GPS 一般透過 Serial Port 連接 PC，以 NMEA 語句傳輸定位資料。除了自己寫 Serial Reader 讀取資料以外， ROS 或 Python 都有提供許多 Tool 或 Libary。本篇記錄在 ROS2 環境使用開源專案 nmea_navsat_driver，接收 NMEA 資料的過程。
nmea_navsat_driver
nmea_navsat_driver 是 ROS 官方收錄的 Package：
http://wiki.ros.org/nmea_navsat_driver
Github 網址：
https://github.com/ros-drivers/nmea_navsat_driver/tree/master
NMEA 語句是現今 GPS / GNSS 使用的標準資料傳輸語句，定義了資料封包類型、名稱與其內的欄位，包含像是時間、經緯度、速度、衛星狀態等等，我自己常用的 NMEA 查詢網站是 Trimble 的網頁：
https://receiverhelp.trimble.com/alloy-gnss/en-us/NMEA-0183messages_MessageOverview.html
nmea_navsat_driver支援 Serial 及 Socket 兩種通訊方式，本篇只關注 Serial 的部分。
nmea_navsat_driver會發布三種 GPS / GNSS 相關的 topic：
- fix (sensor_msgs/NavSatFix)
- vel (geometry_msgs/TwistStamped)
- time_reference (sensor_msgs/TimeReference)
使用的 message type 可以自行在 ROS 官網找到對應的定義：
http://docs.ros.org/en/melodic/api/sensor_msgs/html/msg/NavSatFix.html
nmea_navsat_driver的功能就是把 NMEA 封包的內容， Parser 並依欄位放置到這些 message 內，像是經緯度等。
使用步驟
下載完 source code 之後，先在 config 路徑底下找到 nmea_serial_driver.yaml，打開並修改兩個必要參數，即設備連結的 Serial port name 與其 baudrate。
useRMC 是設定是否要 Parser NMEA RMC message，因為 RMC 的內容與其他 NMEA message 部分重疊， 因此會有一些取代作用，具體邏輯與效果可以參考 src 路徑底下的 driver.py。 useENU 是我自行增加的參數，可以將經緯度坐標轉為 ENU (East-North-Up frame) 坐標，這邊就不多贅述，有機會再補充。
改完設定後，就可以在主目錄下編譯，指令如下：
colcon build
. install/setup.bash因為本篇是下載 ROS2 branch 使用，所以運行指令與 ROS 1 不同，指令如下：
ros2 launch nmea_navsat_driver nmea_serial_driver.launch.py使用指令檢查 topic 輸出，應會看到下圖的畫面：
ros2 topic echo /fix
程式碼簡介
src/libnmea_navsat_driver/nodes 路徑底下的 nmea_serial_driver.py 是 Serial 傳輸功能的主程式所在。主要作用是啟動在 driver.py 內定義的 Ros2NMEADriver node，以執行整個 NMEA parser 與發佈 GPS 資料的功能。同時也在此處建立 Serial port 的連接。
src/libnmea_navsat_driver路徑底下程式碼只有三個檔案： parser.py、 driver.py、 checksum_utils.py。 parser.py 的作用是處理 NMEA 語句，基於 NMEA 格式拆解資料封包，並做必要的單位轉換，根據 NMEA 標準建置的 parser map 如下圖：
driver.py 則是接收 parser.py 回傳的結果，並依條件分類挑選，將需要的訊息放到對應的 ROS msg 內，此時就遵循 ROS GPS 相關 msg 的定義。部分節錄如下：
最後的 checksum_ulils.py 是依據 NMEA 語句的規則與接收到的 NMEA 語句內容，產生本地端的 checksum，與接收到的 NMEA 語句內的 checksum 比對，判斷接收到的封包是否完整正確。
