Was ist NMEA 2000 und wie kann die Kommunikationsqualität des NMEA 2000-Protokolls beurteilt werden?

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Definition
NMEA 2000 ist ein Standardprotokoll für die Kommunikation zwischen Schiffen und Marine-Elektronik.Es baut auf dem vorherigen NMEA 0183 Protokoll auf, um einen effizienteren und flexibleren Kommunikationsstandard bereitzustellen- Anpassung an die zunehmend komplexen Anforderungen an die Funktionsfähigkeit und den Datenaustausch moderner elektronischer Marineausrüstung.
Protokollarchitektur
NMEA 2000 basiert auf der Bustechnologie Controller Area Network (CAN).Bei Anwendungen für die MarineDie Netzwerktopologie kann ein linearer Bus, eine Baumstruktur oder eine Kombination aus beiden sein.Diese Flexibilität ermöglicht es der Ausrüstung, leicht auf das Netz zuzugreifen und sich an verschiedene Schiffsstrukturen und Ausrüstungszahlen anzupassen..

Zum Beispiel können auf einer kleinen Yacht GPS-Navigatoren, Tiefenmessgeräte und Motorüberwachungsgeräte einfach linear mit dem CAN-Bus verbunden werden.Ein komplexeres baumförmiges Netzwerk kann für die Verbindung zahlreicher Sensoren errichtet werden, Navigationsgeräte, Kommunikationsgeräte usw.

Datenübertragungsmerkmale
Hochgeschwindigkeit:NMEA 2000 verfügt über eine Datenübertragungsrate von bis zu 250 kbps, eine enorme Verbesserung gegenüber dem NMEA 0183 Protokoll (maximale Baudrate von 4800bps).Dies ermöglicht es, schnell eine große Menge an Navigationsdaten zu übertragen, wie Position, Geschwindigkeit, Richtung, Tiefe, Wetterinformationen und Statusinformationen verschiedener Ausrüstungen.schnell aktualisierte Positions- und Geschwindigkeitsdaten können rechtzeitig über das NMEA 2000-Protokoll zwischen Navigationsgeräten und Autopiloten übertragen werden, die die Genauigkeit der Navigation gewährleistet.

Kommunikation zwischen mehreren Geräten:In einem NMEA 2000-Netzwerk können Geräte von mehreren verschiedenen Herstellern angeschlossen werden.solange diese Geräte der Norm NMEA 2000 entsprechenDas Protokoll legt einheitliche Regeln für Datenformate und Kommunikation fest. Zum Beispiel können Reeder aus verschiedenen Marken von GPS-, Radar-, Sonar- und Autopilotgeräten wählen.die alle über das NMEA 2000-Netzwerk Daten austauschen und zusammenarbeiten können.
Spezifikation des Datenformats

Das NMEA 2000-Protokoll hat strenge Vorschriften für das Datenformat.jeweils mit einer eindeutigen Kennung, die als PGN-Parameter-Gruppennummer bezeichnet wird. PGN identifiziert die Art und den Inhalt einer Nachricht und reicht von 0 bis 65535. Zum Beispiel gibt PGN 129025 die Positionsinformationen des Schiffes an, einschließlich Längengrad, Breite, Höhe usw.PGN 129026 Zeigt die Geschwindigkeitsinformationen des Schiffes anDas Gerät kann die auf PGN basierenden empfangenen Daten erkennen und verarbeiten, wodurch eine genaue Datenfreigabe und Interaktion ermöglicht wird.
Anwendungsbereich

Schifffahrt und Autopilot:In der Seefahrt ermöglicht das NMEA 2000-Protokoll GPS-Navigatoren, genaue Position, Geschwindigkeit, Kurs und andere Informationen an andere an Bord befindliche Geräte wie elektronische Kartenanzeigen,Autopilot und so weiter.Der Autopilot kann den Kurs und die Geschwindigkeit des Schiffes automatisch entsprechend dieser Informationen anpassen, kombiniert mit der vorgegebenen Route und der elektronischen Karte, um eine automatische Navigation zu erreichen.Zum Beispiel:, wenn das Schiff auf See ist, sendet der Navigator die Echtzeitposition des Schiffes über das NMEA 2000-Protokoll an den Autopiloten,und der Autopilot steuert automatisch den Ruderwinkel des Schiffes entsprechend dieser Informationen und vergleicht ihn mit dem vorgegebenen Kurs, so dass das Schiff den richtigen Kurs verfolgt.

Wie beurteilt man die Kommunikationsqualität des NMEA 2000-Protokolls?

Genauigkeit der Datenübertragung
Überprüfung der Positionsinformationen:Für nautische Anwendungen sind Positionsinformationen (Längengrad und Breite) eine der wichtigsten Daten.Dies kann durch Vergleich der Standortinformationen verschiedener NMEA 2000-konformer Navigationsgeräte ermittelt werden.Wenn die angezeigten Standortdaten innerhalb eines angemessenen Fehlerbereichs liegen (in der Regel innerhalb von wenigen Metern bis zu Zehntausenden von Metern), kann ein GPS-System mit einem GPS-System verwendet werden.je nach Ausrüstungsgenauigkeit und Umweltfaktoren)In einer offenen und gut signalisierten Umgebung wie einem Hafen beträgt der von den beiden Geräten angezeigte Fehler der Schiffsposition beispielsweise weniger als 10 Meter.Angabe, dass die Kommunikation des Protokolls bei der Übermittlung von Standortdaten von guter Qualität ist.

Geschwindigkeits- und Kursdatenprüfung:Wenn das Schiff stetig fährt, werden die Geschwindigkeits- und Kursdaten aus verschiedenen Geräten (z. B. Bordradar, Log,usw.) sollten übereinstimmen.Wenn sich die Geschwindigkeitsdaten um mehr als einen bestimmten Bereich (z. B. mehr als 10% des normalen Geschwindigkeitsschwankungsbereichs des Schiffes) oder die Kursdaten signifikant (mehr als 5-10 Grad) unterscheiden, kann es auf ein Problem mit der Qualität der Kommunikation hinweisen.

Integrität der Datenübertragung
Nachrichtenintegritätsprüfung: Jede Nachricht des NMEA 2000-Protokolls hat ein festes Format und einen festen Inhalt, einschließlich der Nachrichtenüberschrift, der Parametergruppe (PGN), der Datenfelder und des Nachrichtenschwanzes.Sie können ein professionelles Netzwerküberwachungstool oder die Diagnosefunktion des Geräts verwenden, um zu überprüfen, ob die empfangene Nachricht vollständig istWenn beispielsweise in einer Nachricht mit Informationen über die Tiefe eines Schiffes (PGN 129029) Teile des Datenfeldes fehlen (z. B. der signifikante numerische Teil des Tiefenwerts),Die Datenübertragung ist unvollständig und die Kommunikationsqualität schlecht.

Beurteilung der Datenverlustrate: Statistiken über Datenverlust während einer langen Datenübertragungsperiode.Einige fortschrittliche Netzwerküberwachungsgeräte oder -software können die Anzahl der Datenverluste und die Menge der Datenverluste erfassenDie Datenverlustrate sollte im Allgemeinen unter einem bestimmten Schwellenwert liegen, z. B. bei normaler Navigation, wenn die Datenverlustrate 1% übersteigt, kann der normale Betrieb der Ausrüstung beeinträchtigt werden.und die Qualität der Kommunikation muss weiter überprüft werden.

Datenübertragungsrate und Echtzeit
Leistungstest:Mit Hilfe professioneller Netzwerk-Testgeräte wird die Datenübertragungsrate des NMEA 2000-Netzwerks gemessen.obwohl es aufgrund von Faktoren wie Geräteleistung und Netzlast möglicherweise dieses Maximum nicht erreicht, sollte auch innerhalb eines angemessenen Bereichs liegen.Die Datenübertragungsgeschwindigkeit sollte sich bei etwa 100-200 kbps stabilisieren können, um sicherzustellen, dass verschiedene Daten (Echtzeitstandort), Geschwindigkeit, Ausrüstungszustand usw.) rechtzeitig übermittelt werden können.

Echtzeit-Erkennung:Beobachten Sie, ob die Daten zeitlich aktualisiert werden.Die Positionsinformationen sollten alle paar Sekunden (in der Regel 1-5 Sekunden) aktualisiert werden, um sicherzustellen, dass die Navigations- und Autopilotgeräte nach den neuesten Informationen arbeiten können.Wenn die Datenaktualisierungsverzögerung beträchtlich ist, mehr als doppelt so viel wie die normale Aktualisierungsdauer, kann dies durch unzureichende Kommunikationsgeschwindigkeit oder Netzwerküberlastung verursacht werden.die sich auf die Kommunikationsqualität auswirken.

Netzstabilität und Störungssicherheit
Netzwerkverbindungsstabilität:Überprüfen Sie, ob die Netzwerkverbindungen zwischen Geräten häufig unterbrochen werden.Während der normalen Navigation, wenn die Verbindungen zwischen den Geräten häufig getrennt werden (z. B. mehr als 3 bis 5 Mal pro Stunde), kann dies auf Hardwarefehler im Netzwerk zurückzuführen sein (z. B. Kabelschäden,Schnittstellen) oder elektrische Störungen, was auf eine schlechte Netzstabilität hinweist.