Che cos'è NMEA 2000 e come giudicare la qualità della comunicazione del protocollo NMEA 2000?

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Definizione
NMEA 2000 è un protocollo standard per la comunicazione tra navi ed elettronica marina.si basa sul precedente protocollo NMEA 0183 per fornire uno standard di comunicazione più efficiente e flessibile- adattarsi alle esigenze funzionali e di scambio di dati sempre più complesse delle moderne apparecchiature elettroniche marine.
Architettura del protocollo
NMEA 2000 è basato sulla tecnologia del bus Controller Area Network (CAN).In applicazioni marineLa topologia della rete può essere un bus lineare, una struttura arborea o una combinazione di entrambi.Questa flessibilità consente all'apparecchiatura di accedere facilmente alla rete e di adattarsi a diversi layout delle navi e numeri di attrezzature.

Ad esempio, su un piccolo yacht, i navigatori GPS, i misuratori di profondità e i dispositivi di monitoraggio del motore possono essere semplicemente collegati al bus CAN in modo lineare; nelle grandi navi mercantili,una rete a forma di albero più complessa può essere costruita per collegare numerosi sensori, attrezzature di navigazione, attrezzature di comunicazione, ecc.

Caratteristiche della trasmissione dei dati
Alta velocità:NMEA 2000 ha una velocità di trasferimento dati fino a 250 kbps, un enorme miglioramento rispetto al protocollo NMEA 0183 (velocità massima di 4800bps).Questo gli permette di trasmettere rapidamente una grande quantità di dati di navigazione, come la posizione della nave, la velocità, la direzione, la profondità, le informazioni meteorologiche e le informazioni sullo stato di varie attrezzature.dati di posizione e velocità rapidamente aggiornati possono essere trasmessi in tempo utile tra le apparecchiature di navigazione e le apparecchiature di pilota automatico tramite il protocollo NMEA 2000, garantendo la precisione della navigazione.

Comunicazione multi-dispositivo:In una rete NMEA 2000, i dispositivi di diversi produttori possono essere collegati,purché tali dispositivi siano conformi alla norma NMEA 2000Questo perché il protocollo stabilisce regole uniformi per i formati dei dati e la comunicazione.tutti in grado di scambiare dati e lavorare insieme attraverso la rete NMEA 2000.
Specifica del formato dei dati

Il protocollo NMEA 2000 ha norme rigorose sul formato dei dati.ciascuno con un identificatore univoco denominato numero di gruppo PGN-parametro. PGN identifica il tipo e il contenuto di un messaggio e varia da 0 a 65535. Ad esempio, PGN 129025 indica le informazioni sulla posizione della nave, comprese longitudine, latitudine, altitudine, ecc.PGN 129026 Indica le informazioni sulla velocità della naveIl dispositivo è in grado di riconoscere e elaborare i dati ricevuti sulla base del PGN, consentendo una condivisione e un'interazione accurata dei dati.
Campo di applicazione

Navigazione e pilota automatico:Nella navigazione navale, il protocollo NMEA 2000 consente ai navigatori GPS di trasmettere informazioni precise su posizione, velocità, direzione e altre informazioni ad altri dispositivi a bordo, come i display elettronici delle carte,pilota automatico e così viaIl pilota automatico può regolare automaticamente la rotta e la velocità della nave in base a queste informazioni, combinate con il percorso prestabilito e la carta elettronica, per ottenere una navigazione automatica.Per esempio:, quando la nave naviga in mare, il navigatore invia la posizione in tempo reale della nave al pilota automatico tramite il protocollo NMEA 2000,e il pilota automatico controlla automaticamente l'angolo del timone della nave in base a queste informazioni e lo confronta con la rotta prestabilita, in modo che la nave viaggia lungo il corso corretto.

Come giudicare la qualità della comunicazione del protocollo NMEA 2000?

Precisione della trasmissione dei dati
Verifica delle informazioni di posizione:Per le applicazioni nautiche, le informazioni di posizione (longitudine e latitudine) sono uno dei dati più critici.Questo può essere determinato confrontando le informazioni di posizione fornite da più dispositivi di navigazione conformi alla NMEA 2000Se i dati di posizione visualizzati sono entro un range di errore ragionevole (di solito da pochi metri a decine di metri),a seconda della precisione dell'attrezzatura e dei fattori ambientali)Per esempio, in un ambiente aperto e ben segnalato come un porto, l'errore della posizione della nave visualizzato dai due dispositivi è inferiore a 10 metri.che indica che la comunicazione del protocollo è di buona qualità nella trasmissione dei dati di posizione.

Verifica dei dati relativi alla velocità e alla rotta:Quando la nave naviga costantemente, i dati di velocità e di direzione ottenuti da diverse apparecchiature (come radar di bordo, log,ecc) dovrebbe corrispondere.Se i dati sulla velocità differiscono di più di un certo intervallo (ad esempio di più del 10% del range di fluttuazione della velocità normale della nave) o se i dati sulla rotta differiscono in modo significativo (di più di 5-10 gradi), può indicare un problema di qualità della comunicazione.

Integrità della trasmissione dei dati
Controllo dell'integrità del messaggio: ogni messaggio del protocollo NMEA 2000 ha un formato e un contenuto fissi, inclusi l'intestazione del messaggio, il numero del gruppo di parametri (PGN), i campi di dati e la coda del messaggio.È possibile utilizzare uno strumento di monitoraggio di rete professionale o la funzione di diagnostica del dispositivo per verificare se il messaggio ricevuto è completo. Ad esempio, se in un messaggio contenente informazioni sulla profondità della nave (PGN 129029) mancano parti del campo dati (come la parte numerica significativa del valore di profondità),la trasmissione dei dati è incompleta e la qualità della comunicazione è scarsa.

Valutazione del tasso di perdita di dati: statistiche sulla perdita di dati durante un lungo periodo di trasmissione di dati.Alcune attrezzature o software avanzati di monitoraggio della rete possono registrare il numero di dati persi e la quantità di dati persiIn generale, il tasso di perdita di dati dovrebbe essere inferiore a una certa soglia, ad esempio, nella navigazione normale, se il tasso di perdita di dati supera l'1%, il normale utilizzo dell'apparecchiatura può essere influenzato,e la qualità della comunicazione deve essere ulteriormente controllata.

Velocità di trasferimento dei dati e tempo reale
Prova di velocità:Utilizzando apparecchiature di prova di rete professionali per misurare la velocità di trasferimento dei dati della rete NMEA 2000.anche se potrebbe non raggiungere questo massimo a causa di fattori quali le prestazioni del dispositivo e il carico della retePer esempio, in una rete di apparecchiature elettroniche marine di medie dimensioni (compresi GPS, radar, monitoraggio del motore e altre apparecchiature),La velocità di trasmissione dei dati dovrebbe potersi stabilizzare a circa 100-200 kbps per garantire che i vari dati (localizzazione in tempo reale) possano essere trasmessi in tempo reale., velocità, stato dell'apparecchiatura, ecc.) possono essere trasmessi in modo tempestivo.

Rilevazione in tempo reale:Osservare se i dati sono aggiornati nel tempo. Per esempio, per i dati di posizione di una nave, quando la nave viaggia ad alta velocità (ad esempio 15-20 nodi),le informazioni sulla posizione devono essere aggiornate ogni pochi secondi (di solito da 1 a 5 secondi) per garantire che l'apparecchiatura di navigazione e l'apparecchiatura del pilota automatico possano funzionare in base alle informazioni più recenti;Se il ritardo di aggiornamento dei dati è significativo, più del doppio del normale periodo di aggiornamento, può essere causato da una velocità di comunicazione insufficiente o da congestione della rete,che influenzerà la qualità della comunicazione.

Stabilità della rete e capacità antiinterferenza
Stabilità della connessione di rete:Verificare se le connessioni di rete tra i dispositivi vengono interrotte frequentemente.Durante la navigazione normale, se le connessioni tra i dispositivi vengono spesso disconnesse (ad esempio più di 3 o 5 volte all'ora), ciò può essere dovuto a guasti dell'hardware della rete (ad esempio danni al cavo,interfacce sciolte) o interferenze elettriche, indicando una scarsa stabilità della rete.