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GNSS功能開發涉及多環節協同，LuatOS exgnss擴展庫是其中的關鍵樞紐。本文以全流程探秘形式，從硬件準備、固件燒錄到代碼實現，詳解exgnss庫的setup配置、模式生命周期管理及定位數據處理，融入協程調度與消息機制，為進階開發者提供深度洞察，提升開發效率與系統性能。

一、GNSS 概述

GPS 最先來自美國，1978 年，美國發射了第一顆 GPS 衛星，發明和實踐了衛星定位技術。衛星定位技術原理是，覆蓋全球的多顆定位衛星連續發射一定頻率的無線電信號，移動終端上集成便攜式衛星信號接收機，接收機接收衛星信號并測量衛星到終端接收機之間的距離，最終由移動終端利用多顆衛星位置和與這些衛星的距離計算出移動終端的具體位置。后來出現了歐洲的 Galileo、俄羅斯的 GLONASS、中國的北斗等，所以如今的 GPS 實質上是作為一個衛星定位技術體系 GNSS 的代名詞，而不是單只美國的 GPS 系統。

GNSS 提供的服務包括定位、授時和導航。定位服務就是 GNSS 終端獲得其位置的服務，授時服務就是 GNSS 終端獲得正確時間的服務，導航服務是計算 GNSS 終端速度和運動方向的服務。GNSS 不限制終端數，在 GNSS 衛星信號不被阻擋的情況下，在地球上任何地點、任何時間，任何 GNSS 終端都可以得到正確的位置和時間。定位只需要一個條件，那就是能夠接收到足夠多的衛星信號。因此在室內通常無法定位。

Air8000 作為集成了 4G、Wi-Fi、BLE、GNSS（全球導航衛星系統）等多功能的高性能工業引擎，其內置的 GNSS 模塊能夠提供穩定、準確的定位服務。

二、演示功能概述

使用 Air8000 開發板，single 示例主要是展示 exgnss 庫的三種應用模式，

exgnss.DEFAULT 模式

exgnss.TIMERORSUC 模式

exgnss.TIMER 模式

主要操作為：

1、打開三種應用模式

2、等待 40 秒關閉操作 TIMER 模式

3、然后查詢三種應用模式是否處于激活模式

4、等待 10 秒關閉全部應用模式，再次查詢三種模式是否處于激活模式

5、然后獲取最后一次的定位經緯度數據打印

6、定位成功之后使用 exgnss 庫獲取 gnss 的 rmc 數據

combination 示例主要展示幾種不同的應用場景：

第一種場景是：正常模式，第一步先是通過 tcp_client_main 文件連接服務器，然后第二步模塊會配置 GNSS 參數，開啟 GNSS 應用，第三步會開啟一個 60s 的定時器，定時器每 60s 會打開一個 60sTIMERRORSUC 應用，第四步定位成功之后關閉 GNSS，然后獲取 rmc 獲取經緯度數據，發送經緯度數據到服務器上。

第二種場景是：低功耗模式，第一步先是通過 tcp_client_main 文件連接服務器，然后第二步模塊會配置 GNSS 參數，開啟 GNSS 應用，第三步會開啟一個 60s 的定時器，定時器每 60s 會進入正常模式，打開一個 60sTIMERRORSUC 應用，第四步定位成功之后關閉 GNSS，然后獲取 rmc 獲取經緯度數據，發送經緯度數據到服務器上,進入低功耗模式。

第三種場景是：PSM+ 模式，喚醒之后第一步是配置 GNSS 參數，開啟 GNSS 應用，第二步定位成功之后關閉 GNSS，然后獲取 rmc 獲取經緯度數據，拼接喚醒信息和經緯度信息，連接服務器，然后把數據發送數據到服務器上，配置休眠喚醒定時器，進入飛行模式，然后進入 PSM+ 模式。

第四種場景是：三軸加速度的應用場景，第一步先是通過 tcp_client_main 文件連接服務器，第二步配置 GNSS 參數，打開內部加速傳感器，設置防抖和中斷模式，關于中斷觸發提供了兩種方案，有效震動模式和持續震動檢測模式，第三步檢測到有效震動或者持續震動后，打開 GNSS，每隔 5s 獲取 rmc 獲取經緯度數據，發送經緯度數據到服務器上。

三、準備硬件環境

本篇教程用 Air8000 開發板來開發調試。

1. Air8000 開發板

2. GNSS 天線

四、準備軟件環境

1. 燒錄工具Luatools；

2. 內核固件文件（底層 core 固件文件）：LuatOS-SoC_V2014_Air8000；此頁面有新版本固件的話選用最新版本固件，本次操作用的是 101 號固件，可以根據自己的需求選擇自己需要的固件。

3. LuatOS 需要的腳本和資源文件：https://gitee.com/openLuat/LuatOS/tree/master/module/Air8000/demo/gnss

4. lib 腳本文件：使用 Luatools 燒錄時，勾選添加默認 lib 選項，使用默認 lib 腳本文件,如果沒有下載最新的 lib，可以在 luatos 庫里面下載最新的 lib 使用：https://gitee.com/openLuat/LuatOS/tree/master/script/libs；

準備好軟件環境之后，接下來查看如何燒錄項目文件到 Air8000 開發板中，將本篇文章中演示使用的項目文件燒錄到 Air8000 開發板中。

五、GNSS 軟硬件參考

5.1 API 接口介紹

本教程使用 api 接口為:

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

5.2 GNSS 硬件設計

GNSS 在硬件設計中天線部分是比較關鍵的，可以參考這篇文章：Air8000 GNSS 硬件設計指導；https://docs.openluat.com/air8000/luatos/hardware/design/gnssant/

在開發板上，內置了 3.3V LDO, 用于有源天線供電。因此可以使用外部有源天線直接連接 GNSS 連接器。

注意：目前有源天線供電僅支持 3.3V 有源天線，請注意連接的有源天線的供電范圍。

六、代碼示例介紹

本文主要提供 2 個 demo 目錄，single 和 combination，其中 single 只是對 exgnss 庫的三種 GNSS 應用的展示，combination 主要是提供了四種應用場景

noraml:正常功耗模式定位

lowpower:低功耗模式

psm:PSM+ 模式

vibration:三軸加速度傳感器觸發定位

6.1 exgnss 的三種應用的用法

6.1.1 exgnss 的應用說明

關于 exgnss 庫的三種應用說明：

關于應用需要注意的是：使用 exgnss.close()關閉的只是對應的應用，所有應用關閉，gnss 也會關閉，這樣做的好處是可以處理不同場景下的不同邏輯，比如服務器下發一條定位指令，定位成功之后關掉，這個時候又下發了一個指令需要長開啟定位，這樣兩種指令就會沖突，需要代碼去處理到底是不是要關掉 gnss，這個時候應用的好處就體現出來了，開啟 exgnss.TIMERORSUC 第一個應用，定位成功之后關掉對應的應用，同時開啟 exgnss.DEFAULT 第二個應用，gnss 就會常開，在應用 1 結束之后，只會對應用進行自動關閉，不會影響到第二個應用，gnss 還會處于常開狀態。

關于 agps 輔助定位的邏輯：agps 俗稱輔助定位，其邏輯是把星歷文件發送給 gnss 芯片，同時發送時間和用基站定位獲取的大概位置，然后芯片解析處理，達到快速定位的效果。

exgnss 擴展庫的輔助定位功能，我們處理方式是每個小時都會去更新星歷，原因是北斗是 1h 一更新，gps 是 4h 一更新，所以取最小值，我們選擇了一小時一更新

對于輔助定位需要注意的是，因為輔助定位屬于強行把星歷文件灌給 gnss 芯片，雖然可以達到快速定位的效果，但是 gnss 芯片實際解析星歷需要時間，exgnss 庫默認開啟了一個 20s 的 gnss 應用，做這個操作是因為，假設開啟輔助定位，定位到之后立馬關掉 gnss 電源，會導致 gnss 星歷解析不完全，這樣會影響下次定位為冷啟動，冷啟動時間大概需要 35s。如果不需要這個邏輯，可以接受冷啟動，或者每次都使用輔助定位，可以通過 exgnss.setup()的 auto_open=false 配置添加到配置表里面。

6.1.2 代碼講解

main.lua

主要是為了加載了 exgnss 擴展庫，加載 gnss 代碼

gnss.lua

主要操作為：

1.開啟協程，運行 gnss_fnc 函數，通過 exgnss.setup(gnssotps)配置 gnss 的參數，通過 exgnss.open 開啟三種不同的應用

2.等待 40 秒使用 exgnss.close 關閉 TIMER 模式，使用 exgnss.close 需要兩個參數，第一個是 exgnss 應用模式，第二個是 tag 標簽

3.然后利用 exgnss.is_active 查詢三種應用模式是否處于激活模式，查詢應用是否處于激活狀態同樣需要兩個參數，第一個是 exgnss 應用模式，第二個是 tag 標簽

4.等待 10 秒使用 exgnss.close_all 關閉全部應用模式，再次查詢三種模式是否處于激活模式

5.然后使用 xgnss.last_loc 獲取最后一次的定位經緯度數據打印

6.定位成功之后使用 subscribe 訂閱"GNSS_STATE"消息，根據獲取到的值判斷是否定位成功，定位成功用 exgnss.rmc 獲取 rmc 數據

6.1.3 效果展示

利用糾偏網站進行糾偏：合宙所有的 GNSS 功能的坐標系均使用國際標準 WGS-84 坐標系，所以開發者在國內常見地圖定位時，會發現與實際情況有幾十米的誤差。這并非模塊問題，而是國內地圖采用了非標坐標系所致。國內常見地圖如高德地圖使用 GCJ-02 坐標系，百度地圖使用 BD-09 坐標系，故此開發者需要對模塊輸出的經緯度進行加偏處理，才能在國內的地圖上實現精確定位。

以下是糾偏網站：

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

6.2 正常功耗模式下的 GNSS 應用

main.lua

主要是支持 4 個場景的切換，每次只能打開一個用于測試，選擇對應的功能進行測試

6.2.1 代碼講解

normal.lua

normal 主要操作：

1.開啟協程，運行 gnss_fnc 函數，通過 exgnss.setup(gnssotps)配置 gnss 的參數，然后 require tcp_client_main 文件，連接服務器

2.通過 exgnss.open 開啟 exgnss.TIMERORSUC 應用模式，設置的 tag 為 normal，定位時間為 60s，回調函數為 normal_cb，這個模式定位成功之后會關掉 GNSS，然后觸發回調函數，回調函數的操作為，通過 exgnss.rmc(0)接口獲取 rmc 數據，然后把經緯度拼接成 json 字符串的形式，通過 sys.publish 函數，把數據傳給 tcp_client_sender.lua 文件里面處理。

3.用 sys.timerLoopStart()起一個 60s 觸發一次的打開 GNSS 定位的定時器，回調函數為 normal_open，回調函數內容和上面開啟 exgnss.TIMERORSUC 應用模式一致

6.2.2 效果展示

測試服務器收到消息：

利用糾偏網站進行糾偏：所有的 GNSS 功能的坐標系均使用國際標準WGS-84坐標系，所以開發者在國內常見地圖定位時，會發現與實際情況有幾十米的誤差。這并非模塊問題，而是國內地圖采用了非標坐標系所致。國內常見地圖如高德地圖使用GCJ-02坐標系，百度地圖使用BD-09坐標系，故此開發者需要對模塊輸出的經緯度進行加偏處理，才能在國內的地圖上實現精確定位。

以下是糾偏網站：

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

6.3 低功耗模式下的 GNSS 應用

6.3.1 代碼講解

lowpower.lua

normal 主要操作：

1.開啟協程，運行 gnss_fnc 函數，通過 exgnss.setup(gnssotps)配置 gnss 的參數，然后 require tcp_client_main 文件，連接服務器。

2.通過 exgnss.open 開啟 exgnss.TIMERORSUC 應用模式，設置的 tag 為 lowpower，定位時間為 60s，回調函數為 lowpower_cb，這個模式定位成功之后會關掉 GNSS，然后觸發回調函數，回調函數的操作為，通過 exgnss.rmc(0)接口獲取 rmc 數據，然后把經緯度拼接成 json 字符串的形式，通過 sys.publish 函數，把數據傳給 tcp_client_sender.lua 文件里面處理,然后調用 pm.power(pm.WORK_MODE, 1)--進入低功耗模式，pm.power(pm.WORK_MODE,1,1)--wifi 進入低功耗模式。這兩個函數主要是為了讓模塊和 wifi 模塊進入低功耗模式。

3.用 sys.timerLoopStart()起一個 60s 觸發一次的打開 GNSS 定位的定時器，回調函數為 lower_open，回調函數內容主要是調用 pm.power(pm.WORK_MODE, 0)進入正常模式，然后和上面開啟 exgnss.TIMERORSUC 應用模式一致，

然后關閉 USB，節省功耗

6.3.2 效果展示

利用糾偏網站進行糾偏：我們所有的 GNSS 功能的坐標系均使用國際標準WGS-84坐標系，所以開發者在國內常見地圖定位時，會發現與實際情況有幾十米的誤差。這并非模塊問題，而是國內地圖采用了非標坐標系所致。國內常見地圖如高德地圖使用GCJ-02坐標系，百度地圖使用BD-09坐標系，故此開發者需要對模塊輸出的經緯度進行加偏處理，才能在國內的地圖上實現精確定位。

以下是糾偏網站：

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

6.4 PSM+ 模式下的 GNSS 應用

6.4.1 代碼講解

psm.lua

psm 主要操作：

1.開啟協程，運行 gnss_fnc 函數，通過 exgnss.setup(gnssotps)配置 gnss 的參數。

2.通過 exgnss.open 開啟 exgnss.TIMERORSUC 應用模式，設置的 tag 為 psm，定位時間為 60s，回調函數為 psm_cb，這個模式定位成功之后會關掉 GNSS，然后觸發回調函數，回調函數的操作為，通過 exgnss.rmc(0)接口獲取 rmc 數據，獲取經緯度并賦值變量，然后使用 sysplus.taskInitEx 開啟 TCP 短連接協程，連接服務器發送經緯度消息和喚醒消息內容。

3.發送完畢之后設置定時器，然后進入飛行模式，進入 psm+ 模式