Onderwerp: Idee voor een low budget Heading sensor/GPS kompas

Dames en heren, ik heb een idee, maar daar wil ik van de knappe koppen die hier op het forum rondneuzen wel eens van weten of dit een goed idee is.

Ik heb al wat langer een Raspberry Pi (Rpi)om mee te spelen, daar heb ik al eens een USB gpsje aan gehangen en dat werkt allemaal. Voor navigeren is dit alleen niet erg goed. OpenCPN draait weliswaar maar is niet echt snel, en als je er een AIS aan zou hangen word het volgens mij er ook niet echt beter door.

Nu hebben we op de koopvaardij tegenwoordig steeds vaker de pseudo gyro, oftewel het GPS kompas. Deze werken echt helemaal top voor stuurautomaten en om via software op de boordcomputer je drift te bekijken. Ook aan de radar is dit natuurlijk een zegen, want je kan dan echt profi North up varen. Ook een ARPA radar heeft deze input nodig om de echo's stabiel te kunnen volgen in een zeetje.

Zeker op een staal schip presteren die fluxgate en solid state kompassen echt dramatisch, en een gyrokompas is helemaal onbetaalbaar.

Mijn idee:

Neem een Rpi en twee van deze uit China te bestellen gpsjes knoop ze vast aan de Rpi op een plank van een halve meter. Maak het waterdicht en met met een aantal regels python kan je hier dan toch misschien voor onder de 100€ een GPS kompas mee maken.

Een heading sensor van Furuno of True Heading zijn zeer kostbaar (onder de 1000€ heb je er niet volgens mij niet één)

Wat vinden jullie van dit idee? Is dit dromen, of is dit haalbaar?

Heb je op dit forum al eens gezocht op Arduino en kompas, daar is een tamelijk uitgebreid draadje over.

Dus ja, leuk idee

Doe dan ook gelijk een gyro van een modelhelikopter op dat plankje..

FMJ schreef : Goed idee, om de eventuele fouten te kunnen opsporen..... Maar ik kan erg weinig programmeren, misschien maar eens een boekje over python kopen...

Gregor schreef : Die is er al langer Hier een how to...

Maar die zal op een stalen schip ook niet al te best presteren......

Leuk, heb me daar ook al eens in verdiept. Moet nog even zoeken naar de juiste bronnen, maar ik weet van mijn speurtocht toen dat de integratie van de twee GPSsen lang niet zo simpel is als ik dacht.
De meeste leveranciers van deze dingen gebruiken "Hemisphere" boards, kun je op googlen.
Al wel even Development kits gevonden: Hier info
Ik zoek nog even verder..

Sunday schreef : Ik vraag me dan ook af hoe zo'n gps kompas precies werkt. Het principe lijkt me op zich heel makkelijk. Je weet twee posities, en daar kan je tussen de koers berekenen, dus de voorliggende koers van het schip. Maar hoe word de snelheid in het geheel betrokken? En rol en pitch zal ook invloed hebben op het geheel. Worden fouten hekend doordat er verschillende afstanden gemeten worden tussen de twee antenne's?

Ik heb aan boord van de koopvaardij en grote zeilschepen onze "Hemisphere" en "True Heading" nog nooit zien falen. Alleen een zeiljas over de sensor gooien vond onze pseudo gyro niet leuk, eigenlijk niet meer dan logisch...

Ik heb volgens mij ook een keer een versie gezien met 3 gps antenne's tenminste dat denk ik gezien te hebben. Zal vast nog nauwkeuriger zijn.

Ik zit ook wel eens over de haalbaarheid van zoiets na te denken als mijn Raymarommel ding weer eens 10 graden miswijzing heeft...

Wat ik denk is dat het wel gaat werken onder ideale omstandigheden. Maar ga je ermee varen, verplaatsen, onder bruggen, bij damwand langs, bij stalen schepen langs en nog meer van dat soort stoorzenders, of een GPS fout zelf, dan moeten er regels komen waar dat kompas zich aan moet houden om te kunnen bepalen of het een echte koerswijziging van de boot is (en het kompas deze nieuwe koers dus gaat weergeven of gebruiken), of dat het een miswijzing is als gevolg van...

Dat verhaal lijkt me moeilijk worden. Eerst moeten die regels ergens in geprogrammeerd worden (waarvan, hoe) en dan moeten de regels onder alle omstandigheden afdoende de koersfouten eruit halen. Niet onmogelijk misschien, maar wel heel veel test werk...

Drie sensor gps compas: Hier, van JRC, kost wel een lieve duit

Sunday schreef : Ja die bedoelde ik!

Maar nu vind ik dit:

www.hemispheregps.com/Portals/...ents/SailBot2012.pdf

Hierin gebruiken ze ook zo'n development board....

Ja, dat is dus zo'n Development board, van een type dat geloof ik niet meer leverbaar is. Hoe dan ook: die dingen zijn heel wat duurder dan twee gps-jes aan elkaar knopen..

Ik zou een GPS input altijd combineren met een eenvoudige drie-assige versnellingssensor.

Besef je wel dat het schrijven van een /goed/ algoritme hiervoor dat zinvolle (en altijd correcte) output geeft wel wat kennis vereist.

Invariant moet in ieder geval zijn dat je te allen tijde de positie, heading en versnelling van je device (in drie assen) kent, inclusief de mogelijke afwijkingen in de door jou berekende waardes. Vooral dat laatste is van belang: ken de onzekerheid.

Je GPS fungeert daarbij als initialisatie en als continue correctie op de overige meetgegevens. Hoe nauwkeuriger je correctie, hoe minder onzekerheid in je startpositie en des te minder onzekerheid in je output.

Bij die GPS nauwkeurigheid komt dan het ontwerp met meerdere antenne's om de hoek kijken. Het combineren van twee of meer GPS ontvangers zoals jij dat wilt doen leidt echter niet tot het gewenste resultaat. Je kunt alleen een hogere precisie bereiken door een enkele ontvanger met meerdere antennes te bouwen. In feite bouw je daarmee een ontvanger die vele malen gevoeliger is. Het is hetzelfde effect als dat van een cluster radiotelescopen die gezamelijk een grote array vormen.

Een signaal van een satelliet ontvang je dan op beide antenne's. Echter, tussen beide ontvangstmomenten zitten twee verschillen: een in ontvangstmoment (dT) en een in signaalsterkte (dS). Met die twee delta's kun je conclusies trekken over de richting van het signaal. Daarmee kun je weer corrigeren en dat leidt tot een nauwkeurigere positie. En een nauwkeurigere positie leidt weer tot een nauwkeurigere heading. Hoe meer antenne's en hoe verder ze uit elkaar staan, hoe nauwkeuriger het signaal. Maar je moet natuurlijk ook rekening houden met de tijd voor transport en verwerking in je eigen ontvanger. Al met al: redelijk complex.

jeroenimo schreef :
Daar gaat het over een solid state magnetisch kompas dat frxrlfde problemen heeft als een ander vaast opgesteld magnetisch kompas.

en vergeet niet dat je sensoren ook weer reageren op helling, dwz het aardmagnetisme..

roelb schreef : Droom-> poef -> weg.........

Ja als je het zo uitgelegd krijgt snap je dat het niet zo makkelijk is. Bij een GPS kompas doet het gps gedeelte dus eigenlijk alleen maar een controle over de 3 axiale versnellingen sensor (die is waarschijnlijk ook nog eens sneller vanwege dat er geen calculatie voor gedaan hoeft te worden).

Ben benieuwd wat de andere knappe koppen hier nog aan toe kunnen voegen...

jeroenimo schreef :
Sorry

Maar zo'n versnellingssensor is niet zo duur hoor. Voor $25 heb je al iets.

Je kunt natuurlijk alleen GPS gebruiken. Je berekent dan simpelweg tussen twee opeenvolgende posities de heading. Maar ook daar heb je een onnauwkeurigheid. Die is een functie van de onnauwkeurigheid van de start- en eindpositie. En die is vaak vrij fors met een reguliere ontvanger, maar dit is wat er in een gemiddelde kaartplotter oid gebeurt.

Als je dat combineert met een versnellingssensor moet je al een aardig stuk nauwkeuriger kunnen worden. En eigenlijk wil je denk ik twee versnellingssensoren hebben met een onderling bekende afstand. Dan kun je immers ook draairichting en snelheid in beide vlakken uitrekenen (horizontaal en verticaal). En zolang horizontaal 0 blijft verandert je heading dus niet. En kun je de GPS heading steeds met zichzelf corrigeren. Die wordt dan dus bij elke opeenvolgende meetwaarde nauwkeuriger.

ik vraag me wel af hoe het werkt, want een drie assige versnellingssensor meet dan wel versnelling, maar zoals ik heb gemerkt bij een proefje een paar jaar geleden, reageren deze ook op de helling.
dus kan je niet zien of er een versnelling plaatsvind of dat het bootje op een kant duikt. Het gaat dus om het interpreteren van de uitgelezen waardes.
Het uitlezen is geen probleem, ik kan de SYM heel simpel een uitgang laten schakelen bij een bepaalde helling van 1 van de drie assen.

Dit artikel licht een tipje van de sluier op:
www.hypack.com/new/portals/1/PDF/sb/11_09/otfgyro.pdf
Ik denk dat het makkelijker is om gebruik te maken van een solid state gyor en een GPS ontvanger of een magnetisch kompas die voor softwarematige slaving van de gyro zorgt.

b.v. nl.farnell.com/stmicroelectron...lga-16lga/dp/1872924
dat signaal integreren en slaven met een magnetische sensor of GPS heading.

Weet dan welke slaving source je gebruikt, true of magnetic. In NL maakt dat op dit moment vrijwel geen verschil, maar elders op de wereld wel.

dus roelb, het is niet een simpele kwestie van uitlezen van de sensor, omdat de boot niet horizontaal blijft.
Misschien moeten er dan meerdere in, tegenovergesteld van mekaar, zodat je de pitch en roll kan nullen.

niet dat ik een knappe kop ben, maar wel 45 jaar automatiseringservaring....

There Is Always Another Bug, daar komt het op neer.

Software maken is erg ingewikkeld, en software die in real time moet werken is nog veel ingewikkelder. De uren die je erin zou moeten steken gaan in de duizenden lopen voor het foutloos werkt. Manjaren werk.

En dat is dus niet goedkoop, want al die tijd had je óf geld kunnen verdienen, óf leuke dingen kunnen doen......

Als je het echt wil gebruiken, dan wordt het zo'n duur ding kopen....

en heb je dus precies voor dit probleem gyro sensoren (chips) te koop.

Baasklusje schreef : beetje dooddoener thomas. zo komen we nooit verder...
Blijven nadenken en innoveren is de enige manier vooruit

roozeboos schreef :
Klopt, zie mijn post hierboven.. Twee 3d accelerometers met onderling bekende afstand. Eigenlijk drie, want met twee houd je alsnog een as over waarop je niets ziet.

Hmmz, ik begin me af te vragen of er niemand is die dat als als kant-en-klaar produkt levert. Eens zoeken...

ik zeg niet dat het niet kan, of dat het niet leuk is....
maar voor een enkele amateur/niet-systeemontwerper/niet-programmeur is het een iets te grote klus, denk ik. Je kan je tijd beter besteden (bijbaantje voor 2 weken, en dan de duurste kant-en-klaar oplossing kopen )

roelb schreef :
www.liquidware.com levert wel 3 axis sensors, allemaal op een arduino boardje te prakken...