O QUE É o NMEA 2000 e como julgar a qualidade da comunicação do protocolo NMEA 2000?

Clique para ver detalhes do produto

Definição
NMEA 2000 é um protocolo padrão para comunicação entre navios e eletrônicos marítimos.baseia-se no protocolo anterior NMEA 0183 para fornecer um padrão de comunicações mais eficiente e flexível- Adaptar-se às exigências funcionais e de intercâmbio de dados cada vez mais complexas dos modernos equipamentos electrónicos da Marinha.
Arquitetura do protocolo
O NMEA 2000 é baseado na tecnologia de ônibus Controller Area Network (CAN).Em aplicações marítimasA topologia da rede pode ser um barramento linear, uma estrutura em árvore, ou uma combinação de ambos.Esta flexibilidade permite que os equipamentos tenham fácil acesso à rede e se adaptem a diferentes configurações de navios e números de equipamento.

Por exemplo, em um pequeno iate, os navegadores GPS, medidores de profundidade e dispositivos de monitoramento do motor podem ser simplesmente conectados ao ônibus CAN de forma linear; em grandes navios mercantes,uma rede mais complexa em forma de árvore pode ser construída para conectar numerosos sensores, equipamento de navegação, equipamento de comunicação, etc.

Características da transmissão de dados
Alta velocidade:O NMEA 2000 tem uma taxa de transferência de dados de até 250 kbps, uma grande melhoria em relação ao protocolo NMEA 0183 (taxa de baud máxima de 4800bps).Isto permite-lhe transmitir rapidamente uma grande quantidade de dados de navegação, tais como a posição do navio, velocidade, direção, profundidade, informações meteorológicas e informações sobre o estado de vários equipamentos.Os dados de posição e velocidade rapidamente atualizados podem ser transmitidos entre equipamento de navegação e equipamento de piloto automático em tempo útil através do protocolo NMEA 2000, assegurando a precisão da navegação.

Comunicação entre vários dispositivos:Suporta a comunicação simultânea de vários dispositivos.desde que estes dispositivos cumpram a norma NMEA 2000O protocolo estabelece regras uniformes para os formatos de dados e a comunicação. Por exemplo, os armadores podem escolher entre diferentes marcas de equipamento GPS, radar, sonar e piloto automático.Todos os quais podem trocar dados e trabalhar em conjunto através da rede NMEA 2000.
Especificação do formato dos dados

O protocolo NMEA 2000 tem regulamentos rigorosos sobre o formato dos dados.Cada um com um identificador único denominado Número do Grupo de Parâmetros PGN. O PGN identifica o tipo e o conteúdo de uma mensagem e varia de 0 a 65535. Por exemplo, o PGN 129025 indica as informações de posição do navio, incluindo longitude, latitude, altitude, etc.PGN 129026 Indica a informação relativa à velocidade do navioO dispositivo pode reconhecer e processar os dados recebidos com base no PGN, permitindo o compartilhamento e a interação de dados precisos.
Área de aplicação

Navegação e piloto automático:Na navegação marítima, o protocolo NMEA 2000 permite que os navegadores GPS transmitam posição, velocidade, direção e outras informações precisas para outros dispositivos a bordo, como monitores de mapas eletrônicos,piloto automático e assim por dianteO piloto automático pode ajustar automaticamente o curso e a velocidade do navio de acordo com esta informação, combinado com a rota pré-estabelecida e o mapa eletrónico, para conseguir a navegação automática.Por exemplo:, quando o navio navega no mar, o navegador envia a posição em tempo real do navio ao piloto automático através do protocolo NMEA 2000,e o piloto automático controla automaticamente o ângulo do leme do navio de acordo com esta informação e compara-lo com o curso pré-definido, para que o navio viaje ao longo do curso correto.

Como julgar a qualidade da comunicação do protocolo NMEA 2000?

Precisão da transmissão de dados
Verificação das informações de posição:Para aplicações náuticas, as informações de posição (longitude e latitude) são um dos dados mais críticos.Isto pode ser determinado através da comparação das informações de localização fornecidas por vários dispositivos de navegação conformes à NMEA 2000Se os dados de localização que eles exibem estiverem dentro de uma faixa de erro razoável (geralmente de alguns metros a dezenas de metros), o GPS pode ser usado para identificar o local onde o usuário está.Dependendo da precisão do equipamento e dos fatores ambientais), a precisão da transmissão de dados é elevada. Por exemplo, num ambiente aberto e bem sinalizado, como um porto, o erro da posição do navio exibido pelos dois dispositivos é inferior a 10 metros,Indicando que a comunicação do protocolo é de boa qualidade na transmissão de dados de localização.

Verificação dos dados relativos à velocidade e ao rumo:Quando o navio está navegando de forma constante, os dados de velocidade e direção obtidos a partir de diferentes equipamentos (como radar embarcado, log,etc.) deve corresponder.Se os dados de velocidade diferirem mais do que um certo intervalo (por exemplo, mais de 10% do intervalo de flutuação normal da velocidade do navio) ou se os dados de rotação diferirem significativamente (mais de 5 a 10 graus), pode indicar um problema com a qualidade da comunicação.

Integridade da transmissão de dados
Verificação da integridade da mensagem: Cada mensagem do protocolo NMEA 2000 tem um formato e conteúdo fixos, incluindo o cabeçalho da mensagem, o número do grupo de parâmetros (PGN), os campos de dados e a cauda da mensagem.Você pode usar uma ferramenta de monitoramento de rede profissional ou a função de diagnóstico do dispositivo para verificar se a mensagem recebida está completaPor exemplo, se uma mensagem contendo informações sobre a profundidade do navio (PGN 129029) não apresentar partes do campo de dados (como a parte numérica significativa do valor de profundidade),A transmissão de dados é incompleta e a qualidade da comunicação é fraca.

Avaliação da taxa de perda de dados: Estatísticas da perda de dados durante um longo período de transmissão de dados.Alguns equipamentos ou softwares avançados de monitoramento de rede podem registrar o número de dados perdidos e a quantidade de dados perdidosEm geral, a taxa de perda de dados deve ser inferior a um certo limiar, por exemplo, na navegação normal, se a taxa de perda de dados exceder 1%, a utilização normal do equipamento pode ser afetada,e a qualidade da comunicação precisa ser verificada.

Taxa de transferência de dados e tempo real
Teste de velocidade:Utilizando equipamento de teste de rede profissional para medir a taxa de transferência de dados da rede NMEA 2000.Embora possa não atingir esse máximo devido a fatores como o desempenho do dispositivo e a carga da redePor exemplo, numa rede de equipamento electrónico marítimo de dimensão média (incluindo GPS, radar, monitorização do motor e outros equipamentos),A taxa de transmissão de dados deve ser capaz de estabilizar-se em cerca de 100-200 kbps para garantir que vários dados (localização em tempo real), velocidade, estado do equipamento, etc.) podem ser transmitidos em tempo útil.

Detecção em tempo real:Observe se os dados são atualizados no tempo. Por exemplo, para os dados de posição de um navio, quando o navio está a viajar a altas velocidades (como 15-20 nós),As informações de posição devem ser actualizadas a cada poucos segundos (normalmente de 1 a 5 segundos) para garantir que o equipamento de navegação e o equipamento de piloto automático possam funcionar de acordo com as informações mais recentes.Se o atraso na atualização dos dados for significativo, mais do que o dobro do período normal de atualização, pode ser causado por taxa de comunicação insuficiente ou congestionamento da rede,que afetarão a qualidade da comunicação.

Estabilidade da rede e capacidade anti-interferência
Estabilidade da ligação à rede:Verifique se as conexões de rede entre dispositivos são frequentemente interrompidas.Durante a navegação normal, se as ligações entre os dispositivos forem frequentemente desconectadas (por exemplo, mais de 3 a 5 vezes por hora), isto pode ser devido a falhas no hardware da rede (como danos no cabo,Interfaces soltas) ou interferências elétricas, indicando uma fraca estabilidade da rede.