NMEA 2000 プロトコルの通信品質を判断するには?

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定義
NMEA 2000 は,船舶と海洋電子機器の間の通信のための標準プロトコルである.National Marine Electronics Association (NMEA-National Marine Electronics Association) によって開発された.より効率的で柔軟な通信標準を提供するために,以前のNMEA 0183プロトコルに基づいています.近代的な海軍の電子機器の 機能とデータ交換の要求が 複雑になってきていることに 適応する.
プロトコルアーキテクチャ
NMEA 2000は,コントローラエリアネットワーク (CAN) バス技術に基づいています.CAN バスは,当初,自動車産業における電子制御ユニット (ECU) の間の通信のために開発されました.海洋用途ネットワークトポロジーは,線形バス,ツリー構造,または両方の組み合わせである.この柔軟性は,機器がネットワークに簡単にアクセスし,異なる船舶の配置と機器番号に適応することを可能にします.

例えば小さなヨットでは,GPSナビゲーター,深度計,エンジンモニタリングデバイスは,単純に線形に CANバスに接続できます.より複雑な木状のネットワークが 複数のセンサーを接続するために構築できます,ナビゲーション機器,通信機器など

データ転送の特徴
高速:NMEA 2000は,最大250kbpsのデータ転送速度を有し,NMEA 0183プロトコル (最大4800bpsのボード速度) に比べて大きな改善である.この装置は,大量のナビゲーションデータを迅速に送信できます.船舶の位置,速度,航向,深さ,気象情報,さまざまな機器の状態情報など迅速に更新された位置と速度データは,NMEA 2000プロトコルを通じて,ナビゲーション機器とオートパイロット機器の間に間に合って送信できます.航路の正確性を確保する.

複数のデバイスとの通信:複数のデバイスが同時に通信することをサポートする.NMEA 2000ネットワークでは,いくつかの異なるメーカーからのデバイスが接続できます.これらの装置がNMEA 2000規格に準拠している限りこのプロトコルは,データ形式と通信に関する統一された規則を設定しているからです.例えば,船主は,GPS,レーダー,ソナー,自動パイロット機器のさまざまなブランドから選択することができます.NMEA 2000 ネットワークを通じてデータを交換し,協力できる.
データ形式の仕様

NMEA 2000 プロトコルには データのフォーマットに関する厳格な規制があります. データは メッセージの形でネットワークを通じて送信されます.それぞれがPGN-パラメータグループ番号と呼ばれるユニークな識別子. PGN はメッセージの種類と内容を識別し,0 から 65535 までの範囲です.例えば,PGN 129025 は,経度,緯度,高度などを含む船舶の位置情報を示します.PGN 129026 船舶の速度情報を表示するこの装置は,PGNに基づいて受信されたデータを認識し処理し,正確なデータ共有と相互作用を可能にします.
適用分野

海上ナビゲーションと自動パイロット:海上航海では,NMEA 2000プロトコルは,GPSナビゲーターが,正確な位置,速度,方向,その他の情報を,電子地図ディスプレイなどの船上の他の機器に送信できるようにします.自動操縦機など自動操縦機は,この情報に基づいて,自動航海を実現するために,事前に設定されたルートと電子地図と組み合わせて,船のコースと速度を自動的に調整することができます.例えば船舶が海を航行しているとき,ナビゲーターはNMEA 2000プロトコルを介して船舶のリアルタイム位置を自動パイロットに送信します.自動パイロットはこの情報に従って船の輪の角度を自動的に制御し,それを事前に設定されたコースと比較します,船が正しいコースに沿って移動するように.

NMEA 2000 プロトコルの通信品質を判断するには?

データ送信精度
位置情報の検証:航海用途では位置情報 (経度と緯度) が最も重要なデータの一つです.これは,複数のNMEA 2000準拠ナビゲーション装置が提供する位置情報を比較することによって決定することができます.位置情報が合理的な誤差範囲 (通常は数メートルから数十メートル以内) にある場合,機器の精度と環境要因によって)例えば,港のような開かれた環境で信号が良く,両装置が表示する船の位置の誤差は10メートル未満です.位置データを送信する際のプロトコルの通信が良好であることを示す.

速度とコースデータの検証:速度とコースのデータの一貫性を調べて判断する. 船舶が安定して航行しているとき,異なる機器 (船上のレーダー,ログ,など) が一致するはずです.速度データは一定の範囲以上 (船の通常の速度変動範囲の10%以上など) 異なる場合,またはコースデータは著しく異なる場合 (5-10度以上)コミュニケーションの質に問題があることを示します.

データ送信の完全性
メッセージ整合性チェック: NMEA 2000 プロトコルの各メッセージは,メッセージヘッダー,パラメータグループ番号 (PGN),データフィールド,メッセージテールを含む固定形式と内容を有します.受信されたメッセージが完全かどうかを確認するために,プロのネットワークモニタリングツールまたはデバイスの診断機能を使用することができます例えば,船舶深度情報 (PGN 129029) を含むメッセージがデータフィールドの一部 (深度値の重要な数値部分など) を欠けている場合,データ送信が不完全で通信品質が悪い.

データ損失率の評価: 長期間のデータ送信期間中のデータ損失の統計いくつかの先進的なネットワークモニタリング機器やソフトウェアは,失われたデータの数と失われたデータの量を記録することができます一般的には,データ損失率は一定の限界値以下でなければならない.例えば,通常のナビゲーションでは,データ損失率が1%を超えると,機器の正常な使用が影響を受ける可能性があります.コミュニケーションの質をさらにチェックする必要があります.

データ転送速度とリアルタイム
速度のテスト:NMEA 2000 ネットワークのデータ転送速度を測定するためにプロのネットワークテスト機器を使用します.理論上最大速度は 250kbpsで,実用的なアプリケーションでは,デバイスの性能やネットワーク負荷などの要因によりこの最大値に達しない場合もあります例えば,中規模の海上電子機器ネットワーク (GPS,レーダー,エンジンモニタリングその他の機器を含む) では,数据転送速度は約100~200kbpsで安定し,様々なデータ (リアルタイム位置) が速さ,設備の状態など) がタイムリーに送信できます.

リアルタイム検出:データが時間通りに更新されているか観察します.例えば,船が高速で移動している時 (15-20ノットなど) の船舶の位置データについては,位置情報は,ナビゲーション機器と自動パイロット機器が最新の情報に従って動作できるように,数秒ごとに (通常1〜5秒) 更新する必要があります.データ更新の遅延が大きい場合,通常の更新期間2倍以上は,通信速度の不足やネットワークの混雑によるものかもしれません.コミュニケーションの質に影響を与える.

ネットワークの安定性と干渉防止能力
ネットワーク接続の安定性:デバイス間のネットワーク接続が頻繁に中断されているかどうかを確認します. デバイスの接続指標またはネットワーク管理ソフトウェアを使用して接続状態を確認できます.通常の航海中にデバイス間の接続が頻繁に切断される場合 (例えば,1時間あたり3回から5回以上),これはネットワークハードウェアの故障 (ケーブル損傷,緩いインターフェース) または電気干渉ネットワークの安定性が悪いことを示しています