NMEA 0183

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 November 2018 erschienene Version 4.11, 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. Der Nachfolger NMEA 2000 setzt auf dem CAN-Bus auf.

Schnittstelle

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

• Symbolrate: 4800 Baud
• Data Bits: 8
• kein Parity Bit
• Stop Bits: 1 (oder mehr)
• kein Handshake

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

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

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

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 eine Darstellung aus Grad und Minuten. Für die geographische Breite "XXYY.ZZZZ" und für die geographische Länge "XXXYY.ZZZZ"; mit "X" für Grad, "Y.Z" für Minuten (inklusive Nachkommastellen). Die Anzahl der Dezimalstellen für die Minutenangabe kann variieren.

Die erste Minuten-Nachkommastelle entspricht auf dem Großkreis einer Genauigkeit von etwa 185 Meter. Die dritte Nachkommastelle entspricht 1,8 Meter. Alle weiteren Stellen liegen außerhalb der Messgenauigkeit von normalen GPS-Geräten.

Die Achsenrichtung der geographischen Koordinate (E, W, N oder S für östliche bzw. westliche Länge oder nördliche bzw. südliche Breite) wird durch das dem Positionsdatum folgende Datenfeld angezeigt.

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

Umrechnung der Positionsdarstellung: Entsprechend der oben beschriebenen Darstellung kann die Umrechnung nach Grad, Minuten und Sekunden folgendermaßen durchgeführt werden: XXYY.ZZZZ ⇒ XX°YY'(0.ZZZZ * 60)". Zum Erhalt von Grad-Werten: XXYY.ZZZZ ⇒ XX° + (YY.ZZZZ / 60)°.

Recommended Minimum Sentence C (RMC)

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

A = Autonomous mode, 
D = Differential Mode, 
E = Estimated (dead-reckoning) mode
M = Manual Input Mode
S = Simulated Mode
N = Data Not Valid

Datum Reference (DTM)

$GPDTM,GGG,R,BBBB.BBBB,b,LLLLL.LLLL,l,H,D*PP

Global Positioning System Fix Data (GGA)

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

Alternativen

• NMEA 2000
• Controller Area Network (CAN-Bus)
• Seatalk

Weblinks

• GPS Simulator, NMEA Datensätze mit einer Software generieren
• Website der NMEA (englisch)
• Peter Bennett: The NMEA FAQ (Fragen und Antworten zu NMEA). 15. September 1997, archiviert vom Original am 15. Februar 2014; abgerufen am 21. Oktober 2013.  (englisch)
• Alle NMEA 0183 Datensätze (englisch)

• LGPL NMEA C-Bibliothek auf SourceForge.net
• List of NMEA 0183 sentences (Memento vom 27. August 2004 im Internet Archive) (englisch)

Einzelnachweise

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