GNSS 定位模块实战：ATGM336H GPS 追踪器 DIY，让设备知道自己在哪

为什么需要定位功能？

做物联网项目的同学肯定遇到过这种需求：设备在哪？怎么让它上报位置？共享单车、物流追踪、宠物定位、户外探险记录仪……这些场景都离不开 GNSS 定位。

今天咱们用国产的 ATGM336H 模块（北斗 + GPS 双模）做一个简易 GPS 追踪器，成本不到 50 元，还能把位置数据存到 SD 卡或者通过 4G 发送到服务器。

⚠️ 注意：GNSS 模块需要室外空旷环境才能正常定位，室内测试基本没信号。我一开始在办公室折腾了半小时没反应，还以为模块坏了，拿到楼下一分钟就搜到 8 颗卫星……

需要准备什么？

物品	型号/规格	价格
GNSS 模块	ATGM336H-5N	¥25
开发板	Arduino Nano / ESP32	¥15-25
OLED 显示屏	0.96 寸 I2C	¥8
microSD 卡模块	SPI 接口	¥5
锂电池	3.7V 500mAh	¥10
充电模块	TP4056	¥2
杜邦线	公对公/母对母	¥5
总计		¥70-80

ATGM336H 是中科微的国产北斗 + GPS 双模模块，灵敏度不错，冷启动 30 秒左右就能定位。相比进口的 NEO-6M，价格便宜一半，性能差距不大。

硬件连接

ATGM336H 使用 UART 串口通信，默认波特率 9600。接线非常简单：

ATGM336H	Arduino Nano
VCC	5V
GND	GND
TX	D10 (RX)
RX	D11 (TX)

注意：模块的 TX 接开发板的 RX，RX 接开发板的 TX，别接反了。如果用 ESP32，可以在代码里自定义软串口引脚。

OLED 和 SD 卡模块用 I2C 和 SPI 接口：

OLED	Arduino
VCC	3.3V
GND	GND
SCL	A5
SDA	A4

SD 卡模块	Arduino
VCC	5V
GND	GND
CS	D4
MOSI	D11
MISO	D12
SCK	D13

第一步：读取 NMEA 数据

GNSS 模块会持续输出 NMEA 0183 格式的数据，这是一套标准的航海电子设备通信协议。常见的数据行有：

$GPGGA – 定位信息（时间、经纬度、高度、卫星数）
$GPRMC – 推荐最小定位信息（时间、状态、经纬度、速度）
$GPGSV – 卫星状态（可见卫星列表）

我们主要解析 $GPGGA 和 $GPRMC。先写个最简单的读取程序：

#include 

SoftwareSerial gpsSerial(10, 11); // RX, TX

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  gpsSerial.begin(9600);
  Serial.println("GPS Tracker Starting...");
}

void loop() {
  if (gpsSerial.available()) {
    String line = gpsSerial.readStringUntil('\n');
    Serial.println(line);
  }
}

上传代码后打开串口监视器，你会看到类似这样的输出：

$GPGGA,083522.00,3123.45678,N,12134.56789,E,1,08,1.2,50.5,M,0.0,M,,*6A
$GPRMC,083522.00,A,3123.45678,N,12134.56789,E,0.5,123.4,120326,,*1B
$GPGSV,3,1,12,01,45,123,45,02,30,234,40,03,60,345,42,04,20,056,38*78

如果全是空行或者 $GPGGA 里卫星数是 0，说明还没定位成功。拿到室外等 1-2 分钟，看到卫星数大于 4 就可以继续了。

第二步：解析经纬度

NMEA 的经纬度格式有点奇葩：DDMM.MMMMMM（度 + 分），不是我们熟悉的十进制度数。需要转换一下：

// 将 NMEA 格式转换为十进制度数
float convertToDecimalDegrees(String nmeaCoord, char direction) {
  int degree = nmeaCoord.substring(0, 2).toInt();
  float minute = nmeaCoord.substring(2).toFloat();
  float decimal = degree + (minute / 60.0);

  // 南纬或西经需要取负
  if (direction == 'S' || direction == 'W') {
    decimal = -decimal;
  }
  return decimal;
}

// 解析 GPGGA 语句
void parseGPGGA(String sentence) {
  // $GPGGA,时间，纬度，N/S,经度，E/W,定位质量，卫星数，HDOP,高度...
  int parts[20];
  int idx = 0;
  int start = 0;

  for (int i = 0; i <= sentence.length(); i++) {
    if (sentence[i] == ',' || sentence[i] == '*') {
      String part = sentence.substring(start, i);
      if (idx < 20) {
        // 存储每个字段
      }
      start = i + 1;
      idx++;
    }
  }

  // 提取关键字段
  String time = parts[0];
  String lat = parts[1];
  char latDir = parts[2].charAt(0);
  String lon = parts[3];
  char lonDir = parts[4].charAt(0);
  int satCount = parts[6].toInt();
  float altitude = parts[8].toFloat();

  float latDec = convertToDecimalDegrees(lat, latDir);
  float lonDec = convertToDecimalDegrees(lon, lonDir);

  Serial.print("时间："); Serial.println(time);
  Serial.print("纬度："); Serial.println(latDec, 6);
  Serial.print("经度："); Serial.println(lonDec, 6);
  Serial.print("卫星数："); Serial.println(satCount);
  Serial.print("高度："); Serial.print(altitude); Serial.println(" 米");
}

更简单的做法是用现成的库，比如 TinyGPSPlus，解析更可靠：

#include 
#include 

TinyGPSPlus gps;
SoftwareSerial gpsSerial(10, 11);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  gpsSerial.begin(9600);
}

void loop() {
  while (gpsSerial.available()) {
    gps.encode(gpsSerial.read());
  }

  if (gps.location.isUpdated()) {
    Serial.print("纬度：");
    Serial.println(gps.location.lat(), 6);
    Serial.print("经度：");
    Serial.println(gps.location.lng(), 6);
    Serial.print("卫星数：");
    Serial.println(gps.satellites.value());
    Serial.print("高度：");
    Serial.print(gps.altitude.meters());
    Serial.println(" 米");
  }
}

第三步：显示和存储

加上 OLED 显示屏，可以实时看到当前位置：

#include 
#include 

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);

void displayGPS(float lat, float lon, int sats, float alt) {
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(0, 0);

  display.println("GPS Tracker");
  display.println("-----------");
  display.print("Lat: ");
  display.println(lat, 5);
  display.print("Lon: ");
  display.println(lon, 5);
  display.print("Sats: ");
  display.println(sats);
  display.print("Alt: ");
  display.print(alt);
  display.println("m");

  display.display();
}

如果要记录轨迹，可以把数据存到 SD 卡：

#include 
#include 

File logFile;

void setupSD() {
  if (!SD.begin(4)) {
    Serial.println("SD 卡初始化失败!");
    return;
  }
  Serial.println("SD 卡就绪");
}

void logGPS(float lat, float lon, int sats, float alt) {
  String fileName = "track" + String(millis()) + ".txt";
  logFile = SD.open(fileName, FILE_WRITE);

  if (logFile) {
    logFile.print(millis());
    logFile.print(",");
    logFile.print(lat, 6);
    logFile.print(",");
    logFile.print(lon, 6);
    logFile.print(",");
    logFile.print(sats);
    logFile.print(",");
    logFile.println(alt, 1);
    logFile.close();
  }
}

数据格式是 CSV，方便后续用 Excel 或地图工具可视化。

第四步：低功耗设计

如果是电池供电的追踪器，功耗很重要。ATGM336H 工作电流约 20mA，ESP32 深度睡眠可以做到 10μA。

策略：每 5 分钟唤醒一次，定位 30 秒，记录位置，然后继续睡眠。

#include 

#define uS_TO_S_FACTOR 1000000ULL
#define TIME_TO_SLEEP  300  // 5 分钟

void setup() {
  // 初始化 GPS、SD 等
  esp_sleep_enable_timer_wakeup(TIME_TO_SLEEP * uS_TO_S_FACTOR);
  Serial.println("准备进入深度睡眠...");
}

void loop() {
  // 唤醒后执行
  readAndLogGPS();

  // 再次睡眠
  esp_deep_sleep_start();
}

这样一节 1000mAh 的电池可以用好几个月。

常见问题排查

问题 1：模块一直输出空数据

原因：室内无信号或天线没接好
解决：拿到室外空旷处，检查天线是否拧紧（ATGM336H 需要外接有源天线）

问题 2：经纬度一直是 0

原因：还没完成首次定位（冷启动需要 30-60 秒）
解决：耐心等待，保持模块静止，确保天线朝上

问题 3：串口乱码

原因：波特率不匹配或接线错误
解决：确认波特率是 9600，检查 TX/RX 是否接反

问题 4：SD 卡写入失败

原因：供电不足或接触不良
解决：用独立 5V 供电给 SD 卡模块，检查 CS 引脚是否正确

问题 5：定位漂移严重

原因：多路径效应（高楼反射）或卫星数太少
解决：确保天空视野开阔，等待卫星数>8 再记录，软件上做滤波处理

扩展应用

有了基础定位功能，可以继续扩展：

4G 远程追踪：加上 EC200U 模块，把位置发送到服务器，手机随时查看
电子围栏：设定活动范围，超出范围发送报警
轨迹回放：把 SD 卡数据导入 Google Earth，回放运动轨迹
速度计算：根据位置变化和时间差计算移动速度
北斗短报文：用 RD 系列模块实现无信号区通信（需要 SIM 卡）

总结

GNSS 定位是物联网项目的常用功能，ATGM336H 作为国产模块性价比高，配合 Arduino 或 ESP32 可以快速实现定位追踪器。关键点：

室外测试，室内没信号
用 TinyGPSPlus 库简化解析
低功耗设计延长电池寿命
CSV 格式存储方便后续处理

希望这篇博客文章对您有所帮助！

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