成功之后关闭 GNSS，然后获取 rmc 获取经纬度数据，发送经纬度数据到服务器上,进入低功耗模式。

第三种场景是：PSM+ 模式，唤醒之后第一步是配置 GNSS 参数，开启 GNSS 应用，第二步定位成功之后关闭 GNSS，然后获取 rmc 获取经纬度数据，拼接唤醒信息和经纬度信息，连接服务器，然后把数据发送数据到服务器上，配置休眠唤醒定时器，进入飞行模式，然后进入 PSM+ 模式。

第四种场景是：三轴加速度的应用场景，第一步先是通过 tcp_client_main 文件连接服务器，第二步配置 GNSS 参数，打开内部加速传感器，设置防抖和中断模式，关于中断触发提供了两种方案，有效震动模式和持续震动检测模式，第三步检测到有效震动或者持续震动后，打开 GNSS，每隔 5s 获取 rmc 获取经纬度数据，发送经纬度数据到服务器上。

三、准备硬件环境

本篇教程用 Air8000 开发板来开发调试。

Air8000 开发板
GNSS 天线

四、准备软件环境

烧录工具 Luatools；
内核固件文件（底层 core 固件文件）：LuatOS-SoC_V2014_Air8000；此页面有新版本固件的话选用最新版本固件，本次操作用的是 101 号固件，可以根据自己的需求选择自己需要的固件。
LuatOS 需要的脚本和资源文件：https://gitee.com/openLuat/LuatOS/tree/master/module/Air8000/demo/gnss
lib 脚本文件：使用 Luatools 烧录时，勾选添加默认 lib 选项，使用默认 lib 脚本文件,如果没有下载最新的 lib，可以在 luatos 库里面下载最新的 lib 使用：https://gitee.com/openLuat/LuatOS/tree/master/script/libs；

准备好软件环境之后，接下来查看如何烧录项目文件到 Air8000 开发板中，将本篇文章中演示使用的项目文件烧录到 Air8000 开发板中。

五、GNSS 软硬件参考

5.1 API 接口介绍

本教程使用 api 接口为:

https://docs.openluat.com/osapi/ext/exgnss/

5.2 GNSS 硬件设计

GNSS 在硬件设计中天线部分是比较关键的，可以参考这篇文章：Air8000 GNSS 硬件设计指导；https://docs.openluat.com/air8000/luatos/hardware/design/gnssant/

在开发板上，内置了 3.3V LDO, 用于有源天线供电。因此可以使用外部有源天线直接连接 GNSS 连接器。

注意：目前有源天线供电仅支持 3.3V 有源天线，请注意连接的有源天线的供电范围。

六、代码示例介绍

本文主要提供 2 个 demo 目录，single 和 combination，其中 single 只是对 exgnss 库的三种 GNSS 应用的展示，combination 主要是提供了四种应用场景

noraml:正常功耗模式定位

lowpower:低功耗模式

psm:PSM+ 模式

vibration:三轴加速度传感器触发定位

6.1 exgnss 的三种应用的用法

6.1.1 exgnss 的应用说明

关于 exgnss 库的三种应用说明：

关于应用需要注意的是：使用 exgnss.close()关闭的只是对应的应用，所有应用关闭，gnss 也会关闭，这样做的好处是可以处理不同场景下的不同逻辑，比如服务器下发一条定位指令，定位成功之后关掉，这个时候又下发了一个指令需要长开启定位，这样两种指令就会冲突，需要代码去处理到底是不是要关掉 gnss，这个时候应用的好处就体现出来了，开启 exgnss.TIMERORSUC 第一个应用，定位成功之后关掉对应的应用，同时开启 exgnss.DEFAULT 第二个应用，gnss 就会常开，在应用 1 结束之后，只会对应用进行自动关闭，不会影响到第二个应用，gnss 还会处于常开状态。

关于 agps 辅助定位的逻辑：agps 俗称辅助定位，其逻辑是把星历文件发送给 gnss 芯片，同时发送时间和用基站定位获取的大概位置，然后芯片解析处理，达到快速定位的效果。

exgnss 扩展库的辅助定位功能，我们处理方式是每个小时都会去更新星历，原因是北斗是 1h 一更新，gps 是 4h 一更新，所以取最小值，我们选择了一小时一更新

对于辅助定位需要注意的是，因为辅助定位属于强行把星历文件灌给 gnss 芯片，虽然可以达到快速定位的效果，但是 gnss 芯片实际解析星历需要时间，exgnss 库默认开启了一个 20s 的 gnss 应用，做这个操作是因为，假设开启辅助定位，定位到之后立马关掉 gnss 电源，会导致 gnss 星历解析不完全，这样会影响下次定位为冷启动，冷启动时间大概需要 35s。如果不需要这个逻辑，可以接受冷启动，或者每次都使用辅助定位，可以通过 exgnss.setup()的 auto_open=false 配置添加到配置表里面。

6.1.2 代码讲解

main.lua

主要是为了加载了 exgnss 扩展库，加载 gnss 代码

gnss.lua

主要操作为：

1.开启协程，运行 gnss_fnc 函数，通过 exgnss.setup(gnssotps)配置 gnss 的参数，通过 exgnss.open 开启三种不同的应用

2.等待 40 秒使用 exgnss.close 关闭 TIMER 模式，使用 exgnss.close 需要两个参数，第一个是 exgnss 应用模式，第二个是 tag 标签

3.然后利用 exgnss.is_active 查询三种应用模式是否处于激活模式，查询应用是否处于激活状态同样需要两个参数，第一个是 exgnss 应用模式，第二个是 tag 标签

4.等待 10 秒使用 exgnss.close_all 关闭全部应用模式，再次查询三种模式是否处于激活模式

5.然后使用 xgnss.last_loc 获取最后一次的定位经纬度数据打印

6.定位成功之后使用 subscribe 订阅"GNSS_STATE"消息，根据获取到的值判断是否定位成功，定位成功用 exgnss.rmc 获取 rmc 数据

6.1.3 效果展示

利用纠偏网站进行纠偏：合宙所有的 GNSS 功能的坐标系均使用国际标准 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，故此开发者需要对模块输出的经纬度进行加偏处理，才能在国内的地图上实现精确定位。

以下是纠偏网站：

http://old.openluat.com/GPS-Offset.html

6.2 正常功耗模式下的 GNSS 应用

main.lua

主要是支持 4 个场景的切换，每次只能打开一个用于测试，选择对应的功能进行测试

6.2.1 代码讲解

normal.lua

normal 主要操作：

1.开启协程，运行 gnss_fnc 函数，通过 exgnss.setup(gnssotps)配置 gnss 的参数，然后 require tcp_client_main 文件，连接服务器

2.通过 exgnss.open 开启 exgnss.TIMERORSUC 应用模式，设置的 tag 为 normal，定位时间为 60s，回调函数为 normal_cb，这个模式定位成功之后会关掉 GNSS，然后触发回调函数，回调函数的操作为，通过 exgnss.rmc(0)接口获取 rmc 数据，然后把经纬度拼接成 json 字符串的形式，通过 sys.publish 函数，把数据传给 tcp_client_sender.lua 文件里面处理。

3.用 sys.timerLoopStart()起一个 60s 触发一次的打开 GNSS 定位的定时器，回调函数为 normal_open，回调函数内容和上面开启 exgnss.TIMERORSUC 应用模式一致

6.2.2 效果展示

测试服务器收到消息：

利用纠偏网站进行纠偏：所有的 GNSS 功能的坐标系均使用国际标准 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，故此开发者需要对模块输出的经纬度进行加偏处理，才能在国内的地图上实现精确定位。

以下是纠偏网站：

http://old.openluat.com/GPS-Offset.html

6.3 低功耗模式下的 GNSS 应用

6.3.1 代码讲解

lowpower.lua

normal 主要操作：

1.开启协程，运行 gnss_fnc 函数，通过 exgnss.setup(gnssotps)配置 gnss 的参数，然后 require tcp_client_main 文件，连接服务器。

2.通过 exgnss.open 开启 exgnss.TIMERORSUC 应用模式，设置的 tag 为 lowpower，定位时间为 60s，回调函数为 lowpower_cb，这个模式定位成功之后会关掉 GNSS，然后触发回调函数，回调函数的操作为，通过 exgnss.rmc(0)接口获取 rmc 数据，然后把经纬度拼接成 json 字符串的形式，通过 sys.publish 函数，把数据传给 tcp_client_sender.lua 文件里面处理,然后调用 pm.power(pm.WORK_MODE, 1)--进入低功耗模式，pm.power(pm.WORK_MODE,1,1)--wifi 进入低功耗模式。这两个函数主要是为了让模块和 wifi 模块进入低功耗模式。

3.用 sys.timerLoopStart()起一个 60s 触发一次的打开 GNSS 定位的定时器，回调函数为 lower_open，回调函数内容主要是调用 pm.power(pm.WORK_MODE, 0)进入正常模式，然后和上面开启 exgnss.TIMERORSUC 应用模式一致，

然后关闭 USB，节省功耗

6.3.2 效果展示

利用纠偏网站进行纠偏：我们所有的 GNSS 功能的坐标系均使用国际标准 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，故此开发者需要对模块输出的经纬度进行加偏处理，才能在国内的地图上实现精确定位。

以下是纠偏网站：

http://old.openluat.com/GPS-Offset.html

6.4 PSM+ 模式下的 GNSS 应用

6.4.1 代码讲解

psm.lua

psm 主要操作：

1.开启协程，运行 gnss_fnc 函数，通过 exgnss.setup(gnssotps)配置 gnss 的参数。

2.通过 exgnss.open 开启 exgnss.TIMERORSUC 应用模式，设置的 tag 为 psm，定位时间为 60s，回调函数为 psm_cb，这个模式定位成功之后会关掉 GNSS，然后触发回调函数，回调函数的操作为，通过 exgnss.rmc(0)接口获取 rmc 数据，获取经纬度并赋值变量，然后使用 sysplus.taskInitEx 开启 TCP 短连接协程，连接服务器发送经纬度消息和唤醒消息内容。

3.发送完毕之后设置定时器，然后进入飞行模式，进入 psm+ 模式