Czym jest NMEA 2000 i jak ocenić jakość komunikacji protokołu NMEA 2000?

Kliknij, aby zobaczyć szczegóły produktu

Definicja
NMEA 2000 to standardowy protokół komunikacji między statkami a elektroniką morską opracowany przez National Marine Electronics Association (NMEA-National Marine Electronics Association),opiera się na poprzednim protokole NMEA 0183 w celu zapewnienia bardziej wydajnego i elastycznego standardu komunikacji- dostosowanie się do coraz bardziej złożonych wymagań funkcjonalnych i wymiany danych nowoczesnego wyposażenia elektronicznego marynarki.
Architektura protokołu
NMEA 2000 opiera się na technologii autobusów Controller Area Network (CAN).W zastosowaniach morskich, zapewnia niezawodne, szybkie połączenie sieciowe.Ta elastyczność umożliwia sprzętowi łatwy dostęp do sieci i dostosowanie się do różnych układów statków i liczb sprzętu.

Na przykład na małym jachcie nawigacje GPS, głębokościomierze i urządzenia monitorujące silnik mogą być po prostu połączone z autobusem CAN w sposób liniowy; na dużych statkach handlowychMożna zbudować bardziej złożoną sieć w kształcie drzewa, aby połączyć wiele czujników, urządzeń nawigacyjnych, urządzeń komunikacyjnych itp.

Charakterystyka transmisji danych
Wysoka prędkość:NMEA 2000 ma prędkość przesyłania danych do 250 kbps, co stanowi ogromną poprawę w porównaniu z protokołem NMEA 0183 (maksymalna prędkość przesyłania 4800 bps).Pozwala to szybko przesyłać dużą ilość danych nawigacyjnych, takich jak pozycja statku, prędkość, kierunek, głębokość, informacje pogodowe oraz informacje o stanie różnych urządzeń.szybko aktualizowane dane o pozycji i prędkości mogą być przekazywane między urządzeniami nawigacyjnymi a urządzeniami autopilota w odpowiednim czasie za pomocą protokołu NMEA 2000, zapewniając dokładność nawigacji.

Komunikacja między urządzeniami:W sieci NMEA 2000 można podłączyć urządzenia kilku różnych producentów,dopóki urządzenia te są zgodne ze standardem NMEA 2000Przykładowo armatorzy mogą wybierać spośród różnych marek urządzeń GPS, radarowych, sonarowych i autopilota.wszystkie mogą wymieniać dane i współpracować ze sobą za pośrednictwem sieci NMEA 2000.
Specyfikacja formatu danych

Protokół NMEA 2000 ma rygorystyczne przepisy dotyczące formatu danych.każdy z unikalnym identyfikatorem zwanym numerem grupy PGN-Parameter. PGN określa rodzaj i treść wiadomości i waha się od 0 do 65535. Na przykład PGN 129025 wskazuje informacje o pozycji statku, w tym długość geograficzną, szerokość geograficzną, wysokość itd.PGN 129026 Wskazuje informacje o prędkości statkuUrządzenie może rozpoznawać i przetwarzać otrzymane dane w oparciu o PGN, umożliwiając dokładną wymianę danych i interakcję.
Obszar zastosowania

Nawigacja morska i autopilot:W żeglugi morskiej protokół NMEA 2000 umożliwia nawigacjom GPS przekazywanie dokładnej pozycji, prędkości, kursu i innych informacji do innych urządzeń na pokładzie, takich jak elektroniczne wyświetlacze kart,Autopilota i tak dalej.Autopilot może automatycznie dostosować kurs i prędkość statku zgodnie z tymi informacjami, w połączeniu z wstępnie ustawioną trasą i elektroniczną mapą, aby osiągnąć automatyczną nawigację.Na przykład:, gdy statek żegluje na morzu, nawigacja przesyła pozycję statku w czasie rzeczywistym do pilota automatycznego za pomocą protokołu NMEA 2000,i autopilot automatycznie kontroluje kąt steru statku zgodnie z tymi informacjami i porównuje go z ustawionym kursem, aby statek poruszał się wzdłuż właściwego kursu.

Jak ocenić jakość komunikacji protokołu NMEA 2000?

Dokładność transmisji danych
Weryfikacja informacji o pozycji:W przypadku zastosowań żeglugowych informacje o pozycji (długość i szerokość geograficzna) są jednym z najważniejszych danych.Można to ustalić poprzez porównanie informacji o lokalizacji dostarczanych przez wiele urządzeń nawigacyjnych zgodnych z NMEA 2000Jeśli dane lokalizacyjne wyświetlane są w rozsądnym zakresie błędu (zwykle w zakresie kilku metrów do kilkudziesięciu metrów),w zależności od dokładności sprzętu i czynników środowiskowych)Na przykład w otwartym i dobrze zasygnalizowanym środowisku, takim jak port, błąd pozycji statku wyświetlany przez dwa urządzenia wynosi mniej niż 10 metrów,wskazujące, że komunikacja protokołu jest dobrej jakości w przekazywaniu danych o lokalizacji.

Weryfikacja danych dotyczących prędkości i kursu:Kiedy statek pływa stabilnie, dane o prędkości i kursie uzyskane z różnych urządzeń (takich jak radar na pokładzie statku, dziennik,itd.- Powinno się zgadzać.Jeżeli dane o prędkości różnią się o więcej niż pewien zakres (np. o więcej niż 10% normalnego zakresu wahań prędkości statku) lub dane o kursie różnią się znacząco (ponad 5-10 stopni), może to wskazywać na problem jakości komunikacji.

Integralność transmisji danych
Sprawdź integralność wiadomości: Każda wiadomość protokołu NMEA 2000 ma stały format i treść, w tym nagłówek wiadomości, numer grupy parametrów (PGN), pola danych i ogon wiadomości.Możesz użyć profesjonalnego narzędzia monitorowania sieci lub funkcji diagnostycznej urządzenia, aby sprawdzić, czy otrzymany komunikat jest kompletnyNa przykład, jeśli w wiadomości zawierającej informacje o głębokości statku (PGN 129029) brakuje części pola danych (takich jak znacząca część liczbowa wartości głębokości),przekazywanie danych jest niekompletne i jakość komunikacji jest słaba;.

Ocena wskaźnika utraty danych: statystyki utraty danych w długim okresie transmisji danych.Niektóre zaawansowane urządzenia do monitorowania sieci lub oprogramowanie mogą rejestrować liczbę utraconych danych i ich ilośćOgólnie rzecz biorąc, wskaźnik utraty danych powinien być niższy niż określony próg, na przykład w normalnej nawigacji, jeżeli wskaźnik utraty danych przekracza 1%, może to mieć wpływ na normalne korzystanie z urządzenia,a jakość komunikacji musi zostać jeszcze bardziej sprawdzona.

Przesyłanie danych w czasie rzeczywistym
Badanie szybkości:Wykorzystanie profesjonalnego sprzętu do testowania sieci do pomiaru szybkości przesyłania danych sieci NMEA 2000.chociaż może nie osiągnąć tego maksymalnego poziomu ze względu na takie czynniki jak wydajność urządzenia i obciążenie sieciNa przykład w średniej wielkości sieci urządzeń elektronicznych marynarki (w tym GPS, radar, monitorowanie silnika i inne urządzenia),Przesyłanie danych powinno być stabilne w tempie około 100-200 kbps, aby zapewnić, że różne dane (lokalizacja w czasie rzeczywistym) będą dostępne w czasie rzeczywistym., prędkości, stanu sprzętu itp.) mogą być przekazywane w odpowiednim czasie.

Wykrycie w czasie rzeczywistym:Obserwuj, czy dane są aktualizowane w czasie. Na przykład w przypadku danych o pozycji statku, gdy statek porusza się z dużą prędkością (np. 15-20 węzłów),informacje o pozycji powinny być aktualizowane co kilka sekund (zwykle 1-5 sekund), aby zapewnić, że urządzenia nawigacyjne i automatyczny pilot mogą działać zgodnie z najnowszymi informacjami.Jeżeli opóźnienie w aktualizacji danych jest znaczące, więcej niż dwukrotnie większe od normalnego okresu aktualizacji, może być spowodowane niewystarczającą szybkością komunikacji lub zatłoczeniem sieci,które wpłyną na jakość komunikacji.

Stabilność sieci i zdolność przeciwdziałania zakłóceniom
Stabilność połączenia sieciowego:Sprawdź, czy połączenia sieciowe między urządzeniami są często przerywane.Podczas normalnej żeglugi, jeśli połączenia między urządzeniami są często odłączane (np. więcej niż 3 do 5 razy na godzinę), może to być spowodowane usterkami sprzętu sieciowego (np. uszkodzeniem kabla,nieprzewidywalne interfejsy) lub zakłócenia elektryczne, co wskazuje na słabą stabilność sieci.