Qu'est-ce que NMEA 2000 et comment juger de la qualité de la communication du protocole NMEA 2000?

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Définition
NMEA 2000 est un protocole standard pour la communication entre les navires et l'électronique marine.Il s'appuie sur le protocole NMEA 0183 précédent pour fournir une norme de communication plus efficace et flexible. s'adapter aux exigences fonctionnelles et d'échange de données de plus en plus complexes des équipements électroniques modernes de la marine.
Architecture du protocole
NMEA 2000 est basé sur la technologie de bus CAN (Controller Area Network). le bus CAN a été initialement développé pour la communication entre les unités de contrôle électronique (ECU) dans l'industrie automobile.Dans les applications marinesLa topologie du réseau peut être un bus linéaire, une structure en arbre ou une combinaison des deux.Cette souplesse permet aux équipements d'accéder facilement au réseau et de s'adapter aux différentes dispositions des navires et aux différents numéros d'équipement..

Par exemple, sur un petit yacht, les navigateurs GPS, les jauges de profondeur et les dispositifs de surveillance du moteur PEUVENT être simplement connectés au bus CAN de manière linéaire.un réseau en forme d'arbre plus complexe peut être construit pour connecter de nombreux capteurs, équipement de navigation, équipement de communication, etc.

Caractéristiques de transmission des données
À grande vitesse:NMEA 2000 a un débit de transfert de données allant jusqu'à 250 kbps, une énorme amélioration par rapport au protocole NMEA 0183 (débit baud maximum de 4800bps).Cela lui permet de transmettre rapidement une grande quantité de données de navigation, tels que la position du navire, la vitesse, la direction, la profondeur, les informations météorologiques et les informations sur l'état de divers équipements.les données de position et de vitesse rapidement mises à jour peuvent être transmises entre l'équipement de navigation et l'équipement de pilote automatique en temps opportun par le protocole NMEA 2000, assurant la précision de la navigation.

Communication avec plusieurs appareils:Dans un réseau NMEA 2000, des appareils de plusieurs fabricants différents peuvent être connectés,tant que ces dispositifs sont conformes à la norme NMEA 2000Le protocole prévoit des règles uniformes pour les formats de données et la communication. Par exemple, les armateurs peuvent choisir parmi différentes marques d'équipements GPS, radar, sonar et pilote automatique.qui peuvent tous échanger des données et travailler ensemble via le réseau NMEA 2000.
Spécification du format de données

Le protocole NMEA 2000 a des réglementations strictes sur le format des données.chacune avec un identifiant unique appelé numéro de groupe PGN-paramètre. PGN identifie le type et le contenu d'un message et varie de 0 à 65535. Par exemple, PGN 129025 indique les informations de position du navire, y compris la longitude, la latitude, l'altitude, etc.PGN 129026 Indique les informations relatives à la vitesse du navireL'appareil peut reconnaître et traiter les données reçues sur la base du PGN, permettant un partage et une interaction de données précis.
Domaine d'application

Navigation maritime et pilote automatique:Dans la navigation maritime, le protocole NMEA 2000 permet aux navigateurs GPS de transmettre des informations précises sur la position, la vitesse, le cap et d'autres informations à d'autres appareils à bord, tels que des affichages de cartes électroniques,pilote automatique et ainsi de suiteLe pilote automatique peut régler automatiquement le cours et la vitesse du navire en fonction de cette information, combinée à l'itinéraire prédéfini et à la carte électronique, pour obtenir une navigation automatique.Par exemple, lorsque le navire navigue en mer, le navigateur envoie la position en temps réel du navire au pilote automatique par le protocole NMEA 2000,et le pilote automatique contrôle automatiquement le gouvernail Angle du navire selon cette information et le compare avec le cours prédéfini, de sorte que le navire se déplace le long de la bonne trajectoire.

Comment juger de la qualité de communication du protocole NMEA 2000?

Précision de transmission des données
Vérification des informations de position:Pour les applications nautiques, les informations de position (longitude et latitude) sont l'une des données les plus critiques.Ceci peut être déterminé en comparant les informations de localisation fournies par plusieurs dispositifs de navigation conformes à la NMEA 2000Si les données de localisation qu'ils affichent sont dans une plage d'erreur raisonnable (généralement de quelques mètres à des dizaines de mètres),en fonction de la précision de l'équipement et des facteurs environnementaux)Par exemple, dans un environnement ouvert et bien signalisé tel qu'un port, l'erreur de position du navire affichée par les deux appareils est inférieure à 10 mètres,indiquant que la communication du protocole est de bonne qualité pour la transmission des données de localisation.

Vérification des données de vitesse et de trajectoire:Lorsque le navire navigue régulièrement, les données de vitesse et de direction obtenues à partir de différents équipements (tels que le radar embarqué,et ainsi de suite.) devrait correspondre.Si les données de vitesse diffèrent de plus d'une certaine plage (par exemple, de plus de 10% de la plage de fluctuation normale de la vitesse du navire) ou si les données de trajectoire diffèrent de manière significative (de plus de 5 à 10 degrés), cela peut indiquer un problème de qualité de la communication.

Intégrité de la transmission des données
Vérifiez l'intégrité du message: chaque message du protocole NMEA 2000 a un format et un contenu fixes, y compris l'en-tête du message, le numéro de groupe de paramètres (PGN), les champs de données et la queue du message.Vous pouvez utiliser un outil professionnel de surveillance du réseau ou la fonction de diagnostic de l'appareil pour vérifier si le message reçu est completPar exemple, si un message contenant des informations sur la profondeur du navire (PGN 129029) manque des parties du champ de données (telles que la partie numérique significative de la valeur de profondeur),la transmission des données est incomplète et la qualité de la communication est médiocre;.

Évaluation du taux de perte de données: Statistique de la perte de données pendant une longue période de transmission de données.Certains équipements ou logiciels de surveillance de réseau avancés peuvent enregistrer le nombre de données perdues et la quantité de données perduesEn règle générale, le taux de perte de données doit être inférieur à un certain seuil, par exemple, dans la navigation normale, si le taux de perte de données dépasse 1%, l'utilisation normale de l'équipement peut être affectée,et la qualité de la communication doit être vérifiée.

Taux de transfert de données et temps réel
Test de débit:L'utilisation d'équipements de test de réseau professionnels pour mesurer le taux de transfert de données du réseau NMEA 2000.bien qu'il puisse ne pas atteindre ce maximum en raison de facteurs tels que les performances de l'appareil et la charge du réseauPar exemple, dans un réseau d'équipements électroniques marins de taille moyenne (y compris le GPS, le radar, la surveillance du moteur et d'autres équipements),La vitesse de transmission des données devrait pouvoir se stabiliser à environ 100-200 kbps afin de garantir que les différentes données (localisation en temps réel), la vitesse, l'état de l'équipement, etc.) peuvent être transmises en temps opportun.

Détection en temps réel:Observez si les données sont mises à jour dans le temps. Par exemple, pour les données de position d'un navire, lorsque le navire se déplace à grande vitesse (par exemple 15 à 20 nœuds),les informations de position doivent être mises à jour toutes les quelques secondes (généralement de 1 à 5 secondes) afin que l'équipement de navigation et l'équipement de pilotage automatique puissent fonctionner selon les dernières informations.Si le délai de mise à jour des données est important, supérieur au double de la période de mise à jour normale, il peut être causé par un taux de communication insuffisant ou une congestion du réseau.qui affectera la qualité de la communication.

Stabilité du réseau et capacité anti-interférences
Stabilité de la connexion réseau:Vérifiez si les connexions réseau entre les appareils sont fréquemment interrompues. Vous pouvez vérifier l'état de la connexion via l'indicateur de connexion de l'appareil ou le logiciel de gestion du réseau.Pendant la navigation normale, si les connexions entre les appareils sont fréquemment déconnectées (par exemple, plus de 3 à 5 fois par heure), cela peut être dû à des défauts du matériel réseau (tels que des dommages au câble,interfaces en vrac) ou d'interférences électriques, indiquant une faible stabilité du réseau.