第7章 航海機器・無線機器
7.3 無線機器インターフェイス
7.3.1 IEC 61162 NMEA 0183規格
米国の航海機器メーカの団体であるNMEA(NATIONAL MARINE ELECTRONIC ASSOCIATION:
米国海洋電子機器協会)が航海機器とオートパイロットのインターフェイスをするため
作成されたソフトウェアの仕様である。異なるメーカの機器間において、データをやり
とりする適当な国際規格がないため、多くのメーカがこの規格によるインターフェイス
を採用するようになり、今ではオートパイロットに限らず各種機器間で使用されるよう
になった。
NMEA 0183の最新バージョンはV4.1である。
表7.3.1 データ伝送仕様
項 目 仕 様 方式 非同期シリアルデータ データスピード 4800 BPS データビット ASCII 8 Bits パリティー なし スタートビット 1 Bit ストップビット 1 Bit以上
表7.3.2 センテンスのフォーマット
センテンスは下記のフォーマットによる。
$□□○○○,・・……・……, <CR>, <LF>
ASCIIデータ 内 容 $ センテンス(文字列)の始まりを示す。 □□ トーカ(TALKER、装置名)の識別記号(詳細:付表1) ○○○ センテンス内容識別記号 (詳細:付表2) ・・・・・・・・・ センテンス内容識別によるデータ <CR>,<LF> センテンスの終わりを示す。
下記にセンテンスの例を示す。
$GPGLL,3537.49,N,13944.89,E, <CR>, <LF>
上記はGPSより北緯35度37.49分、東経139度44.89分のデータを送った時の文字列を示す。
付表1 トーカ識別記号 付表2 センテンス識別記号 識別番号 トーカ(装置名) 識別番号 センテンス内容 識別番号 センテンス内容 AG オートパイロット(一般) AAM Waypoint arrival alarm MSK MSK receiver interface AP オートパイロット(磁気) ACK Acknowledgment alarm MSS MSK receiver signal status AI AIS ALM GPS alarm data MTW Water temperature CD 通信装置(DSC) ALR Set alarm state MWD Wind direction and speed CR 通信装置(データ受信機) APB Heading/track controller(Autopilot) sentence B MWV Wind speed and angle CS 通信装置(衛星) BEC Bearing and distance to waypoint, dead reckoning OSD Own ship data CT 通信装置(MF/HF) BOD Bearing, origin to destination RMA Recommended minimum specific LORAN-C data CV 通信装置(VHF) BWC Bearing and distance to waypoint RMB Recommended minimum navigation infomation CX 通信装置(走査受信機) BWR Bearing and distance to waypoint, rhumb line RMC Recommended minimum specific GNSS data DE DECCA BWW Bearing,waypoint to waypoint ROT Rate of turn DF 方探 DBT Depth below transducer RPM Revolutions EC 電子海図装置(ECS) DCN DECCA position RSA Rudder sensor angle EI ECDIS DPT Depth RSD Radar system data EP EPIRB DSC Digital selective calling infomation RTE Routes ER エンジンモニタ DSE Expanded digital selective calling SFI Scanning frequency infomation GP GPS DSI DSC transponder initialise STN Multiple data ID GL GLONASS受信機 DSR DSC transponder response TLB Target label GN GNSS DTM Datum referrence TLL Target latitude and longitude HC マグネットコンパス FSI Frequency set infomation TTM Tracked target message HE ジャイロ(North seeking) GBS GNSS Satellite fault detection TXT Text transmission HN ジャイロ(Non-north seeking) GGA Global positioning system fix data VBW Dual ground/water speed II 複合装置 GLC Geographic position, LORAN-C VDR Set and drift IN 複合航法装置 GLL Geographic position, latitude/longitude VHW Water speed and heading LC ロランC GNS GNSS fix data VLW Distance traveled through the water RA レーダー GRS GNSS range residuals VPW Speed,measured parallel to wind SD 測深器 GSA GNSS DOP and active satelites VTG Course over ground and ground speed SN 電子測位装置(一般) GST GNSS pseudorange error statistics WCV Waypoint closure velocity SS スキャニングソナー GSV GNSS satellites in view WNC Distance, waypoint to waypoint TI ターンレート表示器 HDG Heading, deviation and variation WPL waypoint location VD ドップラーログ HDT Heading, true XDR Transducer measurements VM スピードログ(対水) HMR Heading monitor-receive XTE Cross-track error, messured VW 機械式ログ(対水) HMS Heading monitor-set XTR Cross-track error, dead rockoning VR 航海記録器 HSC Heading steering command ZDA Time and data YX 振動子 HTC Heading/track control command ZDL Time and distance to variable point ZA 原子時計 HTD Heading/track control data ZFO UTC and time from origin waypoint ZC クロノメーター LCD LORAN-C signal data ZTG UTC and time to destination waypoint ZQ 水晶時計 MLA Glonasa almanac data ZV 無線修正時計 WI 気象計器
7.3.2 接続ケーブルとコネクタの国際標準
トーカとリスナを接続するときに用いる標準的なケーブルは、パソコンと周辺機器を接続
するためのシリアル・インターフェースケーブルと同じで、主にRS-232C、RS-422、RS-485
の3種類の規格に準拠したものが用いられる。これらの規格は各機器のポート(接続部)の
内容を定めたもので、コネクタの規格ではない。
(1) RS-232C
図7.3.1 D-sub25ピン(オス)のピン配列
表7.3.3 RS-232C(EIA-232)のピンの割り当て
ピン番号 記号 方向 意味 1 FG G 保安用のグラウンド 2 TxD O 送信データ 3 RxD I 受信データ 4 RTS O 送信要求 5 CTS I 送信可能 6 DSR I データ・セット・レディ 7 GND G 信号グラウンド 8 DCD I キャリア検出 15 STCE I 送信信号エレメントタイミング 17 SCR I 受信信号エレメントタイミング 20 DTR O データ端末レディ 22 RI I 被呼表示 24 DCTE O 送信信号エレメントタイミング
表7.3.4 RS-232Cの特徴
接続可能台数 トーカ1 リスナ1 最長距離 19.2Kbpsで15m 代表的な通信速度 15mで19.2Kbps 信号化 不平衡 論理値1 -5V 最小 -15V 最大 論理値0 5V 最小 15V 最大 入力レベル最小感度 ±3V 出力電流 500mA
図7.3.2 D-sub9ピン(オス)のピン配列
表7.3.5 EIA-574のピン割り当て
ピン番号 記号 方向 意味 1 DCD I キャリア検出 2 RxD I 受信データ 3 TxD O 送信データ 4 DTR - データ端末レディ 5 GND G 信号グラウンド 6 DSR I データ・セット・レディ 7 RTS O 送信要求 8 CTS I 送信可能 9 RI - 被呼表示
(2) RS-422
RS-232Cに比べて高速で遠くまでデータ通信が可能である。主な特徴を表7.3.6にまとめる。
表7.3.6 RS-422の特徴
接続可能台数 トーカ1 リスナ10 最長距離 100Kbpsで1200m 代表的な通信速度 15mで10Mbps 信号化 平衡 論理値1(受信側) 200mV〜 6V 論理値0(受信側) -200mV〜-6V 入力レベル最小感度 0.2V差 出力電流 150mA
図7.3.2 D-sub9ピン(オス)のピン配列
表7.3.7 RS-422のピンの割り当て例
ピン番号 記号 方向 意味 2 Tx+ O 送信データ+ 4 Rx+ I 受信データ+ 5 G - 信号接地 7 Tx- O 送信データ− 9 Rx- I 受信データ−
(3) RS-485
RS-422と基本的な部分は同じである。主な特徴を表7.3.8に示す。
信号線やコネクタも同じ仕様で互換性があるが、RS-422のトーカにはデータ衝突時の
保護回路がないため、RS-485規格システム内で使用することはできない。
表7.3.8 RS-485の特徴
接続可能台数 トーカ32 リスナ32 最長距離 100Kbpsで1200m 送信速度 15mで10Mbps 信号化 平衡 論理値1(受信側) 200mV〜 6V 論理値0(受信側) -200mV〜-6V 入力レベル最小感度 0.2V差 出力電流 250mA