Что такое NMEA 2000 и как оценить качество связи протокола NMEA 2000?

Нажмите для деталей продукта

Определение
NMEA 2000 - стандартный протокол для связи между судами и морской электроникой.Он основан на предыдущем протоколе NMEA 0183 для обеспечения более эффективного и гибкого стандарта связи.- адаптироваться к все более сложным функциональным требованиям и требованиям обмена данными современного морского электронного оборудования.
Архитектура протокола
NMEA 2000 основана на технологии шины Controller Area Network (CAN). шина CAN была первоначально разработана для связи между электронными блоками управления (ECU) в автомобильной промышленности.В морских приложенияхТопология сети может быть линейной шиной, деревянной структурой или комбинацией обоих.Эта гибкость позволяет оборудованию легко получить доступ к сети и адаптироваться к различным макетам судов и номерам оборудования..

Например, на небольшой яхте GPS-навигаторы, глубиномеры и устройства мониторинга двигателя могут быть просто подключены к шине CAN линейным способом.можно построить более сложную деревянную сеть для подключения множества датчиков, навигационное оборудование, коммуникационное оборудование и т.д.

Характеристики передачи данных
Высокая скорость:NMEA 2000 имеет скорость передачи данных до 250 kbps, что является огромным улучшением по сравнению с протоколом NMEA 0183 (максимальная скорость передачи 4800 bps).Это позволяет быстро передавать большое количество навигационных данных, например, положение судна, скорость, курс, глубина, информация о погоде и информация о состоянии различного оборудования.быстро обновляемые данные о положении и скорости могут передаваться между навигационным оборудованием и оборудованием автопилота своевременно посредством протокола NMEA 2000, обеспечивая точность навигации.

Коммуникация с несколькими устройствами:В сети NMEA 2000 могут быть подключены устройства нескольких разных производителей,пока эти устройства соответствуют стандарту NMEA 2000Это связано с тем, что протокол устанавливает единые правила для форматов данных и связи.все из которых могут обмениваться данными и работать вместе через сеть NMEA 2000.
Спецификация формата данных

Протокол NMEA 2000 имеет строгие правила по формату данных.каждый с уникальным идентификатором, называемым номером группы PGN-Parameter. PGN идентифицирует тип и содержание сообщения и колеблется от 0 до 65535. Например, PGN 129025 указывает информацию о положении судна, включая долготу, широту, высоту и т. д.PGN 129026 Указывает информацию о скорости суднаУстройство может распознавать и обрабатывать полученные данные на основе PGN, что позволяет точно обмениваться данными и взаимодействовать.
Область применения

Морская навигация и автопилот:В морской навигации протокол NMEA 2000 позволяет навигаторам GPS передавать точную позицию, скорость, курс и другую информацию другим устройствам на борту, таким как электронные дисплеи карт,автопилот и так далееАвтопилот может автоматически регулировать курс и скорость судна в соответствии с этой информацией, в сочетании с предварительно установленным маршрутом и электронной картой, для достижения автоматической навигации.Например,, когда судно плавает в море, навигатор передает местоположение судна в режиме реального времени автопилоту через протокол NMEA 2000,и автопилот автоматически контролирует угол руля судна в соответствии с этой информацией и сравнивает его с заданным курсом, чтобы корабль двигался по правильному курсу.

Как оценить качество связи протокола NMEA 2000?

Точность передачи данных
Проверка информации о позиции:Для морских приложений информация о положении (длина и широта) является одним из наиболее важных данных.Это можно определить путем сравнения информации о местоположении, предоставляемой несколькими навигационными устройствами, соответствующими требованиям NMEA 2000Если данные о местоположении, которые они отображают, находятся в пределах разумного диапазона ошибок (обычно от нескольких метров до десятков метров),в зависимости от точности оборудования и факторов окружающей среды)Например, в открытой и хорошо сигнализированной среде, такой как порт, ошибка положения судна, отображаемая двумя устройствами, составляет менее 10 метров.указывающее, что сообщение протокола является качественным при передаче данных о местоположении.

Проверка скорости и курса:Когда судно плавает неуклонно, скорость и курс данных, полученных от различных оборудования (таких как бортовой радар, журнал,и т.д..) должны соответствовать.Если данные о скорости отличаются более чем на определенный диапазон (например, более чем на 10% от диапазона нормальных колебаний скорости судна) или данные о направлении значительно отличаются (более чем на 5-10 градусов), это может указывать на проблему с качеством коммуникации.

Целостность передачи данных
Проверка целостности сообщения: каждое сообщение протокола NMEA 2000 имеет фиксированный формат и содержание, включая заголовок сообщения, номер группы параметров (PGN), поля данных и хвост сообщения.Вы можете использовать профессиональный инструмент мониторинга сети или диагностической функции устройства, чтобы проверить, является ли полученное сообщение полнымНапример, если в сообщении, содержащем информацию о глубине судна (PGN 129029), отсутствуют части поля данных (например, значительная числовая часть значения глубины),передача данных неполная и качество связи плохое;.

Оценка скорости потери данных: Статистика потери данных в течение длительного периода передачи данных.Некоторые передовые оборудования или программное обеспечение для мониторинга сети могут записывать количество потерянных данных и количество потерянных данныхВ общем, уровень потери данных должен быть ниже определенного порога, например, при нормальной навигации, если уровень потери данных превышает 1%, нормальное использование оборудования может быть затронуто.и качество коммуникации должно быть проверено.

Скорость передачи данных и реальное время
Испытание скорости:Для измерения скорости передачи данных сети NMEA 2000 используется профессиональное сетевое испытательное оборудование.хотя он может не достигать этого максимума из-за таких факторов, как производительность устройства и нагрузка сетиНапример, в сети средних размеров морского электронного оборудования (включая GPS, радар, мониторинг двигателя и другое оборудование),скорость передачи данных должна быть стабильной примерно на уровне 100-200 кбит / с, чтобы обеспечить передачу различных данных (нахождение в реальном времени)., скорость, состояние оборудования и т.д.) могут быть переданы своевременно.

Определение в реальном времени:Следите за тем, чтобы данные обновлялись вовремя. Например, для данных о положении судна, когда судно движется на высоких скоростях (например, 15-20 узлов),информация о местоположении должна обновляться каждые несколько секунд (обычно 1-5 секунд), чтобы обеспечить работу навигационного оборудования и оборудования автопилота в соответствии с последней информацией.Если задержка обновления данных значительна, более чем в два раза превышает обычный период обновления, она может быть вызвана недостаточной скоростью связи или перегрузкой сети.что повлияет на качество коммуникации.

Стабильность сети и способность противодействовать помехам
Стабильность сетевого соединения:Вы можете проверить состояние соединения с помощью индикатора соединения устройства или программного обеспечения для управления сетью.Во время обычной навигации, если соединения между устройствами часто отключаются (например, более 3 - 5 раз в час), это может быть связано с неисправностями аппаратного обеспечения сети (например, повреждением кабеля,расслабленные интерфейсы) или электрические помехи, что указывает на плохую стабильность сети.