NMEA 0183

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NMEA 0183 ist ein Standard für die Kommunikation zwischen Navigationsgeräten auf Schiffen, der von der National Marine Electronics Association (NMEA) definiert wurde und auch für die Kommunikation zwischen GPS-Empfänger und PCs sowie mobilen Endgeräten genutzt wird. Er besteht aus einer RS422-Schnittstelle und einer Definition von Datensätzen.

Die erste Version des nicht öffentlichen Standards wurde im März 1983 freigegeben; aktuell ist die im Juni 2012 erschienene Version 4.10, sowie die High-Speed Erweiterung NMEA 0183-HS (High Speed) V 1.01, jedoch ist die Version 3.01 vom Januar 2002 nach wie vor weit verbreitet. NMEA 2000 ist wenig verbreitet und setzt auf dem CAN-Bus auf.

Schnittstelle[Bearbeiten]

Als Schnittstelle wird die RS422-Schnittstelle empfohlen, eine Benutzung der RS-232-Schnittstelle ist jedoch zulässig. Es sind folgende Parameter für die Schnittstelle definiert:

Seit der Version 3.01 umfasst der Standard die Erweiterung NMEA 0183-HS (Version 1.0). Sie definiert einen Hochgeschwindigkeitsmodus, der die Kommunikation zwischen Empfangseinheit und Endgerät mit 38.400 Baud erlaubt, und häufig für AIS Daten verwendet wird.

Einige Geräte arbeiten jedoch auch mit 9600 Baud.

Datensätze[Bearbeiten]

Bei den NMEA-Daten handelt es sich um ASCII-basierte Datensätze, die jeweils 80 druckbare Zeichen umfassen können. Jeder Datensatz wird durch eine Kombination aus Wagenrücklauf und Zeilenvorschub abgeschlossen (<CR><LF>).

Der Anfang eines Datensatzes wird durch ein „$“ oder „!“ markiert. Nach diesem Startzeichen folgt die Geräte-ID (normalerweise zwei Zeichen) und die Datensatz-ID (meist drei Zeichen) als eine Zeichenkette. Darauf folgen, jeweils durch Kommata getrennt, die Datenfelder gemäß der Datensatzdefinition. Optional kann zusätzlich eine durch ein „*“ abgetrennte hexadezimale Prüfzahl angehängt werden. Diese wird durch die XOR-Verknüpfung der ASCII-Werte aller Zeichen zwischen dem $ und dem * errechnet.

Beispiel:

$SDDBT,22.3,f,6.8,M,3.7,F*3F<cr><lf>

Geräte-IDs[Bearbeiten]

ID Bedeutung
AG Autopilot - General
AP Autopilot - Magnetic
CC Computer - Programmed Calculator (outdated)
CD Communications - Digital Selective Calling (DSC)
CM Computer - Memory Data (outdated)
CS Communications - Satellite
CT Communications - Radio-Telephone (MF/HF)
CV Communications - Radio-Telephone (VHF)
CX Communications - Scanning Receiver
DE DECCA Navigation
DF Direction Finder
EC Elektronische Seekarte (ECDIS)
EP Emergency Position Indicating Beacon (EPIRB)
ER Engine Room Monitoring Systems
GA Galileo
GL GLONASS
GN kombinierte Positionslösung mehrerer GNSS
GP Global Positioning System (GPS)
HC Heading - Magnetic Compass
HE Heading - North Seeking Gyro
HN Heading - Non North Seeking Gyro
II Integrated Instrumentation
IN Integrated Navigation
LA Loran A
LC Loran C
MP Microwave Positioning System (outdated)
OM OMEGA Navigation System
ID Bedeutung
OS Distress Alarm System (outdated)
P proprietäre Erweiterungen
PF FLARM
RA RADAR and/or ARPA
SD Sounder, Depth
SN Electronic Positioning System, other/general
SS Sounder, Scanning
TI Turn Rate Indicator
TR TRANSIT Navigation System
VD Velocity Sensor, Doppler, other/general
DM Velocity Sensor, Speed Log, Water, Magnetic
VW Velocity Sensor, Speed Log, Water, Mechanical
WI Weather Instruments
YC Transducer - Temperature (outdated)
YD Transducer - Displacement, Angular or Linear (outdated)
YF Transducer - Frequency (outdated)
YL Transducer - Level (outdated)
YP Transducer - Pressure (outdated)
YR Transducer - Flow Rate (outdated)
YT Transducer - Tachometer (outdated)
YV Transducer - Volume (outdated)
YX Transducer
ZA Timekeeper - Atomic Clock
ZC Timekeeper - Chronometer
ZQ Timekeeper - Quartz
ZV Timekeeper - Radio Update, WWV (Zeitzeichensender) oder WWVH


Die ID „P“ wird für proprietäre Erweiterungen verwendet. Auf das „$P“ folgt ein aus drei Zeichen bestehender Herstellercode[1], die herstellerspezifischen Daten und die Prüfzahl mit vorgestelltem „*“. Letztere wird, entgegen der Festlegung im NMEA Standard, oft auch nicht verwendet.

Beispiel:

$PSRFTXT,WAAS Enable<cr><lf>

Einheiten und Datenformate[Bearbeiten]

Dezimalzahlen

Dezimaltrennzeichen ist der Punkt (".")

Position

Die von NMEA 0183 verwendeten Positionsdaten basieren auf dem World Geodetic System 1984 (WGS84). Bei WGS84 handelt es sich um ein der Erdoberfläche angenähertes Referenzellipsoid, das die geodätische Grundlage des Global Positioning Systems (GPS) darstellt. NMEA 0183 benutzt folgende Positionsdaten-Notation innerhalb der Datensätze:

XXYY.ZZZZ für die geographische Breite und XXXYY.ZZZZ für die geographische Länge

Das einem Positionsdatum folgende Datenfeld enthält die Achsenrichtung der geographischen Koordinate (E, W, S oder N für östliche bzw. westliche Länge oder südliche bzw. nördliche Breite). Die Anzahl der Dezimalstellen für die Minutenangabe kann variieren. Die Überführung der NMEA-Notation in Grad, Minuten und Sekunden erfolgt nach folgendem Schema:

XXYY.ZZZZ ⇒ XX°YY'(0.ZZZZ * 60)"

Zum Erhalt von Grad-Werten kann folgende Formel verwendet werden:

XXYY.ZZZZ ⇒ XX° + (YY.ZZZZ / 60)°
Zeit

Uhrzeiten werden in UTC angegeben, jeweils zweistellig die Werte für Stunde, Minute und Sekunde aneinandergereiht:

HHMMSS

Sekunden können auch mit Dezimalstellen angegeben werden:

HHMMSS.ss
Datum

Das Datum wird immer mit Tag, Monat und Jahr angegeben, jeweils zweistellig und in dieser Reihenfolge.

DDMMYY

Recommended Minimum Sentence C (RMC)[Bearbeiten]

Jeder GNSS-Empfänger muss mindestens den Recommended Minimum Sentence C (empfohlener Mindestdatensatz C, RMC) Datensatz ausgeben können, maximal alle zwei Sekunden. Er folgt folgendem Aufbau:

Seit NMEA In 2.3, wurden folgende Sätze um ein Feld erweitert (APB, BWC, BWR, GLL, RMA, RMB, RMC, VTG, WCV und XTE) das die Signalintegritätsinformation laut FAA darstellt. ("F" in untenstehender Tabelle)


$GPRMC,162614,A,5230.5900,N,01322.3900,E,10.0,90.0,131006,1.2,E,A*13
$GPRMC,HHMMSS,A,BBBB.BBBB,b,LLLLL.LLLL,l,GG.G,RR.R,DDMMYY,M.M,m,F*PP
Symbol Bedeutung
HHMMSS
oder
HHMMSS.SSS
Zeit (UTC)
A Status (A für OK, V bei Warnungen)
BBBB.BBBB Breitengrad
b Ausrichtung (N für North, nördlich; S für South, südlich)
LLLLL.LLLL Längengrad
l Ausrichtung (E für East, östlich; W für West, westlich)
GG.G Geschwindigkeit über Grund in Knoten
RR.R Kurs über Grund in Grad bezogen auf geogr. Nord
DDMMYY Datum (Tag Monat Jahr)
M.M magnetische Abweichung (Ortsmissweisung)
m Vorzeichen der Abweichung (E oder W)
F Signalintegrität :
A = Autonomous mode, 
D = Differential Mode, 
E = Estimated (dead-reckoning) mode
M = Manual Input Mode
S = Simulated Mode
N = Data Not Valid
PP hexadezimale Darstellung der Prüfsumme
(Die Prüfsumme ergibt sich durch eine XOR-Verknüpfung aller Daten-Bytes zwischen (jeweils exklusive) dem Dollar-Zeichen '$' und dem Stern '*'.)

Datum Reference (DTM)[Bearbeiten]

$GPDTM,GGG,R,BBBB.BBBB,b,LLLLL.LLLL,l,H,D*PP
Symbol Bedeutung
GGG Geodätisches Datum (Bezugssystem) der Positionsdaten:
  • W84 – WGS84
  • W72 – WGS72
  • S85 – SGS85
  • P90 – PE90
  • 999 – Benutzerdefiniert
  • IHO Format
R Regionales Datumformat
BBBB.BBBB Breitengrad
b Ausrichtung des Breitengrades
LLLLL.LLLL Längengrad
l Ausrichtung des Längengrades
H Höhe (immer leer bzw. null)
D Datum im angegebenen Bezugssystem
PP Prüfsumme

Global Positioning System Fix Data (GGA)[Bearbeiten]

Dieses Format enthält die wichtigsten Angaben zur Position und deren Genauigkeit (beispielsweise die Anzahl der Satelliten), Höhe über Meeresoberfläche und andere Informationen.

$GPGGA,HHMMSS.ss,BBBB.BBBB,b,LLLLL.LLLL,l,Q,NN,D.D,H.H,h,G.G,g,A.A,RRRR*PP
Symbol Bedeutung
HHMMSS.ss aktuelle Uhrzeit (UTC)
BBBB.BBBB Breitengrad in Grad und Minuten (ddmm.mmmmmm)
b Ausrichtung des Breitengrades (Nord oder Süd)
LLLLL.LLLL Längengrad in Grad und Minuten (dddmm.mmmmmm)
l Ausrichtung des Längengrades (East oder West)
Q GPS-Qualität:
  • 0 für ungültig
  • 1 für GPS fix
  • 2 für DGPS fix
  • 6 für geschätzt (nur bei NMEA-0183 ab Version 2.3)
NN Anzahl der benutzten Satelliten (00 − 12)
D.D horizontale Abweichung (dilution of precision)
H.H Höhe der Antenne über Geoid oder MSL (mean sea level)
h Einheit der Antennenhöhe (Meter)
G.G geoidal separation
g Einheit der geoidal separation (Meter)
A.A Alter des DGPS-Datensatzes
RRRR DGPS-Referenzstation (0000 bis 1023)
PP Prüfsumme

Alternativen[Bearbeiten]

Referenzen[Bearbeiten]

  1. http://www.nmea.org/Assets/011309-0183_manufacturer_codes.pdf

Weblinks[Bearbeiten]