NMEA 0183 ist ein Standard für die Kommunikation zwischen Navigationsgeräten auf Schiffen, der von der National Marine Electronics Association (NMEA) definiert wurde und auch für die Kommunikation zwischen GPS-Empfänger und PCs sowie mobilen Endgeräten genutzt wird. Er besteht aus einer RS422-Schnittstelle und einer Definition von Datensätzen.
Die erste Version des nicht öffentlichen Standards wurde im März 1983 freigegeben; aktuell ist die im November 2018 erschienene Version 4.11, sowie die High-Speed Erweiterung NMEA 0183-HS (High Speed) V 1.01, jedoch ist die Version 3.01 vom Januar 2002 nach wie vor weit verbreitet. Der Nachfolger NMEA 2000 setzt auf dem CAN-Bus auf.
Schnittstelle
Als Schnittstelle wird die RS422-Schnittstelle empfohlen, eine Benutzung der RS-232-Schnittstelle ist jedoch zulässig. Es sind folgende Parameter für die Schnittstelle definiert:
Symbolrate: 4800 Baud Data Bits: 8 kein Parity Bit Stop Bits: 1 (oder mehr) kein Handshake
Seit der Version 3.01 umfasst der Standard die Erweiterung NMEA 0183-HS (Version 1.0). Sie definiert einen Hochgeschwindigkeitsmodus, der die Kommunikation zwischen Empfangseinheit und Endgerät mit 38.400 Baud erlaubt, und häufig für AIS-Daten verwendet wird.
Einige Geräte arbeiten jedoch auch mit 9600 Baud.
Datensätze
Bei den NMEA-Daten handelt es sich um ASCII-basierte Datensätze, die jeweils 80 druckbare Zeichen umfassen können. Jeder Datensatz wird durch eine Kombination aus Wagenrücklauf und Zeilenvorschub abgeschlossen (<CR><LF>).
Der Anfang eines Datensatzes wird durch ein „$“ oder „!“ markiert. Nach diesem Startzeichen folgt die Geräte-ID (normalerweise zwei Zeichen) und die Datensatz-ID (meist drei Zeichen) als eine Zeichenkette. Darauf folgen, jeweils durch Kommata getrennt, die Datenfelder gemäß der Datensatzdefinition. Optional kann zusätzlich eine durch ein „*“ abgetrennte hexadezimale Prüfzahl angehängt werden. Diese wird durch die XOR-Verknüpfung der ASCII-Werte aller Zeichen zwischen dem $ und dem * errechnet.
Beispiel: $SDDBT,22.3,f,6.8,M,3.7,F*3F<cr><lf>
Geräte-IDs
IDBedeutungAGAutopilot - GeneralAPAutopilot - MagneticCCComputer - Programmed Calculator (veraltet)CDCommunications - Digital Selective Calling (DSC)CMComputer - Memory Data (veraltet)CSCommunications - SatelliteCTCommunications - Radio-Telephone (MF/HF)CVCommunications - Radio-Telephone (VHF)CXCommunications - Scanning ReceiverDEDECCA NavigationDFDirection FinderECElektronische Seekarte (ECDIS)EPEmergency Position Indicating Beacon (EPIRB)EREngine Room Monitoring SystemsGAGalileoGBBeidou (Satellitennavigation)GLGLONASSGNkombinierte Positionslösung mehrerer GNSSGPGlobal Positioning System (GPS)GQQuasi-Zenit-Satelliten-System (QZSS)HCHeading - Magnetic CompassHEHeading - North Seeking GyroHNHeading - Non North Seeking GyroIIIntegrated InstrumentationINIntegrated NavigationLALoran ALCLoran CMPMicrowave Positioning System (veraltet)OMOMEGA Navigation System ID Bedeutung OS Distress Alarm System (veraltet) P proprietäre Erweiterungen PF FLARM RA RADAR and/or ARPA SD Sounder, Depth SN Electronic Positioning System, other/general SS Sounder, Scanning TI Turn Rate Indicator TR TRANSIT Navigation System VD Velocity Sensor, Doppler, other/general DM Velocity Sensor, Speed Log, Water, Magnetic VW Velocity Sensor, Speed Log, Water, Mechanical WI Weather Instruments YC Transducer - Temperature (veraltet) YD Transducer - Displacement, Angular or Linear (veraltet) YF Transducer - Frequency (veraltet) YL Transducer - Level (veraltet) YP Transducer - Pressure (veraltet) YR Transducer - Flow Rate (veraltet) YT Transducer - Tachometer (veraltet) YV Transducer - Volume (veraltet) YX Transducer ZA Timekeeper - Atomic Clock ZC Timekeeper - Chronometer ZQ Timekeeper - Quartz ZV Timekeeper - Radio Update, WWV (Zeitzeichensender) oder WWVH
Die ID „P“ wird für proprietäre Erweiterungen verwendet. Auf das „$P“ folgt ein aus drei Zeichen bestehender Herstellercodehttps://www.nmea.org/Assets/011309-0183_manufacturer_codes.pdf, die herstellerspezifischen Daten und die Prüfzahl mit vorgestelltem „*“. Letztere wird, entgegen der Festlegung im NMEA Standard, oft auch nicht verwendet.
Beispiel: $PSRFTXT,WAAS Enable<cr><lf>
Einheiten und Datenformate Dezimalzahlen Dezimaltrennzeichen ist der Punkt („.“) Position Die von NMEA 0183 verwendeten Positionsdaten basieren auf dem World Geodetic System 1984 (WGS84). Bei WGS84 handelt es sich um ein der Erdoberfläche angenähertes Referenzellipsoid, das die geodätische Grundlage des Global Positioning Systems (GPS) darstellt.NMEA 0183 benutzt eine Darstellung aus Grad und Minuten. Für die geographische Breite „XXYY.ZZZZ“ und für die geographische Länge „XXXYY.ZZZZ“; mit „X“ für Grad, „Y.Z“ für Minuten (inklusive Nachkommastellen). Die Anzahl der Dezimalstellen für die Minutenangabe kann variieren. Die erste Minuten-Nachkommastelle entspricht auf dem Großkreis einer Genauigkeit von etwa 185 Meter. Die dritte Nachkommastelle entspricht 1,8 Meter. Alle weiteren Stellen liegen außerhalb der Messgenauigkeit von normalen GPS-Geräten. Die Achsenrichtung der geographischen Koordinate (E, W, N oder S für östliche bzw. westliche Länge oder nördliche bzw. südliche Breite) wird durch das dem Positionsdatum folgende Datenfeld angezeigt. Zeit Uhrzeiten werden in UTC angegeben, jeweils zweistellig die Werte für Stunde, Minute und Sekunde aneinandergereiht: HHMMSSSekunden können auch mit Dezimalstellen angegeben werden: HHMMSS.ss Datum Das Datum wird immer mit Tag, Monat und Jahr angegeben, jeweils zweistellig und in dieser Reihenfolge: DDMMYY
Umrechnung der Positionsdarstellung: Entsprechend der oben beschriebenen Darstellung kann die Umrechnung nach Grad, Minuten und Sekunden folgendermaßen durchgeführt werden: XXYY.ZZZZ ⇒ XX°YY'(0.ZZZZ * 60)". Zum Erhalt von Grad-Werten: XXYY.ZZZZ ⇒ XX° + (YY.ZZZZ / 60)°.
Recommended Minimum Sentence C (RMC) Jeder GNSS-Empfänger muss mindestens den Recommended Minimum Sentence C (empfohlener Mindestdatensatz C, RMC) Datensatz ausgeben können, maximal alle zwei Sekunden. Er folgt folgendem Aufbau:
Seit NMEA In 2.3 wurden folgende Sätze um ein Feld erweitert (APB, BWC, BWR, GLL, RMA, RMB, RMC, VTG, WCV und XTE) das die Signalintegritätsinformation laut FAA darstellt. („F“ in untenstehender Tabelle)
$GPRMC,162614,A,5230.5900,N,01322.3900,E,10.0,90.0,131006,1.2,E,A*13 $GPRMC,HHMMSS,A,BBBB.BBBB,b,LLLLL.LLLL,l,GG.G,RR.R,DDMMYY,M.M,m,F*PP
Symbol Bedeutung HHMMSSoderHHMMSS.SSS Zeit (UTC) A Status (A für OK, V bei Warnungen) BBBB.BBBB Breitengrad b Ausrichtung (N für North, nördlich; S für South, südlich) LLLLL.LLLL Längengrad l Ausrichtung (E für East, östlich; W für West, westlich) GG.G Geschwindigkeit über Grund in Knoten RR.R Kurs über Grund in Grad bezogen auf geogr. Nord DDMMYY Datum (Tag Monat Jahr) M.M magnetische Abweichung (Ortsmissweisung) m Vorzeichen der Abweichung (E oder W) F Signalintegrität: A = Autonomous mode, D = Differential Mode, E = Estimated (dead-reckoning) mode M = Manual Input Mode S = Simulated Mode N = Data Not Valid PP hexadezimale Darstellung der Prüfsumme(Die Prüfsumme ergibt sich durch eine XOR-Verknüpfung aller Daten-Bytes zwischen (jeweils exklusive) dem Dollar-Zeichen '$' und dem Stern '*'.)
Datum Reference (DTM)
$GPDTM,GGG,R,BBBB.BBBB,b,LLLLL.LLLL,l,H,D*PP SymbolBedeutungGGGGeodätisches Datum (Bezugssystem) der Positionsdaten: W84 – WGS84 W72 – WGS72 S85 – SGS85 P90 – PE90 999 – Benutzerdefiniert IHO FormatRRegionales DatumsformatBBBB.BBBBBreitengradbAusrichtung des BreitengradesLLLLL.LLLLLängengradlAusrichtung des LängengradesHHöhe (immer leer bzw. null)DDatum im angegebenen BezugssystemPPPrüfsumme
Global Positioning System Fix Data (GGA)
Dieses Format enthält die wichtigsten Angaben zur Position und deren Genauigkeit (beispielsweise die Anzahl der Satelliten), Höhe über Meeresoberfläche und andere Informationen.
$GPGGA,HHMMSS.ss,BBBB.BBBB,b,LLLLL.LLLL,l,Q,NN,D.D,H.H,h,G.G,g,A.A,RRRR*PP
SymbolBedeutungHHMMSS.ss Uhrzeit des Position Fix (UTC)BBBB.BBBBBreitengrad in Grad und Minuten (ddmm.mmmmmm)bAusrichtung des Breitengrades (North=Norden oder South=Süden)LLLLL.LLLLLängengrad in Grad und Minuten (dddmm.mmmmmm)lAusrichtung des Längengrades (East=Osten oder West=Westen)QGPS-Qualität: 0 für ungültig 1 für GPS fix 2 für DGPS fix 6 für geschätzt (nur bei NMEA-0183 ab Version 2.3)NNAnzahl der benutzten Satelliten (00 − 12)D.Dhorizontale Abweichung (dilution of precision)H.HHöhe der Antenne über Geoid oder MSL (mean sea level)hEinheit der Antennenhöhe (Meter)G.Ggeoidal separationgEinheit der geoidal separation (Meter)A.AAlter des DGPS-DatensatzesRRRRDGPS-Referenzstation (0000 bis 1023)PPPrüfsumme
Alternativen NMEA 2000 Controller Area Network (CAN-Bus) Seatalk
Weblinks Website der NMEA (englisch) Alle NMEA 0183 Datensätze (englisch) GPS Simulator, NMEA Datensätze mit einer Software generieren (englisch)
LGPL NMEA C-Bibliothek auf SourceForge.net (englisch)
Einzelnachweise
Kategorie:Schiffsfunk Kategorie:Navigation (Schifffahrt) Kategorie:Kommunikationsprotokoll