NMEA 0183

NMEA 0183 (от «National Marine Electronics Association») — стандарт, определяющий текстовый протокол связи морского (как правило, навигационного) оборудования (или оборудования, используемого в поездах) между собой. Стал особенно популярен в связи с распространением GPS-приёмников, использующих этот стандарт.

Общий вид строк в NMEA 0183

• символ «$» или «!» (hex 24 или hex 21)
• 5-буквенный идентификатор сообщения. Первые две буквы — идентификатор источника сообщения, следующие три буквы — идентификатор формата сообщения, согласно протоколу NMEA 0183 определённой версии.
• список данных (буквы, цифры и точки), разделённых запятыми. Если какие-либо данные отсутствуют внутри строки, запятые всё равно ставятся (например «,,»). Некоторые поля в конце строки могут отсутствовать вовсе.
• символ «*».
• восьмибитная XOR-сумма всех символов (включая «,» и «^») в строке между «$» и «*» приведенная к двум ASCII-символам в верхнем регистре для 16-ричного представления байта (0–9, A–F).
• <CR><LF> (hex 0D, hex 0A).

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 есть расширенный стандарт NMEA-0183-HS).

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

NMEA синтаксис

Сообщения начинаются с заголовка. Заголовок делится на две части: ID и тип.

ID - идентификатор источника (Спутниковая система)

ID	Система спутников
GP	GPS
GL	GLONASS
GA	Galileo
BD	BeiDou
GB	BeiDou

Стандарт определяет ID начинающиеся с символа P, как ID для кодирования по усмотрению производителя GNSS приемника

RMC-строка (частный пример)

$GPRMC,hhmmss.sss,A,GGMM.MM,P,gggmm.mm,J,v.v,b.b,ddmmyy,x.x,n,m*hh<CR><LF>

Значение полей:

• «GP» — идентификатор источника; в приведенном примере это GPS, «GL» — ГЛОНАСС, «GA» — Галилео, «GN» — ГЛОНАСС+GPS и т. п.
• «RMC» — «Recommended Minimum sentence C»
• «hhmmss.sss» — время фиксации местоположения по Всемирному координированному времени UTC: «hh» — часы, «mm» — минуты, «ss.sss» — секунды. Длина дробной части секунд варьируется. Лидирующие нули не опускаются.
• «A» — статус: «A» — данные достоверны, «V» — недостоверны.
• «GGMM.MM» — широта. 2 цифры градусов(«GG»), 2 цифры целых минут, точка и дробная часть минут переменной длины. Лидирующие нули не опускаются.
• «P» — «N» для северной или «S» для южной широты.
• «gggmm.mm» — долгота. 3 цифры градусов(«ggg»), 2 цифры целых минут, точка и дробная часть минут переменной длины. Лидирующие нули не опускаются.
• «J» — «E» для восточной или «W» для западной долготы.
• «v.v» — горизонтальная составляющая скорости относительно земли в узлах. Число с плавающей точкой. Целая и дробная части переменной длины.
• «b.b» — путевой угол (направление скорости) в градусах. Число с плавающей точкой. Целая и дробная части переменной длины. Значение равное 0 соответствует движению на север, 90 — восток, 180 — юг, 270 — запад.
• «ddmmyy» — дата: день месяца, месяц, последние 2 цифры года (ведущие нули обязательны).
• «x.x» — магнитное склонение в градусах (часто отсутствует), рассчитанное по некоторой модели. Число с плавающей точкой. Целая и дробная части переменной длины.
• «n» — направление магнитного склонения: для получения магнитного курса магнитное склонение необходимо «E» — вычесть, «W» — прибавить к истинному курсу.
• «m» — индикатор режима: «A» — автономный, «D» — дифференциальный, «E» — аппроксимация, «N» — недостоверные данные (часто отсутствует, данное поле включая запятую отсутствует в старых версиях NMEA).
• «hh» — контрольная сумма.
• <CR> — байт равен 0x0D.
• <LF> — байт равен 0x0A.

Примеры RMC-строки

Пример 1

$GPRMC,125504.049,A,5542.2389,N,03741.6063,E,0.06,25.82,200906,,,*17

Значение полей:

• 12 часов 55 минут 4,049 секунд UTC
• «A» — достоверно
• широта 55° 42,2389', северная
• долгота 37° 41,6063', восточная
• скорость 0,06 узлов
• направление движения 25,82 градуса
• 20 сентября (20)06 года
• магнитное склонение не указано
• направление магнитного склонения не указано
• индикатор режима отсутствует
• контрольная сумма 0x17

Пример 2

$GPRMC,,V,,,,,,,080907,9.6,E,N*31

Значение полей:

• «V» — недостоверно
• 8 сентября (20)07 года
• магнитное склонение восточное, 9,6°
• «N» — недостоверные данные
• контрольная сумма 0x31

Все остальные поля отсутствуют (нет сигнала от спутников).

Пример приёмника

Карманный коммерческий приёмник Garmin eTrex поддерживает обмен следующими строками:

• NMEA 0183 версия 3.0:
  • GPGGA — данные о последнем определении местоположения
  • GPGLL — координаты, широта/долгота
  • GPGSA — DOP (GPS) и активные спутники
  • GPGSV — наблюдаемые спутники
  • GPWPL — параметры заданной точки
  • GPBOD — азимут одной точки относительно другой
  • GPRMB — рекомендуемый минимум навигационных данных для достижения заданной точки
  • GPRMC — рекомендуемый минимум навигационных данных (см. выше)
  • GPRTE — маршруты
  • HCHDG — данные от компаса
• Собственные (проприетарные) строки фирмы Garmin:
  • PGRME — оценка ошибки измерений
  • PGRMM — картографические данные
  • PGRMZ — высота
  • PSLIB — контроль приёма маяков

Ссылки

• Протокол NMEA 0183 Архивная копия от 22 марта 2007 на Wayback Machine (англ.) (неофициальное и неполное описание)
• Неофициальное описание NMEA (англ.)
• Список протоколов NMEA Архивная копия от 4 января 2007 на Wayback Machine (нем.) (англ.)
• LGPL C библиотека для разбора и генерации NMEA протокола Архивная копия от 8 марта 2022 на Wayback Machine
• Библиотека, входящая в стандартную библиотеку языка tcl для работы с NMEA Архивная копия от 12 февраля 2012 на Wayback Machine
• Библиотека с полной поддержкой протокола NMEA 0183 2.0 (C#) Архивная копия от 12 сентября 2020 на Wayback Machine