NMEA 0183

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

يُعدّ معيار NMEA 0183 مواصفةً كهربائيةً وبياناتيةً مُدمجةً للاتصال بين الأجهزة الإلكترونية البحرية ، مثل أجهزة قياس الأعماق بالصدى ، وأجهزة السونار ، وأجهزة قياس سرعة الرياح ، والبوصلات الجيروسكوبية ، وأجهزة القيادة الآلية ، وأجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS ) ، وأنواع أخرى كثيرة من الأدوات. وقد تمّ تحديده والإشراف عليه من قِبل الرابطة الوطنية للإلكترونيات البحرية (NMEA). وهو يحلّ محلّ معياري NMEA 0180 و NMEA 0182 السابقين . [ 1 ] في التطبيقات البحرية الترفيهية، يجري التخلص التدريجي منه لصالح معيار NMEA 2000 الأحدث ، [ 2 ] [ 3 ] مع أن معيار NMEA 0183 لا يزال هو المعيار المُعتمد في الشحن التجاري.

ملخص

المعيار الكهربائي المستخدم هو EIA-422 ، المعروف أيضًا باسم RS-422، مع العلم أن معظم الأجهزة المزودة بمخارج NMEA-0183 قادرة أيضًا على تشغيل منفذ EIA-232 واحد . يشترط المعيار عزل المدخلات بصريًا، بينما لا يشترط عزل المخارج.

يستخدم معيار NMEA 0183 بروتوكول اتصالات تسلسلي بسيطًا يعتمد على ASCII ، ويحدد كيفية نقل البيانات في "جملة" من "مرسل" واحد إلى عدة "مستقبلين" في الوقت نفسه. وباستخدام موسعات وسيطة، يمكن للمرسل إجراء محادثة أحادية الاتجاه مع عدد غير محدود تقريبًا من المستقبلين، وباستخدام مُضاعِفات الإرسال ، يمكن لأجهزة استشعار متعددة التواصل مع منفذ حاسوب واحد.

على مستوى التطبيق ، يحدد المعيار أيضًا محتويات كل نوع من أنواع الجمل (الرسائل)، بحيث يمكن لجميع المستمعين تحليل الرسائل بدقة.

بينما يحدد NMEA 0183 فقط نقل RS-422، يوجد أيضًا معيار فعلي يتم فيه وضع الجمل من NMEA 0183 في حزم بيانات UDP (جملة واحدة لكل حزمة) وإرسالها عبر شبكة IP.

معيار NMEA هو معيار احتكاري ويُباع بسعر لا يقل عن 2000 دولار أمريكي (باستثناء أعضاء NMEA) اعتبارًا من سبتمبر 2020. [ 4 ] [ 5 ] ومع ذلك، فقد تم استخلاص جزء كبير منه من مصادر عامة. [ 6 ] [ 7 ]

إعدادات UART

معدل الباود النموذجي4800
بتات البيانات8
التكافؤلا أحد
توقف البتات1
مصافحةلا أحد

يوجد نوع مختلف من المعيار يسمى NMEA-0183HS يحدد معدل نقل البيانات 38400. وهذا هو الاستخدام الشائع لأجهزة AIS .

بنية الرسالة

  • جميع البيانات المرسلة عبارة عن أحرف ASCII قابلة للطباعة تتراوح بين 0x20 (مسافة) إلى 0x7e (~).
  • جميع الأحرف المذكورة أعلاه هي أحرف البيانات باستثناء الأحرف المحجوزة (انظر السطر التالي).
  • تُستخدم الأحرف المحجوزة بواسطة NMEA0183 للأغراض التالية:
ASCIIعرافةديسمبريستخدم
<CR>0x0d13إرجاع السطر
<LF>0x0a10تغذية السطر، فاصل النهاية
!0x2133بداية فاصل جملة التغليف
دولار0x2436بداية الفاصل
*0x2a42فاصل التحقق من المجموع الاختباري
،0x2c44فاصل الحقل
\0x5c92فاصل كتلة TAG
^0x5e94فاصل رمزي لتمثيل الأحرف بنظام الست عشري وفقًا لمعيار ISO/IEC 8859-1 (ASCII).
~0x7e126محجوز
  • يبلغ الحد الأقصى لطول الرسائل 82 حرفًا، بما في ذلك  الحرف البادئ $ أو ! والحرف الأخير <LF>.
  • يمكن أن يكون الحرف الأول لكل رسالة إما $ (للرسائل التقليدية المفصولة بحقول) أو  ! (للرسائل التي تحتوي على تغليف خاص).
  • تحدد الأحرف الخمسة التالية المتحدث (حرفان) ونوع الرسالة (ثلاثة أحرف).
  • جميع حقول البيانات التالية مفصولة بفواصل.
  • في حالة عدم توفر البيانات، يظل الحقل المقابل فارغًا (لا يحتوي على أي حرف قبل الفاصل التالي - انظر قسم ملف العينة أدناه).
  • الحرف الأول الذي يلي حرف حقل البيانات الأخير مباشرة هو علامة النجمة، ولكن يتم تضمينها فقط في حالة توفير مجموع التحقق.
  • يُتبع رمز النجمة مباشرةً برمز التحقق، وهو عبارة عن رقم سداسي عشري مكون من خانتين . يُحسب رمز التحقق من خلال عملية XOR الثنائية لرموز ASCII لجميع الأحرف بين رمزي $ و * ، باستثناء الأحرف الموجودة بينهما. وفقًا للمواصفات الرسمية، يُعد رمز التحقق اختياريًا لمعظم جمل البيانات، ولكنه إلزامي لـ RMA و RMB و RMC (وغيرها).
  • <CR><LF>تنتهي الرسالة.

على سبيل المثال، يكون شكل تنبيه الوصول إلى نقطة الطريق كما يلي:

$GPAAM,A,A,0.10,N,WPTNME*32

مثال آخر لرسائل نظام معلومات الطيران الآلي (AIS) هو:

!AIVDM,1,1,,A,14eG;o@034o8sd<L9i:a;WF>062D,0*7D

صيغة جملة NMEA

صُممت NMEA في الأصل لشبكة متعددة النقاط على متن السفن. والطريقة الوحيدة التي يمكن للأجهزة من خلالها معرفة مُرسل الرسالة هي من خلال مُعرّف المُرسل. [ 8 ]

نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS)

قد تستخدم أجهزة استقبال GNSS معرفات المتحدث التالية، اعتمادًا على النظام المحدد المستخدم: [ 8 ] [ 9 ]

تتضمن رسالة NMEA الصادرة من جهاز استقبال GNSS بشكل أساسي "الجمل" التالية في رسالة NMEA: [ 10 ]

جملةوصف
معرف Talker+GGAبيانات نظام تحديد المواقع العالمي الثابتة (الوقت، الموقع ثلاثي الأبعاد، HDOP)
معرف المتحدث + GLLالموقع الجغرافي - خطوط العرض والطول
معرف Talker + GSAدقة تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية (GNSS DOP)، والأقمار الصناعية النشطة، والوضع ثنائي/ثلاثي الأبعاد
معرف المتحدث + GSVأقمار نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) في مجال الرؤية
معرف Talker + RMCالحد الأدنى الموصى به من بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المحددة (الوقت، الموقع ثنائي الأبعاد، السرعة الأرضية والمسار، التاريخ)
معرف المتحدث + VTGالمسار على الأرض والسرعة الأرضية

على سبيل المثال، يجب أن تكون جملة بيانات نظام تحديد المواقع العالمي الثابتة لنظام تحديد المواقع العالمي هي "$GPGGA".

تمديدات الموردين

تُضمّن معظم شركات تصنيع أجهزة تحديد المواقع العالمية (GPS) رسائل خاصة بالإضافة إلى مجموعة NMEA القياسية في منتجاتها لأغراض الصيانة والتشخيص. تبدأ الرسائل الموسعة بـ "$P" (اختصارًا لـ "خاص"). هذه الرسائل الموسعة غير موحدة.

ملف عينة

تُخزَّن محادثات NMEA عادةً كملف نصي ASCII لتسجيل بيانات الموقع. فيما يلي نموذج لملف تم إنشاؤه بواسطة مسجل بيانات GPS من نوع Tripmate 850. تم إنشاء هذا الملف في ليكسليب ، مقاطعة كيلدير ، أيرلندا . مدة التسجيل ثانيتان.

$GPGGA,092750.000,5321.6802,N,00630.3372,W,1,8,1.03,61.7,M,55.2,M,,*76 $GPGSA,A,3,10,07,05,02,29,04,08,13,,,,,1.72,1.03,1.38*0A $GPGSV,3,1,11,10,63,137,17,07,61,098,15,05,59,290,20,08,54,157,30*70 $GPGSV,3,2,11,02,39,223,19,13,28,070,17,26,23,252,,04,14,186,14*79 $GPGSV،3،3،11،29،09،301،24،16،09،020،،36،،،*76 $GPRMC,092750.000,A,5321.6802,N,00630.3372,W,0.02,31.66,280511,,,A*43 $GPGGA,092751.000,5321.6802,N,00630.3371,W,1,8,1.03,61.7,M,55.3,M,,*75 $GPGSA,A,3,10,07,05,02,29,04,08,13,,,,,1.72,1.03,1.38*0A $GPGSV,3,1,11,10,63,137,17,07,61,098,15,05,59,290,20,08,54,157,30*70 $GPGSV,3,2,11,02,39,223,16,13,28,070,17,26,23,252,,04,14,186,15*77 $GPGSV،3،3،11،29،09،301،24،16،09،020،،36،،،*76 $GPRMC,092751.000,A,5321.6802,N,00630.3371,W,0.06,31.66,280511,,,A*45

تُترجم الأسطر الأولى على النحو التالي:

  • GGA: التوقيت العالمي المنسق 09:27:50، الموقع 53°21.6802′ شمالاً 6°30.3372 ′ غرباً / 53.3613367° شمالاً 6.5056200° غرباً / 53.3613367؛ -6.5056200 . تم تحديد الموقع باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) باستخدام 8 أقمار صناعية، HDOP = 1.02. الارتفاع = 61.7 متر فوق مستوى سطح البحر، المسافة من الجيود إلى الإهليلج 55.2 متر.
  • GSA: تم ضبط الجهاز على الوضع التلقائي ثنائي/ثلاثي الأبعاد ويستخدم تحديد الموقع ثلاثي الأبعاد. الأقمار الصناعية المستخدمة هي 10، 07، 05، 02، 29، 04، 08، 13. PDOP = 1.72، HDOP = 1.03، VDOP = 1.38.
  • GSV: (تم حذف بيانات الأقمار الصناعية)
  • RMC: التوقيت العالمي المنسق 09:27:50، الموقع 53°21.6802′ شمالاً 6°30.3372′ غرباً. السرعة فوق الأرض 0.02 عقدة، المسار فوق الأرض 31.66°. التاريخ: 28 مايو 2011.

لاحظ وجود بعض الحقول الفارغة، على سبيل المثال:

  • تفتقر سجلات GSV ، التي تصف الأقمار الصناعية بأنها "مرئية"، إلى حقل نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) للقمر الصناعي 16 وجميع البيانات الخاصة بالقمر الصناعي 36.
  • يحتوي سجل GSA ، الذي يسرد الأقمار الصناعية المستخدمة لتحديد الموقع (الموقع) ويعطي DOP للموقع، على 12 حقلاً لأرقام الأقمار الصناعية، ولكن تم أخذ 8 أقمار صناعية فقط في الاعتبار - لذلك تظل 4 حقول فارغة.

توافق البرامج

يدعم بروتوكول NMEA 0183 العديد من برامج الملاحة ورسم الخرائط. ومن أبرز تطبيقاته:

التعديلات

استمر تحديث معيار NMEA 0183 بشكل منفصل: نُشر الإصدار 4.10 في أوائل مايو 2012، مع وجود خطأ مُشار إليه في 12 مايو 2012. [ 15 ] وفي 27 نوفمبر 2018، صدر تحديثٌ له إلى الإصدار 4.11، الذي يدعم أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية الأخرى غير نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) . [ 16 ] وفي ديسمبر 2023، نشرت NMEA الإصدار 4.30 الذي يحل محل الإصدار 4.11، ويتضمن تحديثاتٍ لمجموعة جمل GNSS بأكملها، مع تحديثاتٍ هامةٍ لواجهة استخدام أنظمة الأقمار الصناعية GPS وGLONASS وGALILEO وBDS وQZSS وNavIC/IRNSS. [ 17 ] [ 18 ]

تاريخ إصدارات NMEA 0183
الإصدار.سنةالتغييراتالمراجع
1.؟؟1983الإصدار الأولي
2.001992الانتقال من RS-232 إلى RS-422
2.011994
2.101995
2.201997
2.301998
3.002000
3.012002
4.002008
4.102012
4.112018
4.302023
تاريخ إصدارات NMEA 0183-HS
الإصدار.سنةالتغييراتالمراجع
1.002000الإصدار الأولي بسرعة 38.4 كيلو باود، والمعروفة باسم "السرعة العالية".
1.012012

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بيتر بينيت (15 سبتمبر 1997). "الأسئلة الشائعة حول الرابطة الوطنية للموسيقى الكهربائية" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 15 فبراير 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أكتوبر 2013 .
  2. ↑ "NMEA 0183 مقابل NMEA 2000" . نوفمبر 2018. مؤرشف من الأصل بتاريخ 19 أغسطس 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أكتوبر 2020 .
  3. ↑ سبيتزر، ستيف. (مايو 2009). "الورقة البيضاء لـ NMEA 2000" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 2021-03-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2020-10-20 .
  4. ↑ "المنشورات والمعايير الصادرة عن الرابطة الوطنية للإلكترونيات البحرية (NMEA) / NMEA 0183" . الرابطة الوطنية للإلكترونيات البحرية. نوفمبر 2008. مؤرشف من الأصل بتاريخ 21 أكتوبر 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أكتوبر 2013 .
  5. ↑ "الرابطة الوطنية للإلكترونيات البحرية - NMEA" . www.nmea.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 31 مارس 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 سبتمبر 2020 .
  6. ↑ ريموند، إريك س. (مارس 2019). "الكشف عن NMEA" .
  7. ↑ ديل ديبريست. "بيانات NMEA" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 20-10-2020 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20-10-2020 .
  8. 1 2 إريك س. ريموند (26-05-2024). "الكشف عن هوية المتحدثين في NMEA" . تم الاسترجاع في 31-05-2024 .
  9. ↑ "NMEA 0183 - معيار ربط الأجهزة الإلكترونية البحرية - رموز تعريف المتحدث" (ملف PDF) . 31 يناير 2020. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 2 سبتمبر 2022.
  10. ↑ دونالد تشوي. "مقدمة إلى بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) NMEA وRTCM" . ص 15. تم الاطلاع عليه بتاريخ 31-05-2024 . 
  11. ↑ "خرائط جوجل لنظام أندرويد" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-10-2013 .
  12. ↑ مارك بالمر (2006-2008). "/sys/kern/tty_nmea.c" . مرجع بي إس دي المتقاطع . أوبن بي إس دي .
  13. ↑ "ObserVIEW - برنامج مجاني لتحليل الاهتزازات" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-10-2022 .
  14. ↑ "وثائق QGIS - تتبع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المباشر" . GitHub . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2024-03-06 .
  15. ↑ "تصحيح رقم 0183 120512" (ملف PDF) . الرابطة الوطنية لمديري الموسيقى (NMEA). مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 17 أبريل 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أكتوبر 2013 .
  16. ↑ «نشرت NMEA نسخة محدثة من معيار NMEA 0183 لأنظمة الأقمار الصناعية العالمية الجديدة» (ملف PDF) . نوفمبر 2018. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 31 يناير 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 يناير 2019 .
  17. ↑ "NMEA 0183 - أحدث إصدار من NMEA 0183 (الإصدار 4.30)" . الرابطة الوطنية للإلكترونيات البحرية (NMEA) - معايير الإلكترونيات البحرية والتدريب والشهادات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 نوفمبر 2025 .
  18. ↑ "NMEA تنشر نسخة جديدة من NMEA 0183 لأنظمة الأقمار الصناعية العالمية الجديدة" (ملف PDF) . يناير 2024.