Grand New Material (Shenzhen) Co., Ltd. sales@grandnm.com 86-138-2321-7762
Định nghĩa
NMEA 2000 là một giao thức tiêu chuẩn cho giao tiếp giữa tàu và thiết bị điện tử biển.nó dựa trên giao thức NMEA 0183 trước đây để cung cấp một tiêu chuẩn truyền thông hiệu quả và linh hoạt hơnĐể thích nghi với các yêu cầu chức năng và trao đổi dữ liệu ngày càng phức tạp của thiết bị điện tử hải quân hiện đại.
Kiến trúc giao thức
NMEA 2000 dựa trên công nghệ bus Controller Area Network (CAN). bus CAN ban đầu được phát triển để giao tiếp giữa các đơn vị điều khiển điện tử (ECU) trong ngành công nghiệp ô tô.Trong các ứng dụng trên biển, nó cung cấp một kết nối mạng đáng tin cậy, tốc độ cao.Sự linh hoạt này cho phép thiết bị dễ dàng truy cập vào mạng và thích nghi với bố trí tàu và số thiết bị khác nhau.
Ví dụ: trên một chiếc du thuyền nhỏ, thiết bị điều hướng GPS, đo độ sâu và thiết bị giám sát động cơ có thể đơn giản được kết nối với bus CAN theo cách tuyến tính; Trong các tàu buôn lớn,một mạng lưới hình cây phức tạp hơn có thể được xây dựng để kết nối nhiều cảm biến, thiết bị điều hướng, thiết bị liên lạc, vv
Đặc điểm truyền dữ liệu
Tốc độ cao:NMEA 2000 có tốc độ truyền dữ liệu lên đến 250 kbps, một sự cải thiện lớn so với giao thức NMEA 0183 (tỷ lệ baud tối đa là 4800bps).Điều này cho phép nó nhanh chóng truyền một lượng lớn dữ liệu định vị, chẳng hạn như vị trí của tàu, tốc độ, hướng, độ sâu, thông tin thời tiết và thông tin tình trạng của các thiết bị khác nhau.dữ liệu vị trí và tốc độ được cập nhật nhanh chóng có thể được truyền giữa thiết bị điều hướng và thiết bị lái tự động một cách kịp thời thông qua giao thức NMEA 2000, đảm bảo độ chính xác của điều hướng.
Truyền thông đa thiết bị:Nó hỗ trợ nhiều thiết bị liên lạc cùng một lúc. Trong một mạng NMEA 2000, các thiết bị từ một số nhà sản xuất khác nhau có thể được kết nối,miễn là các thiết bị này tuân thủ tiêu chuẩn NMEA 2000Điều này là do giao thức đặt ra các quy tắc thống nhất cho định dạng dữ liệu và truyền thông. Ví dụ, chủ tàu có thể chọn từ các thương hiệu khác nhau của thiết bị GPS, radar, sonar và tự động lái,tất cả có thể trao đổi dữ liệu và làm việc cùng nhau thông qua mạng NMEA 2000.
Thông số kỹ thuật định dạng dữ liệu
NMEA 2000 giao thức có quy định nghiêm ngặt về định dạng của dữ liệu.mỗi loại có một số nhận dạng duy nhất được gọi là số nhóm PGN-Parameter. PGN xác định loại và nội dung của một thông điệp và dao động từ 0 đến 65535. Ví dụ, PGN 129025 chỉ ra thông tin vị trí của tàu, bao gồm kinh độ, vĩ độ, độ cao, v.v.PGN 129026 Chỉ ra thông tin về tốc độ của tàuThiết bị có thể nhận ra và xử lý dữ liệu nhận được dựa trên PGN, cho phép chia sẻ và tương tác dữ liệu chính xác.
Phòng ứng dụng
Điều hướng hàng hải và lái tự động:Trong hàng hải, giao thức NMEA 2000 cho phép các nhà điều hướng GPS truyền thông tin chính xác về vị trí, tốc độ, hướng và các thông tin khác đến các thiết bị khác trên tàu, chẳng hạn như màn hình biểu đồ điện tử,tự động và vân vânMáy bay tự động có thể tự động điều chỉnh hướng và tốc độ của con tàu theo thông tin này, kết hợp với tuyến đường đã đặt trước và bản đồ điện tử, để đạt được định vị tự động.Ví dụ:, khi con tàu đang đi trên biển, người điều hướng gửi vị trí thời gian thực của con tàu đến máy bay tự động thông qua giao thức NMEA 2000,và lái tự động tự động điều khiển góc lái của con tàu theo thông tin này và so sánh nó với khóa học đặt trước, để con tàu đi dọc theo đúng hướng.
Làm thế nào để đánh giá chất lượng truyền thông của giao thức NMEA 2000?
Độ chính xác truyền dữ liệu
Kiểm tra thông tin vị trí:Đối với các ứng dụng hàng hải, thông tin vị trí (độ kinh và vĩ độ) là một trong những dữ liệu quan trọng nhất.Điều này có thể được xác định bằng cách so sánh thông tin vị trí được cung cấp bởi nhiều thiết bị định vị phù hợp với NMEA 2000Nếu dữ liệu vị trí mà chúng hiển thị nằm trong phạm vi lỗi hợp lý (thường là trong vòng vài mét đến hàng chục mét,tùy thuộc vào độ chính xác thiết bị và các yếu tố môi trường), độ chính xác truyền dữ liệu cao. Ví dụ, trong một môi trường mở và có tín hiệu tốt như cảng, sai số vị trí của tàu được hiển thị bởi hai thiết bị là ít hơn 10 mét,chỉ ra rằng giao tiếp của giao thức có chất lượng tốt trong việc truyền dữ liệu vị trí.
Kiểm tra dữ liệu tốc độ và hướng:Khi con tàu đi thuyền ổn định, dữ liệu tốc độ và hướng thu được từ các thiết bị khác nhau (như radar trên tàu, nhật ký,vv) nên phù hợp.Nếu dữ liệu tốc độ khác nhau hơn một phạm vi nhất định (chẳng hạn như hơn 10% phạm vi biến động tốc độ bình thường của tàu) hoặc dữ liệu hướng đi khác nhau đáng kể (hơn 5-10 độ), nó có thể cho thấy một vấn đề với chất lượng giao tiếp.
Tính toàn vẹn truyền dữ liệu
Kiểm tra tính toàn vẹn của tin nhắn: Mỗi tin nhắn của giao thức NMEA 2000 có định dạng và nội dung cố định, bao gồm tiêu đề tin nhắn, số nhóm tham số (PGN), trường dữ liệu và đuôi tin nhắn.Bạn có thể sử dụng một công cụ giám sát mạng chuyên nghiệp hoặc chức năng chẩn đoán của thiết bị để kiểm tra xem tin nhắn nhận được là hoàn chỉnhVí dụ, nếu một thông báo chứa thông tin độ sâu tàu (PGN 129029) thiếu một phần của trường dữ liệu (chẳng hạn như phần số quan trọng của giá trị độ sâu),Giao thông dữ liệu không đầy đủ và chất lượng truyền thông kém.
Đánh giá tỷ lệ mất dữ liệu: Thống kê về mất dữ liệu trong thời gian truyền dữ liệu dài.Một số thiết bị hoặc phần mềm giám sát mạng tiên tiến có thể ghi lại số lượng dữ liệu bị mất và số lượng dữ liệu bị mấtNói chung, tỷ lệ mất dữ liệu nên thấp hơn một ngưỡng nhất định, ví dụ, trong điều hướng bình thường, nếu tỷ lệ mất dữ liệu vượt quá 1%, việc sử dụng bình thường của thiết bị có thể bị ảnh hưởng.và chất lượng truyền thông cần được kiểm tra thêm.
Tốc độ truyền dữ liệu và thời gian thực
Kiểm tra tốc độ:Sử dụng thiết bị thử nghiệm mạng chuyên nghiệp để đo tốc độ truyền dữ liệu của mạng NMEA 2000.mặc dù nó có thể không đạt được mức tối đa này do các yếu tố như hiệu suất thiết bị và tải lướiVí dụ, trong một mạng lưới thiết bị điện tử của Hải quân cỡ trung bình (bao gồm GPS, radar, giám sát động cơ và các thiết bị khác),tốc độ truyền dữ liệu nên có thể ổn định ở khoảng 100-200kbps để đảm bảo rằng các dữ liệu khác nhau (địa điểm thời gian thực, tốc độ, trạng thái thiết bị, v.v.) có thể được truyền trong thời gian.
Khám phá thời gian thực:Quan sát xem liệu dữ liệu có được cập nhật theo thời gian không. ví dụ, đối với dữ liệu vị trí của tàu, khi tàu đang di chuyển với tốc độ cao (chẳng hạn như 15-20 hải lý),thông tin vị trí nên được cập nhật mỗi vài giây (thường là 1-5 giây) để đảm bảo rằng thiết bị định vị và thiết bị lái tự động có thể hoạt động theo thông tin mới nhất.Nếu sự chậm trễ cập nhật dữ liệu là đáng kể, hơn gấp đôi thời gian cập nhật bình thường, nó có thể là do tốc độ liên lạc không đủ hoặc tắc nghẽn mạng,sẽ ảnh hưởng đến chất lượng giao tiếp.
Tính ổn định mạng và khả năng chống nhiễu
Tính ổn định kết nối mạng:Kiểm tra xem kết nối mạng giữa các thiết bị có bị gián đoạn thường xuyên hay không. Bạn có thể kiểm tra trạng thái kết nối thông qua chỉ số kết nối của thiết bị hoặc phần mềm quản lý mạng.Trong khi điều hướng bình thường, nếu các kết nối giữa các thiết bị thường xuyên bị ngắt kết nối (ví dụ, nhiều hơn 3 đến 5 lần mỗi giờ), điều này có thể là do lỗi phần cứng mạng (như hư hỏng cáp,giao diện lỏng lẻo) hoặc nhiễu điện, cho thấy sự ổn định mạng kém.
