2.3 电子海图系统解析及开发 功能开发

单纯的电子海图显示功能在实践中是远远不够的，需要接入诸如计程仪、罗经、AIS、GPS、雷达等数据，才能满足基本的航海实践需要。而不同航海电子传感器之间数据交互主要采用NMEA 0183格式。

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NMEA 0183是美国国家海洋电子协会（National Marine Electronics Association ）为海用电子设备制定的标准格式，目前已成为船舶各电子设备（如：测深仪，电罗经，自动舵，AIS，GPS，计程仪等）之间数据传输的标准。该协议采用ASCII码，其串行通信默认参数为：波特率=9600bps，数据位=8bit，开始位=1bit，停止位=1bit，无奇偶校验。NEMA协议的数据结构如下：

• 消息的最大长度为82个字符，包括开始字符‘$’或‘!’和结束字符<LF>；
• 每个消息的起始字符可以是‘$’（对于常规的字段分隔消息）或'!'（对于具有特殊封装的消息）；
• 接下来的五个字符标识设备类型TalkID（两个字符）和报文类型（三个字符）；
• 后面的所有数据字段均以逗号分隔；
• 如果没有数据，则相应的字段保持空白（在下一个分隔符之前不包含任何字符）；
• 在最后一个数据字段字符之后的第一个字符是星号，但仅在提供校验和时才包括在内；
• 星号后紧跟一个校验和，以两位十六进制数表示，校验和是‘$’和‘*’之间的所有字符的ASCII码的按位异或。根据官方规范，校验和对于大多数数据语句是可选的，但对有些设备则是强制性的；
• <CR> <LF>表示消息结束。

例1：$GPAAM,A,A,0.10,N,WPTNME*32

表示：常规消息（‘$’为开始符）；设备类型为：GP；消息类型：AAM；数据为：A,A,0.10,N,WPTNME，校验和：32。

例2：!AIVDM,1,1,,B,177KQJ5000G?tO`K>RA1wUbN0TKH,0*5C

表示：封装消息（‘!’为开始符）；设备类型为：AI；消息类型：VDM；数据为：1,1,,B,177KQJ5000G?tO`K>RA1wUbN0TKH,0，校验和：5C。

新建一类库NMEAParser，并添加静态类NMEA0813Parser去解析NMEA0813标准ASCII字符，通过识别不同的设备而采用不用的解码器。

    public static class NMEA0813Parser
    {
        /// <summary>
        /// 将NMEA数据解析，并封装成Hashtable。
        /// </summary>
        /// <param name="sentence">NMEA标准的ASCII字符串</param>
        /// <returns>将数据解析成Hashtable</returns>
        /// <exception cref="Exception"></exception>
        public static Hashtable Parse(string sentence)
        {
            if (IsChecksumCorrect(sentence))
            {
                var ss = sentence.Split('*');
                switch (ss[0].Substring(0, 6))
                {
                    //GPS数据 暂时只支持以下八种
                    case "$GPRMC":
                    case "$GPGGA":
                    case "$GPGSA":
                    case "$GPGLL":
                    case "$GPGST":
                    case "$GPGSV":
                    case "$GPVTG":
                    case "$GPZDA":
                        return GPSParser.ParseSentence(ss[0]);

                    //AIS数据 暂时只支持以下两种
                    case "!AIVDM":
                    case "!AIVDO":
                        return AISParser.ParseSentence(ss[0]);

                    default:
                        break;
                }
            }

            return null;
        }
        
        private static bool IsChecksumCorrect(string sentence)
        {
            if (sentence[0] != '!' && sentence[0] != '$') throw new Exception("NMEA数据开始标志不正确");
            var lastIndex = sentence.LastIndexOf('*');

            if (lastIndex > 1)
            {
                byte checksum = 0;

                for (int i = 1; i < lastIndex; i++)
                {
                    // 使用异或
                    checksum ^= (byte)sentence[i];
                }
                
                // 返回十六进制的校验和
                return checksum.ToString("X2") == sentence.Substring(lastIndex+1, 2);
            }
            else //不存在校验和
            {
                return true;
            }
        }
    }

考虑到简单应用，代码并不能完全解析NMEA0813的全部类型的数据。目前，GPS解码器与AIS解码器只考虑最常见的情况，具体流程见后文。