National Marine Electronics Association

Die National Marine Electronics Association (NMEA) ist eine US-amerikanische Vereinigung von Elektronikherstellern und -händlern der Schifffahrtsindustrie. Die Vereinigung wurde 1957 gegründet und 1969 als Gesellschaft eingetragen. Ihre Hauptziele sind die Förderung von Standards und technischen Entwicklungen in der Marineelektronik sowie die technische Weiterbildung ihrer Mitglieder.

Standards

Der NMEA-Standard ist ein Übertragungsstandard im maritimen Bereich, der in verschiedenen Versionen vorliegt. Hauptanwendung ist hierbei die Weitergabe von Positionsdaten eines weltweiten Navigationssatellitensystems (auch kurz: GNSS) an andere Geräte.

Die erste Fassung NMEA 0180 von 1980 definierte eine Übertragung mit 1200 Baud, die Versionen 0182 (1982 erschienen) und 0183 (von 1983) mit 4800 Baud. Die Versionen vor 0183 haben nur noch eine historische Bedeutung. Mit den neuesten Änderungen im Standard wurde die Rückwärtskompatibilität zu älteren Fassungen teilweise aufgegeben, Version 0183-2.3 ist nicht mehr vollständig kompatibel zu alten Geräten.

Im Standard 0183 wird zwischen Geräten, die Daten senden („talker“) und Geräten, die Daten empfangen („listener“) unterschieden. Während ein Sender mehrere Empfänger versorgen kann, ist für die Verwendung mehrerer Sender für gemeinsame Empfänger ein sogenannter Multiplexer notwendig. Die Datenübertragung läuft in kleinen Dateneinheiten, den sogenannten „sentences“ also Datensätzen. Jeder Datensatz darf 80 Zeichen nicht überschreiten.

Eine weitere Entwicklung ist der NMEA 2000 Standard, der dem CAN-BUS entspricht, allerdings nicht weit verbreitet ist. Einer der Gründe hierfür ist die große Verbreitung von Geräten, die NMEA 0183 unterstützen. Vorteile des neuen Standards sind die Plug and Play-Kompatibilität und die deutlich höhere Datenübertragungsrate.

NMEA 0183 Datenformat

Hauptartikel: NMEA 0183

Jedes NMEA Gerät muss mindestens den RMC (Recommended Minimum Sentence C) Datensatz ausgeben.
Der Satz wird im ASCII-Zeichensatz mit 4800 Baud ausgegeben und hat folgendes Format:
$GPRMC,hhmmss.ss,A,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x.x,x.x,ddmmyy,x.x,a*hh<CR><LF>

hhmmss.ss = Zeit (UTC)
A = Status (A=OK, V=Warnung)
llll.ll = Breite (engl. latitude)
a = N oder S
yyyyy.yy = Länge (engl. longitude)
a = E oder W
x.x = Geschwindigkeit in Knoten
x.x = Richtung in Grad
ddmmyy = Datum
x.x = Magnetische Abweichung
a = E oder W
hh = Checksumme

Checksumme
Alle Zeichen zwischen dem Startzeichen „$“ und dem „*“ werden exclusiv oderiert (XOR).
Das Ergebnis wird hinter dem „*“ als ASCII-HEX-Wert angehängt.
(Die erste XOR-Prozedur erfolgt mit dem Ausgangswert: 00h)

Andere Datensätze

Die ersten beiden Buchstaben eines Datensatzes beginnen gewöhnlich mit GP – GPS-Empfänger, es gibt auch andere proprietäre (P) Datensätze wie zum Beispiel von Garmin (GRM).

$GPDTM – Datum Reference

$GPDTM,xxx,x,xx.xxxx,x,xx.xxxx,x,,xxx*hh<CR><LF>

Das Geodätische Datum (Bezugssystem) der Positionsdaten
besteht aus:
- W84 – WGS84
- W72 – WGS72
- S85 – SGS85
- P90 – PE90
- 999 – Benutzerdefiniert
- IHO Format
Regionales Datumformat
Breite
N oder S
Länge
E oder W
Höhe (immer leer bzw. Null)
Datum
- W84 – WGS84
- W72 – WGS72
- S85 – SGS85
- P90 – PE90
- …
Checksumme

$GPGGA – Global Positioning System Fix Data

$GPGGA,hhmmss.ss,llll.ll,a,yyyyy.yy,b,q,nn,d.d,a.a,M,g.g,M,h.h,rrrr*hh<CR><LF>

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

hhmmss.ss = Aktuelle Uhrzeit in Stunden (hh), Minuten (mm), Sekunden (ss) und Millisekunden (ss)
llll.ll = Breitengrad
a = Hemisphäre des Breitengrads: Norden (N) oder Süden (S)
yyyyy.yy = Längengrad
b = Hemisphäre des Längengrads: Osten (E) oder Westen (W)
q = GPS Qualität: 0 = ungültig, 1 = GPS fix, 2 = DGPS fix, 6 = geschätzt (6 nur bei NMEA-0183 ab Version 2.3)
nn = Anzahl der benutzten Satelliten (i. d. R. 0 bis 12)
d.d = Horizontale Dilution of Precision ("Verschlechterung der Position")
a.a = Höhe der Antenne über Geoid
M = Einheit der Antennenhöhe (Meter)
g.g = Geoidal separation
M = Units of geodidal separation (meters)
h.h = Alter der DGPS-Daten
rrrr = DGPS-Referenzstation (0000-1023)
Prüfsumme

$GPGSA – GPS DOP and Active Satellites

$GPGSA,a,a,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x.x,x.x,x.x*hh<CR><LF>

In diesem Datensatz steckt die Information über die empfangenen Satelliten. Es können maximal 12 Satelliten gleichzeitig empfangen werden.