NMEA 0183

NMEA 0183 (krótko nazywany również NMEA) – opublikowany przez National Marine Electronics Association protokół komunikacji między morskimi urządzeniami elektronicznymi. Ma on powszechne zastosowanie w morskiej elektronice nawigacyjnej oraz urządzeniach nawigacji satelitarnej (GNSS). Jest następcą standardów NMEA 0180 oraz NMEA 0182, a jego następcą jest standard NMEA 2000.

Dane są transmitowane w postaci sekwencji zapisanych kodem ASCII. Pojedyncza sekwencja zawiera do 82 znaków. Sekwencje zawierają znaki ASCII o specjalnym znaczeniu:

ASCII	Hex	Dec	Use	Znaczenie
$	0x24	36	Start delimiter	Znacznik początku sekwencji
!	0x21	33	Start of encapsulation sentence delimiter	Początek sekwencji z enkapsulacją (np. AIS)
,	0x2c	44	Field delimiter	Separator pól danych
*	0x2a	42	Checksum delimiter	Znacznik sumy kontrolnej
\	0x5c	92	TAG block delimiter
^	0x5e	94	Code delimiter for HEX representation of ISO/IEC 8859-1 (ASCII) characters
~	0x7e	126	Reserved	zastrzeżony
<CR>	0x0d	13	Carriage return	Powrót karetki
<LF>	0x0a	10	Line feed, end delimiter	Koniec linii, koniec sekwencji

Przykładowa sekwencja NMEA0183 opisująca położenie w przestrzeni i dokładność odczytu^[1]:

$GPGGA,170834,N,41224.55000,08150.8500,W,1,05,1.5,280.2,M,-34.0,M,,,*75

nazwa	przykładowa wartość	opis
	$	początek sekwencji
identyfikator nadawcy	GP	GPS
rodzaj sekwencji	GGA	Global Positioning System Fix Data
czas informacji	170834	17:08:34 UTC
szerokość geograficzna	4124.5500, N	41° 24,5500' N (41° 24' 33" N)
długośc geograficzna	08150.8500, W	81° 50,8500' W (81° 50' 51" W)
jakość pozycji:	1	jakość ustalonej pozycji (0 - nieważna, 1 - GPS, 2- DGPS...)
liczba satelitów	05	5 widocznych satelitów
Horizontal Dilution of Precision (HDOP)	1.5	dokładność pozycji (horyzontalna) = 1,5
wysokość	280.2, M	280,2 ponad średni poziom morza
wysokość geoidy ponad elipsoidę WGS84	-34.0, M	-34,0 metry
czas od aktualizacji danych DGPS	pusta	brak
identyfikator stacji nadającej poprawki różnicowe DGPS	pusta	brak
suma kontrolna	*75	używana do kontroli poprawności sentencji

Norma NMEA 0183

Norma interfejsu NMEA 0183 definiuje wymagania dotyczące właściwości sygnału elektrycznego, protokołu transmisji danych oraz czasu oraz określone formaty zdaniowe dla 48-bitowej magistrali danych szeregowych. Każda szyna danych może mieć jednocześnie tylko jednego nadawcę lecz wielu odbiorców. Zadaniem tego standardu jest wspieranie jednokierunkowej transmisji szeregowej danych od jednego nadawcy do jednego lub większej liczby odbiorców.

Wersje protokołu NMEA 0183

NMEA v1.00
NMEA v2.00 opublikowana – styczeń 1992 (przeniesienie standardu NMEA 0183 z transmisji poprzez RS-232 na RS-422)
NMEA v2.01 opublikowana – sierpień 1994
NMEA v2.10 opublikowana – październik 1995
NMEA v2.20 opublikowana – styczeń 1997
NMEA v2.30 opublikowana – marzec 1998
NMEA v3.00 opublikowana – lipiec 2000
NMEA v3.01 opublikowana – styczeń 2002
NMEA v4.00 opublikowana – listopad 2008

Wersja 4.10 zastępuje NMEA 0183 V 4.00, opublikowana została w listopadzie 2008 r. i stanowi jej wersję techniczną. Zawiera ona aktualizacje nowych sekwencji AIS wynikającą ze zmian w ITU, rozszerza zdania GNS o Galileo. Ta wersja zawiera również nowy schemat połączeń opublikowany we współpracy z RTCM i USCG. Wersja 4.10 jest teoretycznie zgodna z wersją NMEA 0183 2.00, lecz w praktyce mogą występować błędy oraz problemy w komunikacji.

Identyfikatory Nadawcy NMEA 0183

Protokół NMEA może być wykorzystywany przez różne urządzenia. Rodzaj urządzenia można zidentyfikować za pomocą tak zwanego identyfikatora nadawcy.

Poniżej wyróżnione są główne identyfikatory urządzeń mogących wykorzystywać protokół NMEA 0183

AG - autopilot ogólnie
AI – automatyczny system identyfikacji
AP – autopilot magnetyczny
BD – BeiDou (China) GB
CD – Digital Selective Calling (DSC)
CR – odbiornik danych
CS – satelita
CT – radio-telefon (MF / HF)
CV – radio-telefon (VHF)
CX – odbiornik skanowania
DE – Decca Navigator
DF – direction finder
EC – elektroniczny system nawigacyjny (ECS)
EI – elektroniczny system wyświetlania i informacji o mapach (ECDIS)
EP – sygnalizator położenia awaryjnego (EPIRB)
ER – systemy monitorujące maszynownie
GA – Galileo Positioning System
GB – BeiDou (China)
GI – NavIC, IRNSS (India)
GL – GLONASS, according to IEIC 61162-1
GN – globalny system nawigacji satelitarnej (GNSS)
GP – Global Positioning System (GPS)
GQ – QZSS regional GPS augmentation system (Japan)
HC – HEADING SENSORS: Compass, Magnetic
HE – Gyro, North Seeking
HN – Gyro, Non-North Seeking
II – zintegrowane oprzyrządowanie
IN – zintegrowana nawigacja
LC – Loran C
Pxxx – kod zastrzeżony
PQ – QZSS (Quectel Quirk)
QZ – QZSS regional GPS augmentation system (Japan)
RA – wykreślanie radaru i / lub radaru
SD – sonda akustyczna, głębokość
SN – elektroniczny system pozycjonowania, inne / ogólne
SS – sygnalizator akustyczny, skanowanie
ST – Skytraq
TI – wskaźnik szybkości skrętu
VD – VELOCITY SENSORS: Doppler, inne / ogólne
VM – Speed Log, Water, Magnetic
VR – Voyage Data Recorder
VW – Speed Log, Water, Mechanical
WI – instrumenty pogodowe
YX – przetwornik
ZA – TIMEKEEPERS, TIME / DATE: Atomic Clock
ZC – chronometr
ZQ – kwarc
ZV – aktualizacja radia

Sekwencje NMEA 0183 (lista alfabetyczna)^[2]^[3]

sekwencja	opis (ang.)	opis
AAM	Waypoint Arrival Alarm
ABM	AIS Addressed binary and safety related message
ACK	Alarm Acknowledgement
ADS	Automatic Device Status
AKD	Acknowledge Detail Alarm Condition
ALA	Set Detail Alarm Condition
ALM	GPS Almanac Data
APA	Autopilot Sentence "A"
APB	Autopilot Sentence "B"
ASD	Autopilot System Data
BBM	AIS Broadcast Binary Message
BEC	Bearing & Distance to Waypoint - Dead Reckoning
BOD	Bearing - Waypoint to Waypoint
BWC	Bearing & Distance to Waypoint - Great Circle
BWR	Bearing and Distance to Waypoint - Rhumb Line
BWW	Bearing - Waypoint to Waypoint
CEK	Configure Encryption Key Command
COP	Configure the Operational Period, Command
CUR	Water Current Layer
DBK	Depth Below Keel
DBS	Depth Below Surface
DBT	Depth below transducer
DCN	Decca Position
DCR	Device Capability Report
DDC	Display Dimming Control
DOR	Door Status Detection
DPT	Depth of Water
DSC	Digital Selective Calling Information
DSE	Expanded Digital Selective Calling
DSI	DSC Transponder Initiate
DSR	DSC Transponder Response
DTM	Datum Reference
ETL	Engine Telegraph Operation Status
EVE	General Event Message
FIR	Fire Detection
FSI	Frequency Set Information
GBS	GPS Satellite Fault Detection
GGA	Global Positioning System Fix Data
GLC	Geographic Position, Loran-C
GLL	Geographic Position - Latitude/Longitude
GNS	GNSS Fix data
GRS	GNSS Range Residuals
GSA	GNSS DOP and Active Satellites
GST	GNSS Pseudorange Error Statistics
GSV	GNSS Satellites in View
GTD	Geographic Location in Time Differences
GXA	TRANSIT Position - Latitude/Longitude
HDG	Heading - Deviation & Variation
HDM	Heading - Magnetic
HDT	Heading - True
HFB	Trawl Headrope to Footrope and Bottom
HSC	Heading Steering Command
ITS	Trawl Door Spread 2 Distance
LCD	Loran-C Signal Data
MDA	Meteorological Composite
MSK	Control for a Beacon Receiver
MSS	Beacon Receiver Status
MTW	Mean Temperature of Water
MWD	Wind Direction & Speed
MWV	Wind Speed and Angle
OLN	Omega Lane Numbers
OSD	Own Ship Data
R00	Waypoints in active route
RLM	Return Link Message
RMA	Recommended Minimum Navigation Information
RMB	Recommended Minimum Navigation Information
RMC	Recommended Minimum Navigation Information
ROT	Rate Of Turn
RPM	Revolutions
RSA	Rudder Sensor Angle
RSD	RADAR System Data
RTE	Routes
SFI	Scanning Frequency Information
STN	Multiple Data ID
TDS	Trawl Door Spread Distance
TFI	Trawl Filling Indicator
THS	True Heading and Status
TLB	Target Label
TLL	Target Latitude and Longitude
TPC	Trawl Position Cartesian Coordinates
TPR	Trawl Position Relative Vessel
TPT	Trawl Position True
TRF	TRANSIT Fix Data
TTM	Tracked Target Message
VBW	Dual Ground/Water Speed
VDM	AIS VHF Datalink Message: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 12, 14, 18, 19, 21, 24, 25, 26
VDO	AIS VHF Datalink Own vessel report: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 12, 14, 18, 19, 21, 24, 25, 26
VDR	Set and Drift
VHW	Water speed and heading
VLW	Distance Traveled through Water
VPW	Speed - Measured Parallel to Wind
VTG	Track made good and Ground speed
VWR	Relative (Apparent) Wind Speed and Angle
WCV	Waypoint Closure Velocity
WDC	Distance to Waypoint - Great Circle
WDR	Distance to Waypoint - Rhumb Line
WNC	Distance - Waypoint to Waypoint
WPL	Waypoint Location
XDR	Transducer Measurement
XTE	Cross-Track Error, Measured
XTR	Cross Track Error - Dead Reckoning
ZDA	Time & Date - UTC, day, month, year and local time zone
ZDL	Time and Distance to Variable Point
ZFO	UTC & Time from origin Waypoint
ZTG	UTC & Time to Destination Waypoint

Przypisy

↑ NMEA data [online], campar.in.tum.de [dostęp 2024-04-05] .
↑ NMEA Revealed [online], gpsd.gitlab.io [dostęp 2024-04-07] .
↑ 2018-09-10 NGW-1 Target Report.xlsx [online], com/wp-content/uploads/2020/01/NGW-1-Full-Conversion-List-v2.660.pdf [dostęp 2024-04-24] .

Linki zewnętrzne

Dale DePriest: NMEA data. Opis działania protokołu NMEA, z analizą wybranych zdań, w oparciu m.in. o podgląd informacji przesyłanych przez GPS.
Glenn Baddeley: GPS - NMEA sentence information. 2002. [dostęp 2010-05-31]. [zarchiwizowane z tego adresu (2006-12-07)]. Szerszy opis zdań NMEA
National Marine Electronics Association. Strona z informacjami na temat standardu NMEA

[1] NMEA data [online], campar.in.tum.de [dostęp 2024-04-05] .

[2] NMEA Revealed [online], gpsd.gitlab.io [dostęp 2024-04-07] .

[3] 2018-09-10 NGW-1 Target Report.xlsx [online], com/wp-content/uploads/2020/01/NGW-1-Full-Conversion-List-v2.660.pdf [dostęp 2024-04-24] .

[1]