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정의
NMEA 2000 는 선박과 해양 전자 기기 사이의 통신을 위한 표준 프로토콜이다. 국립 해양 전자 기기 협회 (NMEA-National Marine Electronics Association) 에 의해 개발되었다.이전 NMEA 0183 프로토콜을 기반으로 보다 효율적이고 유연한 통신 표준을 제공합니다.현대 해군 전자 장비의 점점 더 복잡한 기능 및 데이터 교환 요구 사항에 적응하기 위해.
프로토콜 아키텍처
NMEA 2000은 컨트롤러 영역 네트워크 (CAN) 버스 기술을 기반으로 합니다. CAN 버스 는 원래 자동차 산업에서 전자 제어 장치 (ECU) 간의 통신을 위해 개발되었습니다.해양용 용도네트워크 토폴로지는 선형 버스, 트리 구조 또는 둘의 조합이 될 수 있습니다.이러한 유연성은 장비가 네트워크에 쉽게 액세스하고 다른 선박 배열 및 장비 번호에 적응 할 수 있도록합니다..
예를 들어, 작은 요트에서, GPS 내비게이터, 깊이 측정기, 엔진 모니터링 장치는 CAN 버스에 직선적으로 연결될 수 있습니다.더 복잡한 나무 모양의 네트워크는 수많은 센서를 연결할 수 있습니다., 항법 장비, 통신 장비 등
데이터 전송 특성
고속:NMEA 2000은 최대 250 kbps의 데이터 전송 속도를 가지고 있으며 NMEA 0183 프로토콜 (최대 baud 속도 4800bps) 에 비해 큰 향상입니다.이렇게 하면 많은 양의 탐색 데이터를 빠르게 전송할 수 있습니다., 예를 들어 선박의 위치, 속도, 방향, 깊이, 날씨 정보 및 다양한 장비의 상태 정보.빠르게 업데이트 된 위치 및 속도 데이터는 NMEA 2000 프로토콜을 통해 탐색 장비와 자동 조종 장비 사이에 적시에 전송 될 수 있습니다., 항법의 정확성을 보장합니다.
멀티 디바이스 통신여러 장치가 동시에 통신 할 수 있도록 지원합니다. NMEA 2000 네트워크에서는 여러 다른 제조업체의 장치가 연결 될 수 있습니다.이 장치들이 NMEA 2000 표준에 부합하는 한이 프로토콜은 데이터 형식과 통신에 대해 균일한 규칙을 설정하기 때문입니다. 예를 들어, 선박 소유자는 GPS, 레이더, 소나르 및 자동 조종 장비의 다른 브랜드 중에서 선택할 수 있습니다.모두 NMEA 2000 네트워크를 통해 데이터를 교환하고 협력할 수 있습니다..
데이터 형식 사양
NMEA 2000 프로토콜은 데이터의 형식에 대한 엄격한 규정을 가지고 있습니다. 데이터는 메시지의 형태로 네트워크에 전송됩니다.각각 PGN-Parameter 그룹 번호라고 불리는 고유 식별자를 가지고 있습니다.. PGN은 메시지의 종류와 내용을 식별하고 0에서 65535까지의 범위입니다. 예를 들어, PGN 129025은 경도, 위도, 고도 등을 포함한 배의 위치 정보를 나타냅니다.PGN 129026 선박의 속도 정보를 나타냅니다.이 장치는 PGN를 기반으로 수신된 데이터를 인식하고 처리하여 정확한 데이터 공유와 상호 작용을 가능하게합니다.
적용 분야
해상 항법 및 자동 조종사:해상 항해에서 NMEA 2000 프로토콜은 GPS 항해자가 정확한 위치, 속도, 방향 및 기타 정보를 전자 차트 디스플레이와 같은 기상의 다른 장치에 전송 할 수 있습니다.자동 조종사 등자동 파일럿은 자동 항해를 달성하기 위해 미리 설정된 경로와 전자 지도와 결합하여 이 정보에 따라 자동으로 배의 코스와 속도를 조정할 수 있습니다.예를 들어, 선박이 바다에서 항해할 때, 항해자는 NMEA 2000 프로토콜을 통해 자동 조종사에 선박의 실시간 위치를 전송합니다.그리고 자동 조종사는 자동으로 이 정보에 따라 배의 스티어 앵글을 제어하고 미리 설정된 코스와 비교합니다., 그래서 배가 올바른 코스를 따라 이동합니다.
어떻게 NMEA 2000 프로토콜의 통신 품질을 판단합니까?
데이터 전송 정확성
위치 정보 확인:해양용 용도에서 위치 정보 (경도와 위도) 는 가장 중요한 데이터 중 하나입니다.이것은 NMEA 2000을 준수하는 여러 탐색 장치에서 제공되는 위치 정보를 비교하여 결정할 수 있습니다.GPS의 다른 브랜드와 같이, 그들이 표시하는 위치 데이터가 합리적인 오류 범위 내에서 (일반적으로 몇 미터에서 수십 미터 내에) 있다면,장비의 정확성과 환경 요인에 따라), 데이터 전송 정확도는 높습니다. 예를 들어 항구와 같은 개방되고 잘 신호 된 환경에서 두 장치에 의해 표시되는 선박 위치의 오류는 10 미터 미만입니다.위치 데이터를 전송할 때 프로토콜의 통신이 좋은 품질을 나타냅니다.
속도 및 코스 데이터 확인:속도 및 방향 데이터의 일관성을 확인함으로써 결정합니다. 배가 안정적으로 항해 할 때, 다른 장비 (선용 레이더, 로그,등등- 맞아야 합니다.속도 데이터가 일정 범위 이상 (선박의 정상 속도 변동 범위의 10% 이상) 또는 코스 데이터가 현저하게 ( 5-10도 이상) 차이가 난 경우, 그것은 커뮤니케이션 품질에 문제가 있음을 나타낼 수 있습니다.
데이터 전송 무결성
메시지 무결성 검사: NMEA 2000 프로토콜의 각 메시지는 메시지 헤더, 매개 변수 그룹 번호 (PGN), 데이터 필드 및 메시지 꼬리 등 고정된 형식과 내용을 가지고 있습니다.당신은 전문 네트워크 모니터링 도구 또는 장치의 진단 기능을 사용하여 수신 메시지가 완료되었는지 확인 할 수 있습니다예를 들어, 배 깊이 정보 (PGN 129029) 를 포함하는 메시지가 데이터 필드의 일부 (저도 값의 중요한 수치 부분과 같이) 를 놓치고 있다면,데이터 전송이 불완전하고 통신 품질이 좋지 않습니다..
데이터 손실 비율 평가: 데이터 전송 기간 중 데이터 손실의 통계.일부 고급 네트워크 모니터링 장비 또는 소프트웨어는 손실 된 데이터 수와 손실 된 데이터 양을 기록 할 수 있습니다.일반적으로 데이터 손실 비율은 특정 문턱보다 낮아야합니다. 예를 들어 정상적인 탐색에서 데이터 손실 비율이 1%를 초과하면 장비의 정상적인 사용에 영향을 줄 수 있습니다.그리고 커뮤니케이션 품질은 추가로 확인되어야 합니다..
데이터 전송 속도 및 실시간
속도 테스트:전문 네트워크 테스트 장비를 사용하여 NMEA 2000 네트워크의 데이터 전송 속도를 측정합니다. 이론적 최대 속도는 250kbps이며 실제 응용에서는장치 성능 및 네트워크 부하와 같은 요소로 인해 이 최대에 도달하지 않을 수 있지만예를 들어, 중형 해양 전자 장비 네트워크 (GPS, 레이더, 엔진 모니터링 및 기타 장비 포함) 에서,데이터 전송 속도는 약 100~200kbps로 안정화되어 다양한 데이터 (실시간 위치) 를, 속도, 장비 상태 등) 를 적시에 전송할 수 있습니다.
실시간 탐지:데이터가 시간에 따라 업데이트되는지 관찰합니다. 예를 들어, 선박의 위치 데이터를 위해, 선박이 높은 속도로 이동 할 때 (예를 들어 15-20 노트),위치 정보는 몇 초마다 (일반적으로 1~5초) 업데이트되어야 하며, 이를 통해 항법 장비와 자동 조종 장비가 최신 정보에 따라 작동할 수 있도록 해야 합니다.데이터 업데이트 지연이 중요한 경우, 정상적인 업데이트 기간의 두 배 이상, 그것은 충분하지 않은 통신 속도 또는 네트워크 혼잡으로 인해 발생할 수 있습니다.의사소통의 질에 영향을 미칠 수 있습니다.
네트워크 안정성 및 간섭 방지 능력
네트워크 연결 안정성:장치 간의 네트워크 연결이 자주 중단되는지 확인합니다. 장치의 연결 지표 또는 네트워크 관리 소프트웨어를 통해 연결 상태를 확인할 수 있습니다.정상 항해 도중, 장치 간의 연결이 자주 끊어지면 (예를 들어 시간당 3 ~ 5 번 이상), 이것은 네트워크 하드웨어 오류 (케이블 손상,느슨한 인터페이스) 또는 전기 간섭, 네트워크 안정성이 떨어지는 것을 나타냅니다.
