NMEA：National Marine Electronics Association

NMEA（National Marine Electronics Association）は、GNSS受信機が位置情報を出力するための標準的な通信フォーマットです。 正式名称はNMEA 0183で、主にCSV（カンマ区切り）のテキスト形式で位置・速度・時刻などのデータを出力します。

NMEAセンテンス

GNSS受信機から出力されるデータは、複数の異なるセンテンス（文）の形式で構成されています。 各センテンスは特定の情報を含んでおり、どのセンテンスを受け取るかによって得られる情報が異なります。 もっとも一般的な形式は $GPRMC（時刻・位置・速度・日付）と $GPGGA（時刻・位置・高度・衛星数）です。

特徴

• テキスト形式: 人間が読める形式で出力されるため、通信内容の確認が容易です
• カンマ区切り: フィールドがカンマで区切られているため、プログラムでの解析が簡単です
• チェックサム付き: 各センテンスにチェックサム（*XX）が付いており、データの破損検出が可能です
• 複数フォーマット: GGA、RMC、GSA、GSV、VTG など、用途に応じた複数のセンテンス形式があります

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主なNMEAセンテンス

センテンス名は「GNSSの識別名」+「センテンス形式」となっています

• GNSSの識別名: GPS、GLONASS、GAlileoなど
• センテンス形式: RMC、GGAなど

$GPRMC（推奨最小必須情報）

時刻、位置、速度、進行方向、日付を含むセンテンスです。

$GPRMC,     # センテンス名
1:utc <hhmmss.ss>,  # UTC時刻（時分秒.小数秒）
2: A/V,        # 有効（A）または無効（V）
3:latitude <ddmm.mmmm>,  # 緯度（度分形式）
4:N/S,        # 北緯（N）または南緯（S）
5:longitude <ddmm.mmmm>,  # 経度（度分形式）
6:E/W,        # 東経（E）または西経（W）
7:speed,      # 速度（ノット単位）
8:heading,    # 進行方向（0～359度）
9:date <ddmmyy>,     # 日付（日月年）
10:magnetic_variation <ddd.d>,      # 磁気偏角（0〜180度）
11:direction <E/W>,        # 東偏（E）または西偏（W）
*checksum   # チェックサム（$と*の文字列のXOR）

$GPRMC,093426.00,A,3723.2475,N,12158.3416,E,0.0,0.0,231215,,*49

• hhmmss.ss: 093426.00 = 09時34分26秒00
• A/V: A
• latitude: 3723.2475 = 37度23分2475秒（＝37.387453度）
• N/S: N = 北緯
• longitude: 12158.3416 = 121度58分3416秒（＝121.97236度）
• E/W: E = 東経
• speed: 0.0
• heading: 0.0
• ddmmyy: 231215 = 2015年12月23日
• ddd.d: なし（磁気偏角）
• E/W: なし（磁気偏角の向き）
• checksum: *49

磁気偏角

磁気偏角（magnetic variation）とその向き（direction）は、多くの受信機で空欄です。

$GPGGA（グローバルポジショニングシステム測位データ）

時刻、位置、高度、衛星数、測位品質を含むセンテンスです。

$GPGGA,
1:utc <hhmmss.ss>,       # UTC時刻
2:latitude <ddmm.mmmm>,       # 緯度（度分形式）
3:N/S,             # 北緯（N）または南緯（S）
4:longitude <ddmm.mmmm>,       # 経度（度分形式）
5:E/W,             # 東経（E）または西経（W）
6:fix_quality,     # 測位品質（0=無効、1=GPS通常測位、2=DGPS など）
7:num_satellites,  # 測位に使用した衛星数（0～24）
8:hdop,            # 水平精度低下係数（低いほど高精度）
9:altitude,        # 楕円面上の高度（メートル）
10:altitude_unit,               # 単位
11:geoid_height,    # ジオイド高度（メートル）
12:geoid_unit,               # 単位
13:dgps_age,
14:dgps_id,
*checksum,

$GPGGA,093426.00,3723.2475,N,12158.3416,E,1,08,1.23,45.9,M,-6.2,M,,

• hhmmss.ss: 093426.00
• ddmm.mmmm: 3723.2475
• N/S: N
• ddmm.mmmm: 12158.3416
• E/W: E
• fix_quality: 1
• num_satellites: 08
• hdop: 1.23
• altitude: 45.9 M
• geoid_height: -6.2 M
• dgps
• dgpsid
• checksum

その他のセンテンス

• $GPGSA: 衛星の利用状況と精度情報
• $GPGSV: 衛星の位置情報（方位角、仰角、信号強度）
• $GPVTG: 速度情報（速度、進行方向）

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NMEA座標形式の変換

NMEAで送信される座標は「度分形式（DDM: Degree and Decimal Munites）」です。 以下の変換式で「10進度形式（DD: Decimal Degree）」に変換できます。

\[ \text{decimal} = \text{degree} + \frac{\text{minutes}}{60} \]

例：

• 3723.2475 = 37 + 23.2475/60 = 37.3874°N（北緯）
• 12158.3416 = 121 + 58.3416/60 = 121.9724°E（東経）

from typing import Literal

def nmea_to_decimal(
    nmea_value: float,
    hemisphere: Literal["N", "E", "W", "S"]
) -> float:
    degree = int(nmea_value // 100)
    minutes = nmea_value - degree * 100
    decimal = degree + minutes / 60.0

    # 南緯・西経の場合は符号を反転
    if hemisphere in ("S", "W"):
        decimal = -decimal

    return decimal

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NMEAデータの活用

GNSS受信機から連続的に出力されるNMEAセンテンスを利用することで

1. リアルタイム位置追跡 - 移動物体の現在位置を常に把握
2. ログ記録 - 時系列で位置情報を記録し、移動経路を分析
3. 高度データの取得 - GGAセンテンスから3次元位置情報を得る
4. 測位品質の監視 - 衛星数やHDOP値から測位の信頼度を判定

kurikintonsでは、 GT502MGGモジュールから受け取ったNMEAセンテンス（主にGPRMCとGPGGA）を使って、 位置・時刻・衛星数などのデータを検出イベントに関連付けて記録しています。