Протокол NMEA

NMEA (от «National Marine Electronics Association» Национальная Ассоциация Морской Электроники) — стандарт, определяющий текстовый протокол связи морского (как правило, навигационного) оборудования (или оборудования, используемого в транспорте) между собой. NMEA стал особенно популярен в связи с распространением GPS/GLONASS-приёмников, использующих этот стандарт.

Ассоциация NMEA разработала специальный протокол для поддержания совместимости морского навигационного оборудования различных производителей. Этот протокол описывает не только данные, полученные с GPS приемников, но и информацию от сонаров, радаров, электронных компасов, барометров и других навигационных устройств, использующихся на морских судах.

Интерфейс обмена данными большинства GPS приемников реализован в соответствии с этой спецификацией. Основные навигационные программы, которые обеспечивают отображение данных в реальном времени, поддерживают и «понимают» NMEA протокол. Эти данные содержат полные навигационные пакеты GPS приемника – координаты, высоту, время и скорость. Все NMEA сообщения состоят из последовательного набора данных, разделенных запятыми. Каждое отдельное сообщение не зависит от других и является полностью «завершенным». NMEA сообщение включает заголовок, набор данных, представленных ASCII символами, и поле «чек-суммы» для проверки достоверности переданной информации.

С момента создания, NMEA протокол претерпел несколько модификаций, связанных с добавлением новых полей и сообщений. Текущей версией, которую поддерживают большинство приемников, является версия 2.3, хотя уже опубликовано описание новой версии 4.11. Полная спецификация NMEA сообщений отсутствует в свободном доступе и ее нельзя официально скачать в электронном виде.

Отдельные ее разделы, общее описание NMEA протокола и наиболее популярных сообщений можно найти на сайтах производителей оборудования. Официально приобрести полную NMEA документацию можно на сайте www.nmea.org.

Протокол NMEA 0183

Заголовок стандартных NMEA сообщений состоит из 5 символов, из которых два первых определяют тип сообщения, а оставшиеся три – его название. Например, все GPS NMEA сообщения имеют префикс «GP». Сообщения, которые не описаны в спецификации NMEA, но реализованы в GPS приемниках в соответствии с общими правилами, имеют префикс «Р», дополненный тремя символами, уникальными для каждой компании. Например, «собственные» NMEA сообщения Garmin имеют префикс «PGRM», Magellan – «PMGN»
Каждое NMEA сообщение начинается с «$», заканчивается «n» («перевод строки») и не может быть длиннее 80-и символов. Все данные содержаться в одной строке и отделены друг от друга запятыми. Информация представлена в виде ASCII текста и не требует специального декодирования. Если данные не умещаются в выделенные 80 символов, то они «разбиваются» на несколько NMEA сообщений.

Такой формат позволяет не ограничивать точность и количество символов в отдельных полях данных. Например, дробная часть значения координат может быть представлена 3 или 4 знаками после запятой, но это никак не должно повлиять на работу программного обеспечения, которые выделяет нужные данные из сообщения по номеру поля. В конце каждого NMEA сообщения содержится поле «чек-суммы», отделенное от данных символом «*». При необходимости оно может использоваться для проверки целостности и достоверности каждого принятого сообщения.

NMEA протокол поддерживает не только исходящие, но и входящие сообщения, с помощью которых, например, можно обновить или добавить путевые точки маршрута. Эти сообщения должны быть сформированы в строгом соответствии с форматом NMEA, в противном случае, они будут просто проигнорированы GPS приемником. Стоит отметить, что не все навигационные программы и модели приемников поддерживают этот режим, так как используют для загрузки точек и маршрутов фирменные протоколы производителей – Garmin, Magellan и т.д.

Максимальная длина сообщения ограничена 82 символами (NMEA 0183 rev 3.0). Стандарт описывает более 250 идентификаторов NMEA-последовательностей. Стандарт определяет скорости обмена данными в 4800 бод. (Для скоростей в 38400 бод и выше существует расширенный стандарт NMEA-0183-HS).

Протокол позволяет добавлять собственные идентификаторы последовательностей, что часто используется производителями для передачи дополнительной информации о работе устройства.

Дополнительные подключения устройств NMEA 0183

На кабеле передачи данных NMEA 0183 имеются четыре встроенных входных порта (RX) и два встроенных выходных порта (TX). К каждому встроенному порту RX можно подключить по одному устройству NMEA 0183 для передачи данных на устройство (например, приемник GLONASS), а к каждому встроенному порту TX можно параллельно подключить до трех устройств NMEA 0183 для получения данных, выводимых этими устройствами. Согласно стандарту NMEA 0183, каждый порт RX и TX имеет два контакта с маркировкой A (+) и B (-). Соответствующие контакты A (+) и B (-) каждого встроенного порта должны быть подключены к контактам A (+) и B (-) устройства, совместимого с NMEA 0183.

Информацию по определению выходных и входных проводов приводятся в инструкциях по установке устройства, совместимого с NMEA 0183. При прокладке кабеля на протяженных участках рекомендовано использовать экранированную витую пару типа 28 AWG.

• Для двухстороннего обмена данными с устройством NMEA 0183 встроенные порты на кабеле передачи данных NMEA 0183 не подключаются. Например, если вход устройства, совместимого с NMEA, подключается к встроенному выходному порту 1 на кабеле передачи данных, то вы можете подключить выходной порт устройства, совместимого с NMEA 0183, к любому из встроенных входных портов (порту 1, 2, 3 или 4) на кабеле.
• Провода заземления кабеля передачи данных и устройства, совместимого с NMEA 0183, должны быть подключены к общему заземлению.
• Перечень допустимых сообщений, которые могут вводиться и выводиться устройством, приводятся в технической документации радиостанции и навигационного устройства.

КОНТАКТЫ ВХОДА/ВЫХОДА NMEA 0183 на радиостанциях ICOM

Коричневый: Talker B (Data-L), NMEA In (-)

Белый: Talker A (Data-H), NMEA In (+)
Подключаются линии NMEA In от ПК или навигационного оборудования, совместимого с NMEA 0183 (версии 2.0 и выше, последовательности DSC, DSE) для приема навигационных данных от других судов.

Зеленый: Listener B (Data-L), NMEA Out (-)

Желтый: Listener A (Data-H), NMEA Out (+)
Подключается GPS/GLONASS приемник для индикации навигационных данных.
Необходимо использование GPS приемника формата NMEA0183 версии 2.0 и выше (с форматными последовательностями RMC, GGA, GNS, GLL и VTG). Перечень подходящих моделей GPS/GLONASS приемников можно получить у официального дилера ICOM.

Последняя версия стандарта NMEA 0183 имеет номер 4.11 и опубликована в ноябре 2018.

По состоянию на 2019 год следующее оборудование ICOM соответствует спецификациям NMEA 0183:
Icom IC-M504
Icom IC-M506
ICOM MR1010R2

Протокол NMEA 2000

NMEA 2000 — относительно новый стандарт связи морского навигационного оборудования. Протокол был принят в 2000 году.

NMEA 2000 (IEC 61162-3) является сетевым протоколом верхнего уровня, использующим стандарт передачи Controller Area Network (CAN). Этот протокол в отличие от использовавшегося ранее NMEA 0183 (IEC 61162-1) позволяет объединить множество приборов в одну сеть и передавать информацию одновременно. Для подключения используются, как правило, разъёмы стандартов Mini-c и Micro-c. Кроме того, NMEA 2000 предусматривает применение специальных кабелей стандарта DeviceNet.

Это 4-жильный кабель состоящих из 2 пар проводов разного сечения. Одна пара используется для питания, вторая пара для обмена данными.

Контакт	Сигнал	Описание	Цвет изоляции
1	Shield	Оплетка	без изоляции
2	NET-S	«+» питание	красный
3	NET-C	«0» питание	чёрный
4	NET-H	Высокий уровень	белый
5	NET-L	Низкий уровень	синий

Особенности реализации протокола NMEA 2000

При наличии на судне сети NMEA 2000 она должна изначально быть подключена к источнику бортового питания. Не подключайте кабель питания NMEA 2000 к существующей сети NMEA 2000, поскольку к сети NMEA 2000 может быть только один источник питания.

При прокладке кабеля питания NMEA 2000 его необходимо подключать к тумблеру зажигания судна или через другой встроенный переключатель. Устройства NMEA 2000 разряжают аккумулятор при подключении к нему кабеля питания напрямую. Устройство может подключаться к судовой сети NMEA 2000 для обмена данными с совместимыми устройствами, например, с GPS/GLONASS-антенной или VHF-радиостанцией ICOM. Кабели и разъемы NMEA 2000, входящие в комплект поставки, позволяют подключить устройство к уже установленной сети или создать новую базовую сеть NMEA 2000 при необходимости. Если трансивер ICOM подключен одновременно к устройствам NMEA 0183 и NMEA 2000, то устройство NMEA 2000 будет иметь более высокий приоритет.

Последняя версия NMEA 2000 имеет номер 3.101 и опубликована в марте 2016.

Морское оборудование ICOM

Японская корпорация ICOM является одним из ведущих в мире производителей морских радиостанций и прочего навигационного оборудования.

Начиная с 1984 года, Icom получила множество наград от ассоциации морского оборудования NMEA Marine Radio Awards. Например, радиостанция ICOM IC-M605 получила диплом NMEA Award 2019 в категории “Лучшая морская УКВ радиостанция” (Best VHF Marine Radio).

Большинство морских радиостанций ICOM соответствуют требованиям стандарта NMEA 0183.

По состоянию на 2019 год следующее оборудование ICOM соответствует спецификациям NMEA2000:
ICOM IC-M506
ICOM IC-M605
ICOM MXP 5000