¿QUÉ ES NMEA 2000 y cómo juzgar la calidad de comunicación del protocolo NMEA 2000?

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Definición
NMEA 2000 es un protocolo estándar para la comunicación entre buques y electrónica marina.se basa en el protocolo anterior NMEA 0183 para proporcionar un estándar de comunicaciones más eficiente y flexible- Adaptarse a los requisitos funcionales y de intercambio de datos cada vez más complejos de los modernos equipos electrónicos marinos.
Arquitectura del protocolo
NMEA 2000 se basa en la tecnología de bus de la red de área del controlador (CAN).En aplicaciones marinasLa topología de red puede ser un bus lineal, una estructura de árbol o una combinación de ambos.Esta flexibilidad permite a los equipos acceder fácilmente a la red y adaptarse a diferentes diseños de buques y números de equipos..

Por ejemplo, en un yate pequeño, los navegadores GPS, medidores de profundidad y dispositivos de monitoreo del motor PUEDEN conectarse simplemente al bus CAN de manera lineal; En los grandes buques mercantes,una red más compleja en forma de árbol puede ser construida para conectar numerosos sensores, equipos de navegación, equipos de comunicación, etc.

Características de transmisión de datos
Alta velocidad:NMEA 2000 tiene una velocidad de transferencia de datos de hasta 250 kbps, una gran mejora sobre el protocolo NMEA 0183 (tasa de transmisión máxima de 4800bps).Esto le permite transmitir rápidamente una gran cantidad de datos de navegación, como la posición del buque, la velocidad, el rumbo, la profundidad, la información meteorológica y la información sobre el estado de varios equipos.los datos de posición y velocidad rápidamente actualizados pueden transmitirse entre el equipo de navegación y el equipo de piloto automático de manera oportuna a través del protocolo NMEA 2000, garantizando la exactitud de la navegación.

Comunicación entre varios dispositivos:En una red NMEA 2000, se pueden conectar dispositivos de varios fabricantes diferentes.siempre que estos dispositivos cumplan con la norma NMEA 2000Esto se debe a que el protocolo establece normas uniformes para los formatos de datos y la comunicación.todos los cuales pueden intercambiar datos y trabajar juntos a través de la red NMEA 2000.
Especificación del formato de datos

El protocolo NMEA 2000 tiene reglas estrictas sobre el formato de los datos.cada uno con un identificador único denominado número de grupo del parámetro PGN. PGN identifica el tipo y el contenido de un mensaje y oscila entre 0 y 65535. Por ejemplo, PGN 129025 indica la información de posición del buque, incluyendo longitud, latitud, altitud, etc.PGN 129026 Indica la información de velocidad del buqueEl dispositivo puede reconocer y procesar los datos recibidos basados en PGN, lo que permite un intercambio e interacción de datos precisos.
Área de aplicación

Navegación marítima y piloto automático:En la navegación marítima, el protocolo NMEA 2000 permite a los navegantes GPS transmitir información precisa de posición, velocidad, rumbo y otra información a otros dispositivos a bordo, como pantallas electrónicas de mapas,piloto automático y así sucesivamenteEl piloto automático puede ajustar automáticamente el curso y la velocidad del barco de acuerdo con esta información, combinada con la ruta preestablecida y la carta electrónica, para lograr la navegación automática.Por ejemplo,, cuando el buque navega en el mar, el navegante envía la posición en tiempo real del buque al piloto automático mediante el protocolo NMEA 2000,y el piloto automático controla automáticamente el timón Ángulo de la nave de acuerdo con esta información y lo compara con el curso preestablecido, para que el barco viaje a lo largo del curso correcto.

¿Cómo juzgar la calidad de comunicación del protocolo NMEA 2000?

Precisión de la transmisión de datos
Verificación de la información de posición:Para las aplicaciones náuticas, la información de posición (longitud y latitud) es uno de los datos más críticos.Esto se puede determinar comparando la información de ubicación proporcionada por varios dispositivos de navegación compatibles con NMEA 2000Si los datos de ubicación que muestran están dentro de un rango de error razonable (generalmente de unos pocos metros a decenas de metros,dependiendo de la precisión del equipo y de los factores ambientales)Por ejemplo, en un entorno abierto y bien señalizado como un puerto, el error de la posición del buque mostrado por los dos dispositivos es inferior a 10 metros,que indique que la comunicación del protocolo es de buena calidad en la transmisión de datos de ubicación.

Verificación de los datos de velocidad y rumbo:Cuando el buque navega de forma estable, los datos de velocidad y rumbo obtenidos de diferentes equipos (como radar de embarcación, registro, etc.) pueden ser comparados con los datos de velocidad y rumbo obtenidos de otros equipos.etc..) debería coincidir.Si los datos de velocidad difieren más de un cierto intervalo (por ejemplo, más del 10% del intervalo de fluctuación normal de la velocidad del buque) o si los datos de rumbo difieren significativamente (más de 5-10 grados), puede indicar un problema con la calidad de la comunicación.

Integridad de la transmisión de datos
Comprobar la integridad del mensaje: Cada mensaje del protocolo NMEA 2000 tiene un formato y contenido fijos, incluido el encabezado del mensaje, el número de grupo de parámetros (PGN), los campos de datos y la cola del mensaje.Puede utilizar una herramienta de monitoreo de red profesional o la función de diagnóstico del dispositivo para comprobar si el mensaje recibido está completoPor ejemplo, si en un mensaje que contiene información sobre la profundidad del buque (PGN 129029) faltan partes del campo de datos (como la parte numérica significativa del valor de profundidad),La transmisión de datos es incompleta y la calidad de la comunicación es deficiente..

Evaluación de la tasa de pérdida de datos: estadísticas de pérdida de datos durante un largo período de transmisión de datos.Algunos equipos o programas avanzados de monitoreo de red pueden registrar el número de datos perdidos y la cantidad de datos perdidosEn general, la tasa de pérdida de datos debe ser inferior a un cierto umbral, por ejemplo, en la navegación normal, si la tasa de pérdida de datos supera el 1%, el uso normal del equipo puede verse afectado,y la calidad de la comunicación debe ser revisada.

Tasa de transferencia de datos y tiempo real
Prueba de velocidad:Utilizando equipos de prueba de red profesionales para medir la velocidad de transferencia de datos de la red NMEA 2000.aunque puede no alcanzar este máximo debido a factores como el rendimiento del dispositivo y la carga de la redPor ejemplo, en una red de equipos electrónicos marinos de tamaño medio (incluyendo GPS, radar, monitoreo del motor y otros equipos),La velocidad de transmisión de datos debe ser capaz de estabilizarse en alrededor de 100-200 kbps para garantizar que los diversos datos (ubicación en tiempo real), velocidad, estado del equipo, etc.) pueden transmitirse de manera oportuna.

Detección en tiempo real:Observar si los datos se actualizan a tiempo. Por ejemplo, para los datos de posición de un buque, cuando el buque viaja a altas velocidades (como 15-20 nudos),La información de posición debe actualizarse cada pocos segundos (generalmente de 1 a 5 segundos) para garantizar que el equipo de navegación y el equipo de piloto automático puedan funcionar de acuerdo con la información más reciente.Si el retraso de actualización de datos es significativo, más del doble del período de actualización normal, puede deberse a una velocidad de comunicación insuficiente o a una congestión de la red.que afectará a la calidad de la comunicación.

Estabilidad de la red y capacidad antiinterferencia
Estabilidad de la conexión de red:Compruebe si las conexiones de red entre dispositivos se interrumpen con frecuencia. Puede comprobar el estado de la conexión a través del indicador de conexión del dispositivo o el software de gestión de red.Durante la navegación normal, si las conexiones entre dispositivos se desconectan con frecuencia (por ejemplo, más de 3 a 5 veces por hora), esto puede deberse a fallos de hardware de la red (como daños en el cable,las interfaces sueltas) o las interferencias eléctricas, lo que indica una mala estabilidad de la red.