Onderwerp: nmea wifi repeater

ik demp alleen de output.
De NMEA uit GPS en windset komt zo'n beetje elke 2 seconden binnen in de PC, dus daar is al wat ruis uit verdwenen.
De Performance verandert ook elke paar seconden, maar er zit kennelijk ook een limiet ergens op hoeveel procent per tijdseenheid het mag veranderen.
Als ik bijvoorbeeld (stilliggend) de GPS in simulatiemode zet (op 7 kts speed) dan zie je op de meter (en ook de PC) de performance in 5 a 8 seconden in stappen oplopen van 0 naar 90 (of zo).

Je wil ook niet teveel dempen; de boot zelf is ook een filter: die komt niet zomaar op gang of ligt ook niet ineens stil, en de GPS ijlt ook nog na.
Variaties in performance komen vooral door snel veranderende AWA, die kan snel veranderen, AWS ook maar iets minder.

Als je na 4 a 5 seconden het effect van iets (sturen, schoot aan of los, vlaag, luwte) in de performance terugziet is het prettig. Sneller is onrustig, langzamer is ongewenst.

Thomas: super om deze inside te zien uit Tactictool. Het laat maar zien dat het een complex geheel is.
Het enige voorbeeld dat ik ken is inderdaad jouw performance meter tijdens de trimclinics en natuurlijk de 24uurs.
Bedankt!

Ik weet niet of het overnemen van Thomas zijn instellingen perse werkt, want ik neem aan dat de stabiliteit van de instrumenten output voor ieder type en merk anders is.

Gevoelsmatig zou ik denken dat idd alleen dempen van de output wel voldoende is maar dat je dit wel instelbaar moet maken, want afhankelijk van stabiliteit van de input.

Mijn boord computer middelt tussen de 5 en de 35 samples afhankelijk van de sensor.

kan ik dan concluderen dat het zo moet werken:

- na iedere update van de waarde doorlopend performance berekenen,
- deze waarde in de historie
- instelbaar aantal berichten in de historie middelen,
- het resultaat langzaam naar de waarde doen toelopen.

Baasklusje schreef :
Interessant, dit raakt aan de sampling theorie. Essentieel te begrijpen daarij is het Nyquist theorema en daarmee samenhangende aliasing: de hoogste frequentie die bemonsterd kan worden is de halve samplefrequentie. Elke component in het originele (analoge) signaal met hogere frequentie dan dat geeft fouten (geen random ruis maar systematische vervorming) in het gesampelde signaal. Dit zijn zogenaamde aliasing producten en komen gespiegeld terug benéden de Nyquist frequentie.

In het geval van een 2 s sampletijd mag je analoge signaal dus geen componenten met een periodetijd sneller dan 4 s bevatten. Die digitale filters in Tactictool zijn leuk bedacht, maar komen te laat in de signaalverwerking helaas. Wat je in principe moet doen is het analoge signaal (in je windset, GPS etc) pre-filteren (via een analoog anti-aliasing filter) zodat alle componenten sneller dan 4 s. weggefilterd worden vóórdat er bemonsterd wordt. Kijk dus even of dat kan in je windset, GPS etc: hopelijk wordt niet alleen de output naar de klok gefilterd, maar wordt de NMEA output betrokken op dat gefilterde signaal. Dit filter vormt dan je anti-aliasing filter. Het signaal ná die filtering mag je bemonsteren. Eigenlijk bemonstert je windset en GPS trouwens, aangezien de NMEA zinnen samples zijn van het interne (veel snellere) signaal ín die apparaten.

Die je dit niet, dan ontstaan aliasing fouten: stel dat je windset frequenties met een periodetijd van 3 s bevat (sneller dan de toegestane 4 s dus). Als je dit signaal niet pre-filtert dan vind je deze terug in het bemonsterde signaal, gespiegeld rondom de Nyquist frequentie. In dit geval vind je die signalen met een periodetijd van 3 s dus terug als signalen met een periodetijd van 6 s. Je bemonsterde signaal is dus vervormd en je ziet frequenties die er nooit geweest zijn. Post-filtering zoals Tactictool doet helpt daar niet tegen...

Als BK opmerkt dat 4 s duurt voordat de boot "steady state" heeft bereikt na een verandering van AWA, AWS etc, dan kun je dus stellen dat 4800 Baud eigenlijk op de limiet zit qua snelheid. NMEA2000 werkt met 10 en soms zelfs 20 Hz, waarbij dit probleem een stuk minder speelt. Dan mag je wél die digitale filters gebruiken, maar om de dynamica van je boot te matchen: de performance berekening is dan gesynchroniseerd met de boot en op elk moment (niet alleen steady state) geldig.

Ik denk dat als Tactictool uitgebracht zou worden voor NMEA2000 en je deze filters correct instelt, de performance grafiekjes een stuk minder ruisig zullen tonen en er veel minder "menselijke interpretatie" nodig is.

Niet dat dat een groot probleem is en BK is erg ervaren in deze interpretatie, maar wellicht interessant om in het achterhoofd te houden.

Hier wat plaatjes in het kader "meer dan 1000 woorden"

In het frequentiedomein: het frequentiespectrum F>Fn komt terug in het bemonsterde singaal.


In het tijdsdomein: het signaal sneller dan Fn wordt bemonsterd als een trager signaal (wat nooit aanwezig is geweest in het oorspronkelijke signaal).


Edit: moderne windsets en GPSsen werken intern natuurlijk ook digitaal, echter de klok daarin is vele malen sneller dan de NMEA output, zodat deze apparaten als quasi-analoog werken.

de genoemde verdwenen ruis is onzin, dat was mij ook al opgevangen. Maar ach je kan wel overal op reageren...

roozeboos schreef :
Ik probeer wat kennis in te brengen Chris, kan al of niet gebruikt worden. Vind je dat vervelend of bekritiserend gebracht in dit geval? Het gaat me niet om die ene zin maar wat er achter zit.

nee nee, niet tegen jou uiteraard. iedere reactie is welkom!

mijn insteek is om inderdaad de uitgang langezamer te maken, en niet aan de ingangen te rommelen.
bovendien komt het binnen als het binnen komt. Daar heb ik geen invloed op.

Kijk, als de snelheid elke seconde binnenkomt en de wind elke 5 seconden is de berekening eventueel 4 van de 5 keer fout. (als de wind niet stabiel is)

Diep ingaan op sensor techniek is uitermate boeiend echter niet erg praktisch. Een nmea 0183 heeft veel last van jitter. Verder lopen de klokken van diverse sensoren niet synchroon. Het zou natuurlijk heel leuk zijn als je de wind info zou kunnen "zuiveren" van slinger vervuiling. Maar daarvoor heb je een synchrone input van je hellingshoek meter nodig.

Het middelen doe je natuurlijk met een array met een eerste in eerste uit systematiek.

3Noreen schreef :
Kan, maar liever zou ik een laagdoorlaatkarakteristiek hebben met een soort RC-filtering.
Wat we bij een lampsturing veel toepasten was:

Pav = Pav -Pav/div + Pnew/div;
Als je div kiest met 2,4,8 of 16 wordt het een simpele (en snelle) shift-right.
Geeft dacht ik een eerste orde laagdoorlaat.



Werkt zeer goed.

Nachtvlinder schreef :
nou heb ik in een vorig leven (als psychofysioloog) me helemaal suf gesampled: ECG, EEG, huidgeleiding, vingerdoorbloeding, pupilgrootte en nog zo wat, alles opgenomen op een FM-bandrecorder en daarna met zo'n 100 Hz gesampled door een heel ouderwetse computer met A-D converter. Mijn herinnering is dat je met 2 maal de hoogste frekwentie in het signaal moet sampelen voor een volledige reproductie (daarom klinkt MP3 zo beroerd).

Wat ik bedoelde met 'ruis verdwenen' is dat hoogstwaarschijnlijk een GPS intern veel sneller waarneemt en rekent dat dat hij NMEA uitspuugt (of een positie toont). De enige vraag is: toont hij op zijn schermpje en in de NMEA een willekeurige sample (om de seconde, bijvoorbeeld), of toont en output hij iets dat hij zelf al lekker gemiddeld heeft over de output-periode. Ik neem aan het laatste, en dus zeg ik: ruis verdwenen. Blijkt ook wel, want de positie (of snelheid) is erg rustig op zo'n display.
Voor windset geldt hetzelfde, verwacht ik.
In de Raymarine ST60 wind kun je de demping instellen voor wind (hoek en snelheid). Dat maakt de wijzer rustig of onrustig. In de documentatie is niet te vinden of dat ook werkt voor de Seatalk- en NMEAoutput, maar ik ga ervan uit dat dat wel zo is, want het zou natuurlijk onzin zijn een berekening te doen om de wijzertjes rustig te maken en vervolgens die berekende data niet te gebruiken voor de output.

Maar goed, allemaal niet zo relevant, de grootste filter is de boot zelf, met (in mijn geval) 7 ton massa die versneld of vertraagd wordt door wijzigingen in de voortstuwing.
Als je daar even aan rekent (ouderwets Newton) dan wordt duidelijk dat het al gauw om vele seconden (tientallen) voordat wijzigingen in de voortstuwing merkbaar effect op de snelheid hebben.
Dempen van de output (een of ander voortschrijdend gemiddelde over de input, instelbaar van 2 tot 20 seconden, lijkt me meer dan voldoende.

letop, bij de raymarine wordt het wel langzaam weergegeven, de waarde in de seatalk berichten is wel de actuele waarde. en varieert dus een stuk sneller.

Het langzaam aanpassen geldt dus alleen voor de lcd weergave.

roozeboos schreef :
dus de seatalkdata zijn een willekeurige steekproef op dat moment uit de langskomende inputwaarden?
Dan nog (1Hz ongeveer) is dat ten opzichte van de traagheid van de boot geen probleem.

edit: hoe heb je dat vastgesteld, trouwens? lijkt me knap lastig.....

Goed punt die niet vaste samplingtijd (wat je niet helemaal terecht "jitter" noemt) inderdaad: dat gooit nog meer roet in het eten en valt niet zomaar op te lossen, anders dan een veel sneller of real-time systeem. N2K is nog steeds niet real-time echter wel veel sneller.

Qua undersampling denk ik dat het effect qua bootsnelheid wel mee zal vallen (boot is een zwaar ding en zal meestal trager reageren dan die 4 s periodetijd).

Echter de windrichting en kracht kunnen veel sneller varieren. Ook in de haven zie ik de vaan vaak veel sneller bewegen dan 4 s periodetijd, zeker als de wind turbulent is.
Tijdens rollen en stampen komt hier een effect bij en kun je ofwel (ingewikkeld) compenseren met bewegings sensoren ofwel (veel simpeler) je meetapparaat al laten filteren, tenmiste als dat effect heeft op de NMEA0183 uitgang.

Zal er van de zomer eens mee gaan experimenteren om aan te tonen wat ik bedoel; denk dat er bij mij uberbaubt niet te filteren valt omdat de sensoren al direct hun data op de bus zetten. Filtering in de klok is dan louter dát.

Edit: heel traag (post) filteren kan natuurlijk ook, maar dan zie je puur de steady state waarden. Voor performance goed genoeg.

Baasklusje schreef :
Volgens mij zeggen jullie exact hetzelfde hoor.

Ben het met Paradyske eens dat een simpel laagdoorlaat filter veel beter zal werken dan gewoon middelen.

Baasklusje schreef :
Sorry voor de off-topic maar MP3 wordt standaard gesampled op 44.1 kHz, net als een CD....
De bitrate is wel veel lager maar dat is iets heel anders.

Nachtvlinder schreef :
ook de boot kan dat wel; als ik de logdata van een snelle overstag bekijk (in 3 seconden van aan de wind naar in de wind) dan zie je dat de performance naar 500% gaat (en daar gecapped is, anders werd het nog veel hoger). Dus die snelle draai, met gelijkblijvende snelheid maar recht in de wind, levert een enorme prestatie op...... helaas irrelevant.

Na 10 jaar naar die performancemeting kijken (en erop acteren) vind ik dat het belangrijk is dat het niet meer dan pakweg 1 % per 2 a 3 seconden verandert. Dan kun je zien of je stuur- of trimacties resultaat hebben. Als het te wild op en neer springt weet je niet wat je moet doen, als het te langzaam verandert zie je geen effect van je acties....

Overigens kun je het in vele displays ook instellen hoe snel de display zelf reageert op gewijzigde info. Bij mij staat de Performance, vermomd als COG, op een ST60 Multi. Bij Response Setting kan ik 15 verschillende dempingswaarden instellen. Misschien is dat wat voor Koko?

Sampling jitter

In analog to digital and digital to analog conversion of signals, the sampling is normally assumed to be periodic with a fixed period—the time between every two samples is the same. If there is jitter present on the clock signal to the analog-to-digital converter or a digital-to-analog converter, the time between samples varies and instantaneous signal error arises.

Met jitter wordt zoals je citeert gerefereerd naar de master-clock, vaak een kristal of PLL. Bij NMEA0183 kan de klok weliswaar stabiel of minder stabiel zijn echter dan gaat het over microseconden, bij audio zelfs over picoseconden. Jitter is van een veel kleinere orde grootte dan waar we hier last van hebben.

De weinig constante timing bij de NMEA uitgespuugde zinnen heeft te maken met het feit dat de zinnen een verschillend aantal woorden kunnen bevatten. De ene zin heeft simpel gezegd meer tijd nodig om gecodeerd te worden dan een andere zin (afhankelijk van het aantal argumenten etc). Een RMC zin is bv veel langer dan een BSP zin. Dus de bitklok (die de 4800 Baud maakt) kan een onnauwkeurigheid van een paar microseconden hebben, terwijl de data output delen van seconden kunnen verschillen.

Wanneer verschillende zinnen uit verschillende apparaten ook nog eens door een multiplexer gaan, dan bepaalt die multiplexer welke zin op welk moment geprocessed wordt en welke nog even gebufferd wordt. Het wordt een vrij willekeurig geheel dan...

Baasklusje schreef :
Werkt prima inderdaad, jouw mensenlijke interpretatie. Je bent eigenlijk alleen geinteresseerd in de stabiele eindsituatie en niet wat er tijdens de gijp of overstag precies gedaan is, hoe lang dat geduurd heeft etc. Mocht je dat laatste wél willen kunnen analyseren (hoeveel roeruitslag, wanneer voorzeilschoot los, wanneer gaat je boot ná de overstag weer lopen) dan wordt het een ander verhaal. Maar dan volstaat een 4800 Baud serieel systeem sowiezo niet meer.

Nachtvlinder schreef :
Ben een beetje een man van de praktijk. Daar valt het reuze mee. Mijn wind sensor spuugt elke 200ms exact het zelfde aantal karakters aan nmea uit.

Voor wie het weten wil als ik mijn data van de tocht rond Engeland vorig jaar analyseer kom ik tot de slotsom dat middelen van de windrichting over 2x de periode rol/pitch de meest betekenis volle info geeft. Helaas kan rol/pitch behoorlijk variëren. Kortom weer een leuk klusje komende reis om dat in het programma van mijn boordcomputer in te programmeren. Middelen afhankelijk van rol/pitch frequentie. Alleen nog even bedenken hoe het moet ruim winds. Daar kan de periode zo lang zijn dat het een en ander toch niet helemaal lekker gaat.

3Noreen schreef :
pitch is door golven, roll door wind en door golven.
Hebben pitch en roll dezelfde frekwentie, dat je ze in een adem noemt?

De vraag is nu: wat is oorzaak en wat is gevolg
(veroorzaakt de wind de roll, door vlagen en luwtes?)
(en die golven, kwamen die door de wind of van ver weg?)

Je bent nog wel even bezig, denk ik

Met goede spullen, heb je helemaal geen invloed van de golven op de windmeting...

Baasklusje schreef :
Fiets met zijwielen nietwaar ? Geen klomp lood.
Baasklusje schreef :
Al 4 jaar aan het knutselen. Is leuk om te doen. Soort kruiswoordpuzzel voor onderweg maar dan anders.

heb je al eens overwogen om er factoranalyse op los te laten?