NMEA 0183

NMEA 0183は、音響測深機、ソナー、風速計、ジャイロコンパス、オートパイロット、GPS 受信機、その他多くの種類の機器などの船舶用電子機器間の通信のための電気とデータの仕様です。これは、全米船舶電子機器協会(NMEA) によって定義され、管理されています。以前のNMEA 0180およびNMEA 0182規格に取って代わります。^[¹^]レジャー用船舶用途では、より新しいNMEA 2000規格に徐々に置き換えられつつありますが、^[²^]^[³^]商用船舶では NMEA 0183 が標準となっています。

概要

使用されている電気規格はEIA-422 （RS-422とも呼ばれる）ですが、NMEA-0183出力を持つほとんどのハードウェアは、単一の EIA-232ポートも駆動できます。この規格では、光絶縁された入力が求められています。出力の絶縁は必須ではありません。

NMEA 0183規格は、シンプルなASCII シリアル通信プロトコルを使用し、1つの「送信側」から複数の「受信側」へデータを「センテンス」として送信する方法を定義しています。中間拡張器を使用することで、送信側はほぼ無制限の数の受信側と一方向の通信を行うことができ、多重化器を使用することで、複数のセンサーが1つのコンピュータポートと通信できます。

アプリケーション層では、標準規格は各文（メッセージ）タイプのコンテンツも定義しており、すべてのリスナーがメッセージを正確に解析できるようになっている。

NMEA 0183はRS-422トランスポートのみを定義しているが、NMEA 0183のセンテンスをUDPデータグラム（1パケットにつき1センテンス）に格納し、IPネットワーク経由で送信するという事実上の標準も存在する。

NMEA規格は独自規格であり、2020年9月現在、少なくとも2000米ドルで販売されている（NMEA会員を除く）。^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}しかし、その多くは公開情報からリバースエンジニアリングされている。^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

UART設定

NMEA-0183HSと呼ばれる規格のバリエーションがあり、ボーレートは38,400bpsと規定されています。これは一般的にAIS機器で使用されています。

メッセージ構造

送信されるデータはすべて、0x20（スペース）から0x7e（~）までの印刷可能なASCII文字です。
データ文字は、予約文字を除く上記のすべての文字です（次行を参照）。
NMEA0183では、予約文字を以下の用途に使用します。

メッセージの最大長は、開始文字の $ または ! と終了文字 <LF>を含めて 82 文字です。
各メッセージの開始文字は、$（通常のフィールド区切りメッセージの場合）または !（特殊なカプセル化を含むメッセージの場合）のいずれかになります。
次の5文字は、話者（2文字）とメッセージの種類（3文字）を示します。
以降のデータフィールドはすべてカンマ区切りです。
データが利用できない場合、対応するフィールドは空白のままになります（次の区切り文字の前に文字は含まれません。下記の「サンプルファイル」セクションを参照してください）。
最後のデータフィールド文字の直後に続く最初の文字はアスタリスクですが、これはチェックサムが指定されている場合にのみ含まれます。
アスタリスクの直後には、2桁の16進数で表されるチェックサムが続きます。チェックサムは、$と*の間のすべての文字のASCIIコードのビットごとの排他的論理和です（$と*は含みません）。公式仕様によると、チェックサムはほとんどのデータ文ではオプションですが、RMA、RMB、RMC（その他）では必須です。
<CR><LF>メッセージの終わり。

例えば、ウェイポイント到着アラームは次の形式をとります。

$GPAAM、A、A、0.10、N、WPTNME*32

AISメッセージの別の例は次のとおりです。

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

NMEAセンテンス形式

NMEAは元々、船上マルチドロップネットワーク用に設計されています。機器がメッセージの発信者を知る唯一の方法は、トーカIDを使用することです。^{[ 8 ]}

GNSS

GNSS受信機は、使用する特定のシステムに応じて、次のトーカIDを使用する場合があります。^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

BDまたはGB -北斗（BDS）
GA -ガリレオ
GI - NavIC (IRNSS)
GL -グロナス
GP - GPS
GQ - QZSS

GNSS受信機から発信されるNMEAメッセージには、主に以下の「文」が含まれています。^{[ 10 ]}

例えば、GPSの固定測位データを表す文は「$GPGGA」となります。

ベンダー拡張機能

ほとんどのGPSメーカーは、保守および診断目的で、標準のNMEAセットに加えて特別なメッセージを製品に含めています。拡張メッセージは「$P」（「private」の略）で始まります。これらの拡張メッセージは標準化されていません。

サンプルファイル

NMEA通信は、位置データを記録するためにASCIIテキストファイルとして保存されるのが一般的です。以下は、Tripmate 850 GPSロガーによって生成されたサンプルファイルです。このファイルは、アイルランド、キルデア州レイクスリップで生成されました。記録時間は2秒です。

$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

最初の数行は次のように翻訳されます。

GGA: UTC時刻 09:27:50、位置53°21.6802′N 6°30.3372′W / 53.3613367°N 6.5056200°W / 53.3613367; -6.5056200。8個の衛星を使用した有効なGPS測位、HDOP = 1.02。高度 = 61.7メートル MSL、ジオードから楕円体までの距離は55.2メートル。
GSA: デバイスは2D/3D自動モードに設定されており、3D測位を使用しています。使用されている衛星は10、07、05、02、29、04、08、13です。PDOP = 1.72、HDOP = 1.03、VDOP = 1.38。
GSV: (衛星データは省略)
RMC：UTC時刻09:27:50、位置53°21.6802′N、6°30.3372′W。対地速度0.02ノット、対地針路31.66°。日付は2011年5月28日。

空欄になっている箇所がいくつかあります。例えば、以下のとおりです。

GSVの記録には「可視」衛星が記述されているが、衛星16のSNR（信号対雑音比）フィールドと衛星36のすべてのデータが欠落している。
GSAレコードには、位置決定に使用された衛星の一覧と位置決定のDOP （測位日）が記載されており、衛星番号を記入するフィールドが12個あるが、実際に考慮された衛星は8個のみであるため、4つのフィールドは空白のままになっている。

ソフトウェアの互換性

NMEA 0183は、様々なナビゲーションおよびマッピングソフトウェアでサポートされています。主なアプリケーションは以下のとおりです。

インフラキット調査
デローム・ストリート・アトラス
ESRI
Google Earth
Google マップモバイル版^{[ 11 ]}
gpsd - Unix GPSデーモン
JOSM - OpenStreetMapマップエディタ
マップキング
マイクロソフトマップポイント
マイクロソフトストリート＆トリップ
ネットスタンブラー
OpenCPN - オープンソースのナビゲーションソフトウェア
Signal K - オープンソースの海洋データアグリゲーター
OpenBSDのhw.sensorsフレームワークとnmea(4)擬似デバイスドライバ^{[ 12 ]}
OpenNTPD をsysctl hw.sensors § timedelta API経由で使用
ランドマクナリー・ストリートファインダー
ObserVIEW ^{[ 13 ]}
QGIS ^{[ 14 ]}

改訂

NMEA 0183 は引き続き別々に維持され、V4.10 は 2012 年 5 月初旬に公開され、2012 年 5 月 12 日に正誤表が通知されました。^{[ 15 ]} 2018 年 11 月 27 日には、 GPS以外の全地球航法衛星システムをサポートするバージョン 4.11 への更新が発行されました。^[¹⁶^] 2023 年 12 月現在、NMEA はバージョン 4.30 を公開しており、これはバージョン 4.11 を置き換え、GPS、GLONASS、GALILEO、BDS、QZSS、および NavIC/IRNSS 衛星システムの使用のための重要なインターフェースの更新を含む、GNSS センテンスの全スイートの更新が含まれています。^[¹⁷^]^[¹⁸^]

参考文献

↑ Peter Bennett (1997年9月15日)。「NMEA FAQ」。 2014年2月15日のオリジナルからアーカイブ。2013年10月21日取得。
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↑ 「NMEAが新しいグローバル衛星システム向けにNMEA 0183の新バージョンを公開」（PDF）。2024年1月。

外部リンク

全米海洋電子機器協会
NMEAのウェブサイト（NMEA 0183について）
APRS InfoのNMEA仕様

[1] Peter Bennett (1997年9月15日)。「NMEA FAQ」。 2014年2月15日のオリジナルからアーカイブ。2013年10月21日取得。

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