Phrases NMEA

OpenCPN, selon Shoreline

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DT_31

Les normes NMEA et les phrases NMEA

Validité : 3.2

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Les bus propriétaires :

Avant qu'une normalisation de la circulation de l'information à bord des bateaux ne s'impose, chaque fabricant de matériel a mis au point sa propre façon d'y arriver. Chaque fabricant a créé son propre "BUS".

"Fastnet" pour B&G
"Nexus network" pour Nexus
"Topline" pour NKE
"SeaTalk" pour Raymarine
"SimNet" pour Simrad
"Micronet" pour Tacktik
"AD10" pour Furuno
"CANet" pour Garmin

Le mode de codage des informations, sur ces différents bus, étant différent de l'un à l'autre, il était impossible de faire communiquer des appareils de marque différentes entre eux.

NMEA 0183, NMEA 2000 :
NMEA, acronyme de : "National Marine Electronics Association", désigne une association de professionnels de l'électronique marine. NMEA 0183 est une norme applicable dans les communications en marine édictée par l'association NMEA. Plusieurs versions de la NMEA 183 existent NMEA 2000 est une autre norme venant après la norme NMEA 183. Mais, les applications tardent à apparaitre, du moins pour ce qui nous concerne. Dans la norme NMEA 0183, il y a la description d'un système de communication qui concernent : La VHF, Le GPS, Le sondeur, Le speedomètre, L'anémomètre, L'ordinateur, Le pilote automatique, Le module AIS, Etc ... Les informations qui circulent, d'un appareil vers un autre, doivent être structurées en "Phrase" dont le contenu est codifié.		Up
Phrase NMEA : Késako ? What is this ? Cé koa ? Que cosa e ?
Une "phrase NMEA" ou "sentence NMEA" ou "trame NMEA" est un message de 82 caractères au plus. Tous les caractères imprimables sont utilisables. S'y ajoute deux caractères "invisibles", le retour chariot, [CR], et le passage à la ligne, [LF]. Chaque caractère est codé sur 8 bits donc, une trame contient au plus 8 X 82 = 656 bits.
GPS et Phrases NMEA :
Un GPS reçoit des informations d'une collection de 32 satellites qui sont : géostationnaires pour quelques un d'entre eux, En orbite vers 20000km d'altitude pour les autres. Un GPS ne peut pas voir tous les satellites simultanément. Quatre satellites sont une quantité minimale pour que le GPS puisse être opérationnel. Et ceci parce que le calculateur du GPS doit résoudre un système d'équations mathématiques où 4 variables interviennent : latitude, longitude, altitude et heure. Au mieux, un maximum de 12 satellites sont pris en compte simultanément même si le GPS capte des informations issues de plus de 12 satellites. Un GPS "assemble" les informations issues des satellites et construit des phrases NMEA qu'il met à disposition des autres appareils électroniques.		Up
Un GPS met, à la disposition de ses utilisateurs, toutes les trames, à chaque seconde. Donc, un maximum de 58 trames, environ, peuvent être envoyées chaque seconde (si elles font toutes 82 caractères). Le GPS émet chaque trame à la vitesse de 4800 bauds autrement dit 4800 caractères par seconde. Soit une vitesse de 38400 bits par seconde. Nota bene : Il se pourrait, à la vue de certaines publicités, pour certains GPS, annonçant une vitesse de 38400 bauds, que les fabricants confondent, peut être volontairement, les deux façons d'exprimer la vitesse d'émission des trames par le GPS. Marketing oblige ! Ceci dit, il semble qu'il existe deux versions de la norme NMEA 0183, pour la vitesse de transmission, l'une à 4800 bauds et l'autre à 38400 bauds. Pour les matériels respectant la norme NMEA 2000, la vitesse de transfert peut être bien plus grande.
Structure d'une phrase :
Le premier caractères d'une trame doit être "$" Les caractères suivants servent à identifier le récepteur ou l'émetteur. Par exemple : GP pour global positionning system, LC pour loran-C receiver, FR pour le logiciel Franson, Etc ... Pour certains fabricants, il y a P comme propriétaire suivi de lettres permettant de le reconnaitre. Par exemple, pour GARMIN, c'est PGRM, Suivent trois lettres qui servent à définir la nature de la trame. Suit la première virgule, On ajoute des champs, variables en nombre et en contenu selon la nature de la trame, séparés par une virgule. Dans certain cas, certains champs sont vides. Mais la séquence des champs devant être toujours identique, pour un type de trame donné, il y a quand même le séparateur de champs, à savoir la virgule. De ce fait, on peut rencontrer plusieurs virgules successives dans un trame. Enfin, on y trouve une étoile suivie de deux caractères, correspondant à un nombre en hexadécimal. C'est un checksum. Ce nombre est un "OU exclusif", XOR, des caractères situés entre le caractère $ et le caractère * de la trame. Il permet un minimum de vérification de la qualité du message reçu. La fin d'une trame est matérialisée par la séquence [CR],[LF].	Ci dessus, le contenu de la fenêtre de débugage, avec openCPN 3.0.2 ou antérieur.	Up Up
Dans l'image, ci dessus à droite, chaque ligne donc chaque trame : contient 6 ou 7 caractères, dont le dollar, avant la première virgule. se termine par deux traits verticaux qui symbolisent le [CR] et le [LF]. Certaines trames ne comportent qu'un seul champ. Les paires de chiffres, situées en tête, séparées par le signe ":" : correspondent à l'heure de réception des données selon le format hh:mm:ss, ne font pas partie des trames.		Up

Quelques phrases NMEA plus ou moins courantes :
AAM APA APB BOD BWC BWR GGA GLL HDM HDT	Alarme d’arrivée point de route Phrase ”A” pilote automatique (ancienne version) Phrase ”B” pilote automatique” Relèvement de la destination d’origine Relèvement et distance au point de route Relèvement et distance au point de route (ancienne version) Données de positionnement sur le globe (GPS) Position géographique, Latitude/Longitude Cap, magnétique Cap, vrai	RMA RMB RMC SNA VDR VDG VWR WPL XTE ZDA	Données Loran spécifiques minimales Informations minimales de navigation Données GPS/Transit spécifiques minimals Etats navigation Sens et vitesse de la dérive Route corrigée et vitesse sur le fond Vitesse et direction du vent relatif Emplacement du point de route Ecart de route traversier, mesuré Heure & date	Up
Que fait OpenCPN avec les phrases :
OpenCPN sait interpréter certain types de phrases. Celles qui sont reconnues servent : pour le positionnement du bateau pour l'AIS si le bateau est équipé d'un récepteur, pour le GPS s'il sert à nourir le pilote automatique, pour le pilote automatique si c'est OpenCPN qui le "nourrit".				Up

Types de phrases NMEA reconnues par OpenCPN :

Jusqu'à la version 3.0.2 :
HDM HDG HDT RMB RMC WPL RTE GGA GLL GSV VTG VDM VDO	Cap magnétique. Cap magnétique et déviation magnétique. Cap vrai. Informations minimales recommandées. Données minimales exploitables spécifiques, Accepte n'importe quel préfixe comme GP ou FR ou ... Position du waypoint. Route. GPS Fix et Date, Accepte n'importe quel préfixe comme GP ou FR ou ... Position géographique Longitude-Latitude. Satellites visibles. Cap et vitesse de déplacement, nœuds, Km/h. AIS : Système d'information automatique rapports de position des cibles. AIS : Automatic Information System. Comptes rendus de position à partir de son propre bateau.	Up
A partir de la version 3.1.1206 :
AIVDM AIVDO ECRMB ECRMC ECAPB GPwpl FRPOS CD	AI concerne l'AIS : Système d'information automatique rapports de position des cibles, Transporte les informations des phrases VDM. AI concerne l'AIS : Automatic Information System. Comptes rendus de position à partir de son propre bateau, Transporte les informations des phrases VDO. EC désigne ??? . RMB Informations minimales recommandées. EC désigne ??? . RMC Données minimales exploitables spécifiques. EC désigne ??? . APB ??? GP désigne le Global Positionning System. "wpl" position du waypoint. Avec les mêmes informations que WPL FR désigne le logiciel Franson. Autrement dit, si, sur votre bateau, vous utilisez ce logiciel, celui ci fabriquera des phrases NMEA commençant par FR. "POS" indique que la phrase délivre la position. ???	Up
-----	Possibilité d'ajouter, à la demande de l'utilisateur, tant en entrée qu'en sortie, en fonction de ses besoins, des phrases rendues nécessaires par la structure de son installation.

Informations contenues dans chaque type de phrase :

HDM Une information, le cap magnétique.
HDG Deux informations, le cap magnétique et la déviation magnétique.
HDT Une information, le cap vrai.
RMB - Informations minimales recommandées : 13 informations séparées par des virgules : Status, V = Réception d'une alarme de navigation Erreur de trajectoire (en mille nautique Direction à suivre , à gauche ou à droite Vers le waypoint Depuis le waypoint Latitude du waypoint de destination N ou S Longitude du waypoint de destination E ou O Distance jusqu'à la destination Relèvement de la destination en degrés vrais Vitesse en nœuds pour atteindre le but Statut de l'arrivée A = Entrer dans le cercle d'approche	Up
RMC - Information minimale recommandée : 11 informations séparées par des virgules : Heure (UTC) Statut, V = Réception d'alarme de navigation Latitude N ou S Longitude E ou O Vitesse fond, en nœuds Cap fond suivi en degrés Date, jjmmyy Déviation magnétique, en degrés E ou O	Up
WPL - Position du waypoint 5 informations séparées par des virgules : Latitude N ou S (Nord ou Sud) Longitude E ou O (Est ou Ouest) Nom du waypoint	Up
RTE - Routes 5 informations séparées par des virgules : Nombre total de messages qui ont été transmis Numéro du message Mode du message c = Route complète, tous les waypoint w = Route active, le waypoint qui vinet d'être quitter, le waypoint vers lequel vous allez, ensuite le reste. ID du waypoint Plus de waypoint	Up
GGA - Donnée de positionnement global du système. 11 informations séparées par des virgules : Heure universel coordonné (UTC) Latitude Longitude Indication de qualité du GPS Nombre de satellites vus, 00 - 12 Précision horizontale Altitude de l'antenne/Niveau significatif de la mer (goid) ? Hauteur de l'antenne, en mètres ? http://membres.multimania.fr/geometres/refer08.htm Ancienneté des données différentielles du GPS, durée en seconde depuis le dernier SC104 Numéro de la station émettrice de DGPS, 0000 - 1023 Contrôle de parité.	Up
GLL - Position géographique, Latitude / Longitude 6 informations séparées par des virgules : Latitude N ou S Longitude E ou O Heure (UTC) Statut A = Donnée valide, V = Donnée invalide	Up
GSV - Satellites vus 7 informations séparées par des virgules : Nombre de phrases avec données complètes / Phrase 1 de 2 Nombre de satellites vus Numéro PRN du satellite Elévation, degrés Azimuth, degrés SNR - Meilleure hauteur/pour plus de 4 satellites par phrase Contrôle de parité	Up
VTG - Qualité de la trace et vitesse fond 8 informations séparées par des virgules : Cap en degrés T = Vrai Cap en degré M = Cap magnétique Vitesse en nœuds (fond) N = Nœuds Vitesse en kilomètres par heure K = Kilomètres par heure	Up
VDM - Système d'information automatique (AIS) rapports de position des cibles 9 informations séparées par des virgules : Heure (UTC) Numéro MMSI latitude Longitude Vitesse en nœuds Cap Vitesse fond Vitesse de rotation Statut de navigation	Up
VDO - AIS : Automatic Information System. Comptes rendus de position à partir de son propre bateau 5 informations séparées par des virgules : Latitude Longitude Vitesse fond (SOG) Cap fond (COG) MMSI, du bateau, statut de navigation, type de bateau, indicatif d'appel, destination, taille.	Up

NMEA 2000 , quelques données techniques :

La norme NMEA 2000 utilise un bus qui est défini selon le principe du bus CAN, Controler area network, développé pour l'automobile.
La vitesse de transfert dans le réseau est de l'ordre de 250000 bauds.

Sa configuration ressemble aux arrêtes de poissons :

L'épine dorsale du bus est un cable comportant une paire de fils.
Aux deux extrémités du cable, il y a une résistance de 120 ohms entre les deux fils.
Ce cable est alimenté en 12V continu.

Sur cette épine dorsale, d'autres cables, bifilaires eux aussi, d'au plus 6 mètres de long, peuvent venir se greffer comme les arrêtes d'un poisson.
A l'extrémité d'un de ces autres cables, on peut installer un appareil tel qu'un compas, un lochmètre, un sondeur, une girouette électronique, etc ...
Le branchement des cables, sur le cable principal, est réalisé à l'aide de raccords en T à 5 broches, standardisés.
La distance, entre deux points du réseau, peut atteindre une centaine de mètres,
Il peut y avoir au plus 50 branches secondaires.

En savoir plus :
L'association NMEA : GPSPassion Trames NMEA + La précision du point SIRF III	http://www.nmea.org/ http://www.gpspassion.com/ http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661 http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=16828 http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=25549	Up

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