NMEA 2000 คืออะไร และวิธีการตัดสินคุณภาพการสื่อสารของพฤติกรรม NMEA 2000?

คลิกดูรายละเอียดสินค้า

คํานิยาม
NMEA 2000 เป็นโปรโตคอลมาตรฐานสําหรับการสื่อสารระหว่างเรือและอิเล็กทรอนิกส์ทางเรือมันสร้างขึ้นบนโปรโตคอล NMEA 0183 ก่อนหน้านี้ เพื่อให้มีมาตรฐานการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพและยืดหยุ่นมากขึ้นการปรับตัวให้กับความต้องการทางการทํางานและการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่ซับซ้อนมากขึ้นของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางเรือที่ทันสมัย
สถาปัตยกรรมโปรโตคอล
NMEA 2000 ใช้เทคโนโลยีบัสเครือข่ายบริเวณผู้ควบคุม (CAN) แบัส CAN ถูกพัฒนาขึ้นสําหรับการสื่อสารระหว่างหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) ในอุตสาหกรรมรถยนต์ในการใช้งานทางทะเล, มันให้บริการเชื่อมต่อเครือข่ายที่น่าเชื่อถือและความเร็วสูง. โตโปโลยีเครือข่ายสามารถเป็นบัสเส้น, โครงสร้างต้นไม้, หรือการผสมผสานของทั้งสอง.ความยืดหยุ่นนี้ทําให้อุปกรณ์สามารถเข้าถึงเครือข่ายได้อย่างง่ายดายและปรับตัวให้กับการวางแผนเรือและจํานวนอุปกรณ์ที่แตกต่างกัน.

ตัวอย่างเช่น ในเรือเรือขนาดเล็ก เครื่องนําทาง GPS เครื่องวัดความลึก และอุปกรณ์ติดตามเครื่องยนต์ สามารถเชื่อมต่อกับบัส CAN ได้ง่ายๆ โดยวิธีเชิงเส้นสามารถสร้างเครือข่ายทรงต้นไม้ที่ซับซ้อนมากขึ้น เพื่อเชื่อมต่อเซ็นเซอร์จํานวนมากอุปกรณ์การนําทาง อุปกรณ์การสื่อสาร เป็นต้น

ลักษณะการส่งข้อมูล
ความเร็วสูง:NMEA 2000 มีอัตราการโอนข้อมูลสูงถึง 250 kbps เป็นการปรับปรุงอย่างมากเมื่อเทียบกับโปรโตคอล NMEA 0183 (อัตราการโอน baud สูงสุด 4800bps)ทําให้มันสามารถส่งข้อมูลการนําทางได้อย่างรวดเร็วเช่นตําแหน่งของเรือ ความเร็ว แนวทาง ความลึก ข้อมูลสภาพอากาศ และข้อมูลสถานะของอุปกรณ์ต่างๆข้อมูลตําแหน่งและความเร็วที่อัพเดทอย่างรวดเร็วสามารถส่งระหว่างอุปกรณ์การนําทางและอุปกรณ์เครื่องบินอัตโนมัติได้ทันเวลา ผ่านโปรโตคอล NMEA 2000, รับประกันความแม่นยําของการนําทาง

การสื่อสารหลายอุปกรณ์:มันรองรับหลายอุปกรณ์ในการสื่อสารในเวลาเดียวกัน ในเครือข่าย NMEA 2000 อุปกรณ์จากผู้ผลิตหลายคนที่แตกต่างกันสามารถเชื่อมต่อตราบใดที่อุปกรณ์เหล่านี้สอดคล้องกับมาตรฐาน NMEA 2000เหตุผลคือโปรโตคอลนี้กําหนดกฎที่เหมือนกันสําหรับรูปแบบข้อมูลและการสื่อสาร เช่น เจ้าของเรือสามารถเลือกจากเครื่องมือ GPS, ราดาร์, โซนาร์ และเครื่องบินอัตโนมัติทั้งหมดสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลและทํางานร่วมกันผ่านเครือข่าย NMEA 2000.
รายละเอียดรูปแบบข้อมูล

โปรต็อกอล NMEA 2000 มีกฎระเบียบที่เข้มงวดเกี่ยวกับรูปแบบของข้อมูล ข้อมูลถูกส่งผ่านเครือข่ายในรูปแบบข้อความแต่ละตัวที่มีตัวระบุที่เป็นเอกลักษณ์ที่เรียกว่า PGN-Parameter Group Number. PGN ระบุประเภทและเนื้อหาของข้อความและช่วงจาก 0 ถึง 65535. ตัวอย่างเช่น PGN 129025 ระบุข้อมูลตําแหน่งของเรือ, รวมถึงความยาว, ความกว้าง, ความสูง เป็นต้นPGN 129026 แสดงข้อมูลความเร็วของเรือ, รวมถึงความเร็วที่ดินและความเร็วที่น้ํา. อุปกรณ์สามารถจําและประมวลผลข้อมูลที่ได้รับขึ้นอยู่กับ PGN, ทําให้การแบ่งปันข้อมูลและการปฏิสัมพันธ์ที่แม่นยํา.
สาขาใช้งาน

การเดินเรือและเครื่องบินอัตโนมัติในการนําทางทางทางทะเล โปรต็อกอล NMEA 2000 ทําให้นักนําทาง GPS สามารถส่งข้อมูลตําแหน่ง ความเร็ว แนวทาง และข้อมูลอื่น ๆ ที่แม่นยําไปยังอุปกรณ์อื่น ๆ บนเรือ เช่น จอแสดงแผนที่อิเล็กทรอนิกส์ออโต้ไพล็อต และอื่นๆปิโลตอัตโนมัติสามารถปรับเส้นทางและความเร็วของเรือโดยอัตโนมัติตามข้อมูลนี้ รวมกับเส้นทางที่กําหนดไว้ล่วงหน้าและแผนภูมิอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อบรรลุการนําทางอัตโนมัติเช่น, เมื่อเรือกําลังเดินทางในทะเล นักเดินเรือส่งตําแหน่งของเรือในเวลาจริงไปยังเครื่องบินอัตโนมัติผ่านโปรโตคอล NMEA 2000และเครื่องบินอัตโนมัติจะควบคุมอัตโนมัติมุมของเรือตามข้อมูลนี้และเปรียบเทียบมันกับเส้นทางที่กําหนดไว้ก่อนเพื่อให้เรือเดินทางตามเส้นทางที่ถูกต้อง

วิธีการประเมินคุณภาพการสื่อสารของโปรโตคอล NMEA 2000

ความแม่นยําของการส่งข้อมูล
การตรวจสอบข้อมูลตําแหน่งสําหรับการใช้งานทางทะเล ข้อมูลตําแหน่ง (ความยาวและความกว้าง) เป็นหนึ่งในข้อมูลที่สําคัญที่สุดสามารถกําหนดได้ โดยการเปรียบเทียบข้อมูลตําแหน่งที่นํามาโดยอุปกรณ์นําทางที่สอดคล้องกับ NMEA 2000 หลายเครื่องหากข้อมูลตําแหน่งที่แสดงอยู่อยู่ในช่วงความผิดพลาดที่เหมาะสม (มักจะอยู่ในระยะไม่กี่เมตรถึงหลายสิบเมตร)ขึ้นอยู่กับความแม่นยําของอุปกรณ์และปัจจัยสิ่งแวดล้อม), ความแม่นยําของการส่งข้อมูลสูง เช่น ในสภาพแวดล้อมที่เปิดและมีสัญญาณดี เช่น ท่าเรือ ความผิดพลาดของตําแหน่งของเรือที่แสดงโดยอุปกรณ์สองตัวน้อยกว่า 10 เมตรแสดงว่าการสื่อสารของโปรโตคอลมีคุณภาพที่ดีในการส่งข้อมูลตําแหน่ง.

การตรวจสอบข้อมูลความเร็วและทิศทาง:โดยดูความสอดคล้องของความเร็วและข้อมูลทิศทางเพื่อกําหนด เมื่อเรือแล่นอย่างมั่นคงเป็นต้น) ควรตรงกันหากข้อมูลความเร็วแตกต่างกันมากกว่าช่วงที่กําหนดไว้ (เช่นมากกว่า 10% ของช่วงความเร็วปรับปรุงปกติของเรือ) หรือข้อมูลแนวทางแตกต่างกันอย่างสําคัญ (มากกว่า 5-10 องศา), มันอาจแสดงถึงปัญหาเกี่ยวกับคุณภาพของการสื่อสาร

ความสมบูรณ์แบบของการส่งข้อมูล
การตรวจสอบความสมบูรณ์แบบของข้อความ: ข้อความแต่ละข้อความของโปรโตคอล NMEA 2000 มีรูปแบบและเนื้อหาคงที่, รวมถึงหัวข้อข้อความ, เลขกลุ่มพารามิเตอร์ (PGN), สนามข้อมูล และหางข้อความ.คุณสามารถใช้เครื่องมือติดตามเครือข่ายมืออาชีพหรือฟังก์ชันวินิจฉัยของอุปกรณ์เพื่อตรวจสอบว่าข้อความที่ได้รับสมบูรณ์ตัวอย่างเช่น หากข้อความที่มีข้อมูลความลึกของเรือ (PGN 129029) มีส่วนที่หายไปของสนามข้อมูล (เช่นส่วนจํานวนที่สําคัญของค่าความลึก)การส่งข้อมูลไม่สมบูรณ์ และคุณภาพการสื่อสารไม่ดี.

การประเมินอัตราการสูญเสียข้อมูล สถิติการสูญเสียข้อมูลในช่วงการส่งข้อมูลที่ยาวนานอุปกรณ์ติดตามเครือข่ายที่ทันสมัยหรือโปรแกรมบางส่วนสามารถบันทึกจํานวนของข้อมูลที่สูญเสียและปริมาณของข้อมูลที่สูญเสียโดยทั่วไปอัตราการสูญเสียข้อมูลควรต่ํากว่าขั้นต่ําบางอย่างเช่น ในการนําทางปกติ ถ้าอัตราการสูญเสียข้อมูลเกิน 1% การใช้งานปกติของอุปกรณ์อาจได้รับผลกระทบและคุณภาพการสื่อสารต้องตรวจสอบเพิ่มเติม.

อัตราการโอนข้อมูลและเวลาจริง
การทดสอบอัตรา:การใช้อุปกรณ์ทดสอบเครือข่ายมืออาชีพในการวัดอัตราการโอนข้อมูลของเครือข่าย NMEA 2000 ความเร็วสูงสุดในทฤษฎีคือ 250kbps และในการใช้งานจริงถึงแม้ว่ามันอาจไม่ถึงขั้นสูงสุดนี้ เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น ผลงานของอุปกรณ์และภาระของเครือข่ายเช่น ในเครือข่ายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเรือขนาดกลาง (รวม GPS, ราดาร์, ติดตามเครื่องยนต์และอุปกรณ์อื่น ๆ)อัตราการส่งข้อมูลควรจะสามารถทําให้มั่นคงอยู่ที่ประมาณ 100-200kbps เพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลต่าง ๆ (สถานที่ในเวลาจริง), ความเร็ว, สถานะอุปกรณ์, ฯลฯ)

การตรวจจับในเวลาจริง:สังเกตว่าข้อมูลมีการอัพเดทในเวลา เช่น สําหรับข้อมูลตําแหน่งของเรือ เมื่อเรือเดินทางด้วยความเร็วสูง (เช่น 15-20 ปม)ข้อมูลตําแหน่งควรมีการอัพเดททุกๆ กี่วินาที (มักจะเป็น 1-5 วินาที) เพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์นําทางและอุปกรณ์เครื่องบินอัตโนมัติสามารถทํางานได้ตามข้อมูลล่าสุดหากความช้าในการอัพเดทข้อมูลมีขนาดใหญ่กว่า 2 เท่าของระยะเวลาอัพเดทปกติ มันอาจเกิดจากอัตราการสื่อสารที่ไม่เพียงพอหรือความจุกจูงของเครือข่ายซึ่งจะส่งผลกระทบต่อคุณภาพการสื่อสาร.

ความมั่นคงของเครือข่ายและความสามารถต่อต้านการแทรกแซง
ความมั่นคงของการเชื่อมต่อเครือข่าย:ตรวจสอบว่าการเชื่อมต่อเครือข่ายระหว่างอุปกรณ์ถูกตัดต่อเนื่องหรือไม่ คุณสามารถตรวจสอบสถานะการเชื่อมต่อผ่านตัวชี้สัญญาณการเชื่อมต่อของอุปกรณ์หรือโปรแกรมบริหารเครือข่ายระหว่างการเดินเรือปกติ, หากการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ถูกตัดต่อกันบ่อย (เช่นมากกว่า 3 ถึง 5 ครั้งต่อชั่วโมง)อินเตอร์เฟซอ่อน (loose interfaces) หรือการรบกวนไฟฟ้า, แสดงถึงความมั่นคงของเครือข่ายที่ไม่ดี