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

ID	Bedeutung
AG	Autopilot - General
AP	Autopilot - Magnetic
CC	Computer - Programmed Calculator (veraltet)
CD	Communications - Digital Selective Calling (DSC)
CM	Computer - Memory Data (veraltet)
CS	Communications - Satellite
CT	Communications - Radio-Telephone (MF/HF)
CV	Communications - Radio-Telephone (VHF)
CX	Communications - Scanning Receiver
DE	DECCA Navigation
DF	Direction Finder
EC	Elektronische Seekarte (ECDIS)
EP	Emergency Position Indicating Beacon (EPIRB)
ER	Engine Room Monitoring Systems
GA	Galileo
GB	Beidou (Satellitennavigation)
GL	GLONASS
GN	kombinierte Positionslösung mehrerer GNSS
GP	Global Positioning System (GPS)
GQ	Quasi-Zenit-Satelliten-System (QZSS)
HC	Heading - Magnetic Compass
HE	Heading - North Seeking Gyro
HN	Heading - Non North Seeking Gyro
II	Integrated Instrumentation
IN	Integrated Navigation
LA	Loran A
LC	Loran C
MP	Microwave Positioning System (veraltet)
OM	OMEGA Navigation System

ID	Bedeutung
OS	Distress Alarm System (veraltet)
P	proprietäre Erweiterungen
PF	FLARM
RA	RADAR and/or ARPA
SD	Sounder, Depth
SN	Electronic Positioning System, other/general
SS	Sounder, Scanning
TI	Turn Rate Indicator
TR	TRANSIT Navigation System
VD	Velocity Sensor, Doppler, other/general
DM	Velocity Sensor, Speed Log, Water, Magnetic
VW	Velocity Sensor, Speed Log, Water, Mechanical
WI	Weather Instruments
YC	Transducer - Temperature (veraltet)
YD	Transducer - Displacement, Angular or Linear (veraltet)
YF	Transducer - Frequency (veraltet)
YL	Transducer - Level (veraltet)
YP	Transducer - Pressure (veraltet)
YR	Transducer - Flow Rate (veraltet)
YT	Transducer - Tachometer (veraltet)
YV	Transducer - Volume (veraltet)
YX	Transducer
ZA	Timekeeper - Atomic Clock
ZC	Timekeeper - Chronometer
ZQ	Timekeeper - Quartz
ZV	Timekeeper - Radio Update, WWV (Zeitzeichensender) oder WWVH

Die ID „P“ wird für proprietäre Erweiterungen verwendet. Auf das „$P“ folgt ein aus drei Zeichen bestehender Herstellercode<ref name="NMEA 0183 Herstellercodes">https://www.nmea.org/Assets/011309-0183_manufacturer_codes.pdf</ref>, 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

Symbol	Bedeutung
HHMMSS oder HHMMSS.SSS	Zeit (UTC)
A	Status (A für OK, V bei Warnungen)
BBBB.BBBB	Breitengrad
b	Ausrichtung (N für North, nördlich; S für South, südlich)
LLLLL.LLLL	Längengrad
l	Ausrichtung (E für East, östlich; W für West, westlich)
GG.G	Geschwindigkeit über Grund in Knoten
RR.R	Kurs über Grund in Grad bezogen auf geogr. Nord
DDMMYY	Datum (Tag Monat Jahr)
M.M	magnetische Abweichung (Ortsmissweisung)
m	Vorzeichen der Abweichung (E oder W)
F	Signalintegrität: A = Autonomous mode, D = Differential Mode, E = Estimated (dead-reckoning) mode M = Manual Input Mode S = Simulated Mode N = Data Not Valid
PP	hexadezimale Darstellung der Prüfsumme (Die Prüfsumme ergibt sich durch eine XOR-Verknüpfung aller Daten-Bytes zwischen (jeweils exklusive) dem Dollar-Zeichen '$' und dem Stern '*'.)

Datum Reference (DTM)

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

Symbol	Bedeutung
GGG	Geodätisches Datum (Bezugssystem) der Positionsdaten: W84 – WGS84 W72 – WGS72 S85 – SGS85 P90 – PE90 999 – Benutzerdefiniert IHO Format
R	Regionales Datumsformat
BBBB.BBBB	Breitengrad
b	Ausrichtung des Breitengrades
LLLLL.LLLL	Längengrad
l	Ausrichtung des Längengrades
H	Höhe (immer leer bzw. null)
D	Datum im angegebenen Bezugssystem
PP	Prüfsumme

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

Symbol	Bedeutung
HHMMSS.ss	Uhrzeit des Position Fix (UTC)
BBBB.BBBB	Breitengrad in Grad und Minuten (ddmm.mmmmmm)
b	Ausrichtung des Breitengrades (North=Norden oder South=Süden)
LLLLL.LLLL	Längengrad in Grad und Minuten (dddmm.mmmmmm)
l	Ausrichtung des Längengrades (East=Osten oder West=Westen)
Q	GPS-Qualität: 0 für ungültig 1 für GPS fix 2 für DGPS fix 6 für geschätzt (nur bei NMEA-0183 ab Version 2.3)
NN	Anzahl der benutzten Satelliten (00 − 12)
D.D	horizontale Abweichung (dilution of precision)
H.H	Höhe der Antenne über Geoid oder MSL (mean sea level)
h	Einheit der Antennenhöhe (Meter)
G.G	geoidal separation
g	Einheit der geoidal separation (Meter)
A.A	Alter des DGPS-Datensatzes
RRRR	DGPS-Referenzstation (0000 bis 1023)
PP	Prüfsumme

Alternativen

Weblinks

Website der NMEA (englisch)
Alle NMEA 0183 Datensätze (englisch)
GPS Simulator, NMEA Datensätze mit einer Software generieren
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  }} (englisch)

LGPL NMEA C-Bibliothek auf SourceForge.net
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       | #default= Der Wert des Parameters {{#if: webciteID | webciteID | ID }} muss entweder ein Zeitstempel der Form YYYYMMDDHHMMSS oder ein Schüsselwert mit 9 Zeichen oder eine 16-stellige Zahl sein!Vorlage:Webarchiv/Wartung/webcitation{{#if:  || }}
      }}
    | c|{{{webciteID}}}}} {{#if: List of NMEA 0183 sentences | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|List of NMEA 0183 sentences}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://gpsd.berlios.de/NMEA.txt}} }} (Memento{{#if: {{#if:  | {{{archiv-bot}}} |  }} |  des Vorlage:Referrer}} vom {{#time: j. F Y|{{{webciteID}}}}} auf WebCite{{#if:  | ;  }}{{#ifeq:  | [] | ] | ) }}
  }}
          | {{#if: 
              | Vorlage:Webarchiv/Today
              | {{#if:
                      | Vorlage:Webarchiv/Generisch
                      | {{#if: List of NMEA 0183 sentences | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|List of NMEA 0183 sentences}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://gpsd.berlios.de/NMEA.txt}} }}  
                 }}}}}}}}{{#if:
    | Vorlage:Webarchiv/archiv-bot
  }}{{#invoke:TemplatePar|check
     |all      = url=
     |opt      = text= wayback= webciteID= archive-is= archive-today= archiv-url= archiv-datum= ()= archiv-bot= format= original=
     |cat      = Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Webarchiv
     |errNS    = 0
     |template = Vorlage:Webarchiv
     |format   = *
     |preview  = 1
  }}{{#ifexpr: {{#if:20040827104856|1|0}}{{#if:|+1}}{{#if:|+1}}{{#if:|+1}}{{#if:|+1}} <> 1
    | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Genau einer der Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive-today', 'archive-is' oder 'archiv-url' muss angegeben werden.|1}}
  }}{{#if: 
    | {{#switch: {{#invoke:Webarchiv|getdomain|{{{archiv-url}}}}}
        | web.archive.org = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von Internet Archive erkannt, bitte Parameter 'wayback' benutzen.|1}} 
        | webcitation.org = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von WebCite erkannt, bitte Parameter 'webciteID' benutzen.|1}} 
        | archive.today |archive.is |archive.ph |archive.fo |archive.li |archive.md |archive.vn = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von archive.today erkannt, bitte Parameter 'archive-today' benutzen.|1}}
      }}{{#if: 
         | {{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}
             | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Wert des Parameter 'archiv-datum' ist ungültig oder hat ein ungültiges Format.|1}}
          |  }} 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Pflichtparameter 'archiv-datum' wurde nicht angegeben.|1}}
      }}
    | {{#if: 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Parameter 'archiv-datum' ist nur in Verbindung mit 'archiv-url' angebbar.|1}}
      }}
  }}{{#if:{{#invoke:URLutil|isHostPathResource|http://gpsd.berlios.de/NMEA.txt}}
    || {{#if:  || }} URL/Pfad ungültig.
  }}{{#if: List of NMEA 0183 sentences
    | {{#if: {{#invoke:WLink|isBracketedLink|List of NMEA 0183 sentences}}
        | {{#if:  || }} Linktext ungültig.
      }}
    | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Linktext_fehlt Linktext fehlt.
  }}{{#switch: 
    |addlarchives|addlpages= {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: enWP-Wert im Parameter 'format'.|1}}
  }}{{#ifeq: {{#invoke:Str|find|http://gpsd.berlios.de/NMEA.txt%7Carchiv}} |-1
    || {{#ifeq: {{#invoke:Str|find|{{#invoke:Str|cropleft|http://gpsd.berlios.de/NMEA.txt%7C4}}%7Chttp}} |-1
         || {{#switch: {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://gpsd.berlios.de/NMEA.txt }}
              | abendblatt.de | daserste.ndr.de | inarchive.com | webcitation.org = 
              | #default = {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/URL}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Archiv-URL im Parameter 'url' anstatt URL der Originalquelle. Entferne den vor der Original-URL stehenden Mementobestandteil und setze den Archivierungszeitstempel in den Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive.today' oder 'archive-is' ein, sofern nicht bereits befüllt.|1}}
            }} 
       }}
  }} (englisch)

Einzelnachweise