Wenn du dich schon an NMEA orientierst, würde ich einfach zusätzliche Sentences designen und die in die Kommunikation einschleifen.
So bleibst du konform zu NMEA und kannst deine Daten auch mit anderer Software auswerten.

Rein vom Performance-Aspekt her würde ich natürlich ein binäres Format bevorzugen.
So z.B.

Offset Länge (Bytes) Wert
0 2 Temperatur
2 2 Batteriespannung
4 2 Höhe
6 1 Flags

evtl. noch weitere Felder für Lat/Lon etc.
Über die Flags könntest du ACK/NACK für gesendete Befehle geben.