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

Aswin schreef :
Dank je wel! Ik realiseerde me zeker dat ik met 3D vectoren en projecties op vlakken daarvan moest gaan werken. Dus zou ik mijn limeaire algebra kennis weer eens enigszins moeten afstoffen. Ook wilde ik op zoek gaan naar info op internet op het gebied van solid state gyro's en INSen. Maar deze links schelen me een heleboel zoekwerk.

Naast het genoemde gyrokompas had ik als nevendoel een INS, een die binnen een kwartier gebruik binnen 5 mm / 5 graden nauwkeurig blijft in een ruimte van ongeveer 12 m3. En een die het over een aantal uren volhoudt met een nauwkeurigheid van een paar meter over een paar honderd kilometer.
Wat is jouw ervaring daarmee met het lego robots systeem? Zijn dat realistische verwachtingen.

WindVector schreef :
De nauwkeurigheid van alleen een goedkope MEMS gyro is heel gering. Het integreren van de output leidt tot een opeenhoping van hele kleine meetfoutjes en daarmee al snel tot grote fouten. Een goed gekalibreerde MEMS gyro drift enkele graden per minuut. Maar o wee als de temperatuur van het ding verandert dan gaatjes hard.

Je hebt voor nauwkeurigheid op de lange termijn altijd een aanvullend instrument nodig dat een richting in een extern assenstelsel geeft, zoals een compas of GPS. Als je zoiets erbij hebt kan je een heel nauwkeurig systeem maken. De afwijking van een dergelijk systeem is niet langer tijdgebonden. Het is na 3 uur nog even nauwkeurig als na 1 minuut. de ruis in de uitkomst is waarschijnlijk minder dan enkele graden, de systematische afwijking kan groter zijn (stalen schip).

Plaatsbepaling met een INS kan je vergeten. Hier is het probleem dat je dubbel moet integreren, van versnelling naar snelheid naar plaats. Dit geeft enorme fouten. In auto's kan je nog gebruik maken van sensoren op je wielen (odometrie) maar op een boot heb je alleen GPS als alternatief.

Hoewel je geen plaatsbepaling kan doen met een INS heb je wel een versnellingsmeter nodig om de kanteling van je sensoren te kunnen meten zodat je hiervoor kan corrigeren.

Het beste systeem lijkt mij.
- een gyro voor richting
- aan versnellingsmeter voor initialiseren en correctie van de gyro van de richting rond de x en de y as
- een magnetometer (compas) voor initialiseren en correctie van de richting rond de z as
- een GPS voor correctie van magnetometer voor deviatie en evt hard iron (vaste verstoringen in omgeving)
- een GPS voor locatie

Aswin schreef : De offset temperatuurfout van de sensor die ik op het oog heb is +/-0.03 dps/K. Over +/-25K is dat 0.75 dps.
Als je dat integreert over een seconde is dat 0.75 graden fout in een seconde. Dat is inderdaad veel. Maar er zit een temperatuur sensor in, dus daar valt enigszins voor te compenseren.

Aswin schreef :
Dubbel integreren is in tegenstelling tot dubbel differentieren niet zo'n probleem. De ruis filter je met dubbel integreren (2e orde laagdoorlaat) wel weg.
De lineariteitsfout van de versnellingsopnemer die ik op het oog heb is +/-0.01 %/K, dus over +/-25 K +/-0.25%, dat valt erg mee.
En de offset is 0.1 mg/K, over +/-25K is dat +/-2.5 mg. Die integreer je natuurlijk wel. Dus dan bij +/-25 K +/-12.5 mm fout in een seconde en een fout van +/-25 mm/s in de snelheid, is voor mijn eerste toepassing inderdaad wat veel. Maar dat valt dan ook wel weer een beetje te compenseren met de temperatuur sensor die bij de gyro inzit. Thermische koppeling is dan wel belangrijk.

Heren! Nou liep ik gisteren langs een viskotter, en zag dit:

Ziet er toch verdacht uit als: Twee gps antenne's op een stokje!

Bedoel je een GPS-kompas? Die hebben meestal drie antennes. Vaak in één platte dome ingebouwd. Veel vissermannen hebben dit als alternatief of in plaats van een gyro kompas.
Overigens zie ik geen foto... .

Belerion II schreef :
Een GPS kompas volstaat met 2x GPS ontvanger voor de koers en 1 as roll of pitch. Dit is dan afhankelijk van de orientatie van het toestel.
True-heading heeft de vector-serie met 2 ontvangers.
Alleen furuno en JRC hebben 3 ontvangers en zijn dan ook behoorlijk duur?

GPS kompassen hebben wheelmark en mogen dus gebruikt worden tot 500 ton en zijn goede erg goedkope vervangers.
Een klein goedkoop gyro kompas kost al snel 12-15 duizend eu.

Voor de watersport zijn GPS kompassen nog boven het budget.

Totdat er iemand opstaat die een opensource project maakt met 2 GPS ontvangers en software

hoe wil je roll en pitch dan meten met een gps ontvanger?

WADnWIND schreef :
Dat lukt alleen maar als je een GPS chip hebt waarin twee of drie aparte volledige ontvangers met exact dezelfde gesynchriseerde klok in één zitten en de functie voor het GPS kompas ingebakken zit in de hardware. Met twee losse GPSen gaat je dat niet lukken omdat daaruit de ruwe GPS data stroom niet beschikbaar is en al helemaal niet nauwkeurig met elkaar gecorreleerd kan worden.
Vandaar dat die GPS kompassen ook zo relatief duur zijn, er zijn speciale chips voor nodig.

roozeboos schreef :
Looptijd verschillen, 2 GPSsen 1 as, met 3 GPSsen 2 assen.
En versnellings opnemer of ROT.

(denk ik)

WADnWIND schreef :
Ja inderdaad, 2 of 3 GPS ontvangers in één chip, waar dan looptijdverschillen mee te meten zijn. Dan moet je denken aan nauwkeurigheden in de orde van 1 cm om hoeken te meten. Met de lichtsnelheid van 3*10⁸ m/s is dat dan een looptijdverschil van 1*10^-2/3*10⁸ s = 0.33*10^-10 s = 33 ps !
Daar heb je dan zeer nauwkeurige daarvoor speciaal ontworpen chips voor nodig.

Wil je roll en pitch met solid-state opnemers meten zonder speciaal daarvoor ontworpen GPS, dan heb je een 3D-rotatiesensor in combinatie met een 3D-versnellingsopnemer nodig.

Dat gaat dus niet, low budget.

Poging 2 plaatje...

Inmiddels een app gevonden die volgens mij precies doet wat nodig is:
play.google.com/store/apps/det...fi.finwe.gyrocompass
een AHRS gebaseerd magnetisch kompas.
Nog niet heel uitgebreid getest, maar lijkt het goed te doen.
Display is nog wat beperkt voor een goed gebruik.

Een andere optie is mogelijk:
play.google.com/store/apps/det....ixgyro.android.demo
die moet ik nog installeren en uitproberen.
De niet demo versie is wat kostbaar (€ 69,-), dus eerst eens even de demo bekijken.

WindVector schreef :
Altijd handig wanneer je met het schip wil landen op de Polderbaan 18R

Poohboot schreef : Ach, maar als je geïnteresseerd bent in roll en pitch van je boot, zoals door sommigen aangegeven in deze thread, is dat instrument ook prima bruikbaar. Inderdaad de slipindicator, VS en hoogte is niet echt nuttig op een boot, maar de rest wel.

Slip is toch eigenlijk gewoon drift? Oftewel, het verschil tussen de richting die je wilt gaan en de richting die je daadwerkelijk gaat? Ik denk dat heel veel zeilers enorm blij met die info zouden zijn!

Delphi32 schreef :
Nee, niet helemaal. Als je in een vliegtuig slipt dan wijst de neus van het vliegtuig niet in de richting van de beweging van het vliegtuig door de lucht(!).
Drift is de hoek die de beweging van het vliegtuig/schip door respectievelijk de lucht/water maakt met de beweging over de vaste wereld.
Drift is dus echt iets anders als slip. Je kan dus driften zonder slippen en andersom, maar ook driften met een slip.

De slipindicator (balletje) geeft de hoek tussen de effectieve zwaartekracht en het vlak waarop je zit/staat, eigenlijk dus niet helemaal een goede naam voor het ding.
Effectieve zwaartekracht: vectoriele optelling van de gewone zwaartekracht en de middelpuntvliedende kracht bij het maken van een circelbeweging (lees bocht). Dat is voor een schip niet belangrijk. Maar in een vliegtuig wel, voor de meest energiezuinige en prettige bocht moet de helling/stand van het vliegtuig in een bocht zo zijn dat de effectieve zwaartekracht recht naar de vloer van het vliegtuig blijft wijzen (= balletje in het midden).

WindVector schreef :
Ja inderdaad, 2 of 3 GPS ontvangers in één chip, waar dan looptijdverschillen mee te meten zijn. Dan moet je denken aan nauwkeurigheden in de orde van 1 cm om hoeken te meten. Met de lichtsnelheid van 3*10⁸ m/s is dat dan een looptijdverschil van 1*10^-2/3*10⁸ s = 0.33*10^-10 s = 33 ps !
Daar heb je dan zeer nauwkeurige daarvoor speciaal ontworpen chips voor nodig.

Wil je roll en pitch met solid-state opnemers meten zonder speciaal daarvoor ontworpen GPS, dan heb je een 3D-rotatiesensor in combinatie met een 3D-versnellingsopnemer nodig.[/quote]

Zo dus: www.cactusnav.com/popup_news_image.php?pID=16
www.cactusnav.com/newsdesk_inf...=9_17&newsdesk_id=16

Voor de overige lezers.

Nog veel meer:
hemispheregnss.com/DesktopModu...eid=14&documentid=55

hemispheregnss.com/Products-So...compass-oem-board-31

roelb schreef :
Asjeblief!
sirimarine.nl/wp-content/uploa...cations.pdf#zoom=100

Ik heb tien jaar geleden ooit eens bij dat bedrijf gewerkt, leuk spul is het, maar wel aan de prijs.

Hier verkopen ze ook gyro/accelerometer sensors: www.pololu.com/catalog/category/80

Heeeeel wat dichterbij:
www.antratek.nl/modules/sensoren/compass-module
www.antratek.nl/modules/sensoren/gyro-sensor
Ad

Wil je ze ophalen dan?

Sunday schreef :
Nee , maar als je pech hebt betaal je uit de USA bijna net zoveel verzendkosten als ze zelf kosten....
Bovendien , niet echt milieuvriendelijk om iets daar te bestellen als de prijs niet zo hoog is en ook in Nederland te verkrijgen.
En milieuvriendelijk zijn wij zeilers toch...
Ad

hackaday.com/2014/01/17/20-gpsglonassbeidou-receiver/

Is dit iets waarmee we "dichter" bij een pseudo gyro kompas komen?

Kun je eerst eens zeggen wat je eigenlijk met een "pseudo gyro kompas" wilt kunnen meten?
Want een gyro kompas is uiteraard een kompas wat alleen niet op het magnetisch veld werkt maar m.b.v. het coriolis effect .
Alleen niet bepaald geschikt voor pleziervaartuigen vanwege gewicht , prijs en afmetingen.

Een gyro , waar hier al de hele tijd over wordt gesproken meet nu eenmaal niet het noorden maar alleen hoekverdrriing en kan dus nooit als kompas dienen want hij meet niet het aardmagneetveld of de ligging van de aardas zoals een gyrokompas..
Wel kan een fluxgate (electronisch) kompas samen met een gyro sensor (meet de hoekverdraaiing in meerdere richtingen) en eventueel nog een versnellingsmeter wat snelle reageren op koersverandeingen.
Waarschijnlijk wordt iets dergelijks met "pseudo gyro kompas" bedoeld?
Overigens zijn alle drie de sensoren kompas , gyro en versnellingssensor , heel goedkope en piepkleine dingetjes en heeft de fluggate sensor een cardanische ophanging nodig. Alleen ze op de juiste manier softwarematig aan elkaar koppelen is wat lastiger.

Overigens zit in elke smartphone en tablet tegenwoordig zo'n gyro sensor om het beeldscherm te laten draaien als je het ding kantelt.
En ook de bekende afstands bestuurbare helicopters hebben dat soort sensoren. Daarom kan die ook een beginner überhaupt zo snel al besturen.
In feite besturen die dingen grotendeels zichzelf v.w.b. stabiliteit.
Da's bij een echt helicopter wel anders.
Ad