Post on 14-Oct-2015
description
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
1/18
RAUNALNA MREA BRODSKOGINTEGRIRANOG
NAVIGACIJSKOG SUSTAVATomislav Pea, bacc. ingMinistarstvo obrane Republike Hrvatske, Sarajevska cesta 7, 10000 Zagreb
Prof. dr. sc. Danko KeziPomorski fakultet u Splitu, Sveuilite u Splitu, Zrinsko Frankopanska 38, 21000 Split
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
2/18
Integrirani navigacijski sustav
ZADACI:
-grupiratisve navigacijske podatke na jednom mjestu
-integriati podatke u elektronika kartu (ECDIS)
- izraunati optimalnu rutu - upis waypointa
-pratitiokolne objekte tijekom plovidbe-alarmirati u sluaju a objekt prie brou (CPA u vremenu ispo TCPA)
-pradenje svih podataka bitnih za funkcioniranje broda (strojarnica,
teret)
- satelitska razmjena podataka
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
3/18
Integrirani navigacijski sustav
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
4/18
NMEA (National Marine Electronics Association)
NMEA 2000 stanar za mreu srenje brzine koja povezuje pomorske
elektronike ureaje. NMEA 2000 je inustrijska sabirnika mrea,
prema uzoru na CAN mreu, vosmjerna, serijski prijenos, 250 kbit/sec
NMEA 0183tvorac je r. Robert Freeman, proizvoa broskih
autopilota. Mrea omogudava serijski prijenos, 4,8 kbit/sec, asinkrona
komunikacija preko serijskog porta na PC-iju
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
5/18
Karakteristika NME 2000 mree
Arhitektura mree:
Sabirnika 4 ina mrea sa centralnim napajanjem za primopreajneureaje
Sabirnica je zakljuena terminirajudim otpornicima (refleksija).
Funkcioniranje mree:
Pristupni protokol: Carrier Sense/Multiple Access/Collision Arbitration
koji se koristi u CAN (Controller Area Network)
Bez centralnog vora
Samo konfigurirajuda
Veliina mree:
Fizikih vorova: do 50 konekcija
Funkcionalnih vorova: o 252 mrene arese
Duina: do 200 m ( 250kbits/s )
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
6/18
Razine NMEA 2000 protokola
Aplikacijska razinadefinirana je NMEA 2000 standardom i zahtjevima
proizvoaaopreme
Upravljakarazinadefinirano ISO 11783-5 uz ostale specifineuvjetekoje oreujeNMEA 2000 standard.
Mrenarazinadefinicija slijedi u buudimverzijama standarda.
Podatkovna razina definirana ISO 11783-3 standardom uz ostale
specifinezahtjeve koje oreujeNMEA 2000 standard.
Fizika razina definira napone signala, karakteristike kabela ikonektora.
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
7/18
Fizika razina efinira elektrine i mehanike aspekte fizike veze izmeumrenih spojeva kao i znaajke ureaja i mrenih suelja koja se koriste u
mrei.
Fizika razina NMEA2000 protokola
Temeljna znaajkaNMEA 2000 mree,za razliku od vedineostalih mrea,jest ta to ona omogudava spajanje razliitih ureaja male snage na
velike udaljenosti.
Ureajise mogu spajati i otspajati bez zaustavljanja rada mree.
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
8/18
NMEA 2000Fizika razina (napajanje)
Sabirnica se moe napajati:
Sa jednog izvora
napajanja,
Sa vie izvora napajanja
(redundancija)
Pojeini ureaji moguimati i svoj izvor napajanja
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
9/18
Mininajdeblji kabel glavna sabirnica (do 8A). Moese koristiti i za
prikljunevodove. Impendancija kabela iznosi 1,6/100m.
Midkabel srednje debljine (do 4A) koji se koristi kao glavna sabirnica
kod srednjih i manjih mreate za prikljunevodove.
Micro kabel najmanje debljine (3A) koristi za prikljune vodove.
Impendancija kabela iznosi 5,7/100m.
NMEA 2000Fizika razina (kabliranje)
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
10/18
NMEA 2000Fizika razina
Koriste se primopredajnici koji generiraju diferencijalni signal,
Primopredajni krug je optoizolatorima odvojen o ostatka ureaja
(primopreajnici se napajaju iskljuivo sa sabirnice smetnji)
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
11/18
NMEA 2000Podatkovna razina
Ureajigeneriraju okvir dataframekoji se aljuna mreu,
Okvir sadri29-bitno identifikacijsko polje, podatke0 do 8 bajtova, poetne
i zavrne bitove, kontrolne bitove, 15-bitno polje za detekciju greke,
bitove potvrde prijema.
29-bitno identifikacijsko polje se odreuje prioritet poruke, izvor i
odredite
U sluajuda vieureajazahtjeva istovremeno slanje okvira preko sabirnice,
protokol izvrava arbitrau nema opasnosti od zastoja uslijed collisiona
CSMAND-BWA
Vrise provjera pogrenihokvira pomou15 bitne CRC metode i zahtjeva se
automatska retransmisija u sluajugreke.
Oitava se neispravnost mrenog vorita koje generira greku te ga
automatski iskljuujekako bi se zatitilamrea.
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
12/18
Usporedba NMEA 2000 i EthernetaPodatkovna razina
NMA 2000 (po uzoru na CAN) ETHERNETCSMAND-BWA (Carrier Sense Multiple
Access-Non destructive-Bit wise
arbitration) koritenjem metode rivaliteta
ne dolazi do smanjenja propusnosti
mree uslijed istovremenog pristupa dva
ureaja.
CSMA-CD (Carrier Sense Multiple
Access-Collision detect) prioritetnost nije
predodreena pa dolazi do smanjenja
propusnosti mree uslijed istovremenog
pristupa dva ureaja.
Propusnost mree: 62,5 Kbit/s do 1Mbit/s Propusnost mree: 100 Mbit i vieViestruko provjeravanje poslanih poruka
na svakom mrenom voritu.Automatska provjera ispravnosti mrenog
vorita i iskljuivanje vorita gdje
nastaje greka kako bi se zatitio ostatak
mree.Zajamena dostava poruke u cijelosti.
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
13/18
.
NMEA 2000Upravljaki i Mreni sloj
Mrenislojje odgovoran :
Za rutiranje podatak izmeuviesegmenata mree
Sloj upravljanja mreomje odgovoran:
za utvrivanjei dodjelu adresa, (do 252 adrese)
za identifikaciju ureajaspojenih na mreu
(svaki ureajima korisnikoime)
za inicijalizaciju poetnihuvjeta
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
14/18
NMEA 2000Aplikacijski sloj
Aplikacijski sloj definira podatkovne poruke PGN
Podaci koji se razmjenjuju izmeu ureaja su zapakirani u PGN (Eng.:
Parametergroup number).
Svaki PGN je definiran brojem okvira, prioritetom, oreitem,perioinombrzinom prijenosa, vrstom podataka.
PGN je definiran 8-bitnim ili 16-bitnim identifikacijskim poljem u
ovisnosti o tome da li je PGN adresirana pojedinom ureaju ili se
poruka emitira za sve.
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
15/18
Primjer NMEA 2000 mree na jahti
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
16/18
Primjer NMEA 2000 mree na jahti
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
17/18
Raunalne mree velikih
brodova
5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011
18/18
NMEA 2000 sabirnikaindustrijska mreasrednje brzine koja
je dizajnirana da omogudi dvosmjernu komunikaciju izmeu
brodskih ureaja, senzora i aktuatora razliitihproizvoaa.
Mreaje bazirana na izrazito robusnom CAN protokolu koji se
dokazao u eljeznikoj i autoindustriji siguran, pouzdan,robustan. Poboljanje starog NMEA 0183 jer uvodi sabirniku
topologiju i vedebrzine .
Protokol je otvoren za dalji razvoj mrenog sloja koji de
omoguiti routiranje paketa i izgradnju segmentiranih
kompleksnih raunalnihmrea.
Upotreba Ethernet mree samo u administrativnom dijelu
broda, a NMEA 2000 u sigurnosno kritinimsustavima.
Zakljuak