Onderwerp: Dead Reckoner

Joop66 schreef :
Volledige uitval lijkt mij een uiterst hypothetisch geval. Er zijn meer dan 100 GNSS satellieten in een baan om de aarde van verschillende systemen (GPS/GLONASS/Galileo/etc). Om dit alles uit te laten vallen of te jammen is wel wat moeite nodig?

Wel wordt GPS gebruikt voor militaire doeleinden. GPS heeft om misbruik te voorkomen, de ingebouwde mogelijkheid om de nauwkeurigheid te verminderen in bepaalde regio's, maar waar militaire toepassingen van de GPS eigenaar geen last van hebben. Echter of die nauwkeurigheid dan minder wordt gemaakt dan een gegist bestek op stromend water?

Even een beter plaatje van bijna 7 uur 24uurs varen.

Start in Den Oever.
Groen is de track volgens de GPS-records (uit RMC)
Rood is de track vanaf de start met alleen een startpositie uit GPS (bij Den Oever), verder alleen berekend met bootsnelheid van de log (ST60) en de Heading uit de RM-EV1.
De richting is meestal wel prima, de EV1 heeft max 3 graden deviatie.
De afstand gaat soms wat te kort, soms wat te lang, door de fouten van het log.
Na bijna 7 uur Dead Reckoning is de fout, bovenin bij de Sport-A boei, ca 0,6 mijl.
Het valt wel mee, eigenlijk.

Dat lijkt inderdaad mee te vallen, maar gezien de afwijkingen in de koersen in de rakken, ben ik ben wel benieuwd als je 7 uur een bepaalde kant uit zou zijn gevaren of je dan niet flink een grotere fout in zou zitten. Dat is misschien nog weg te kalibreren?

Baasklusje, is deze NMEA data gecorrigeerd met je SPD software of raw data?

Ruwe NMEA, snelheid en heading niet gecorrigeerd.

Orange Sunset schreef :
Exact dat is wat ik bedoel.

Baasklusje schreef :
Dat valt mij heel erg mee! Al middelt een logfout zich in deze heen-en-weer-banen natuurlijk wel enigszins uit.

DR is volgens mij bedoeld om helemaal klassiek je positie te kunnen schatten. Het zou handig zijn als je een soort logboek-grid zou hebben waar je (per uur of wanneer gewijzigd) je KK en geschatte snelheid zou kunnen invoeren. Stroom zou OCPN dan uit de gribs of tabellen kunnen halen en automatisch verkavelen. Snelheid schatten mijn ouders vroeger door een propje papier in het water te gooien en de tijd die de boot over haar waterlijnlengte deed te meten. Knopen tellen is beter natuurlijk...

Het scenario dat alléén de GPS uitvalt lijkt mij minder geloofwaardig dan dat een boordnetwerk of log faalt namelijk.

Nachtvlinder schreef :
In WinGPS lijkt een begin van DR te zitten (versie 6).
Bij het instrumentenpaneel kun je nu zelf waarden opgeven voor stroom, snelheid en heading.
'Stream' zal wel Fries zijn voor Stroming.

Ik behoor nog tot de generatie die in de beginjaren navigeerde met papieren kaart, gradenboog, passer en parallel-lineaal. Instrumenten waren kompas en sleeplog. Verder handpeilkompas en radio richting zoeker. Gegist bestek (met stroming) zoals geleerd in navigatiecursus en ook uitgelegd door dhr. Coolhaas in zijn boekje “Praktische navigatie op zee” (1977). Later ook astro-navigatie.

Begin 80-er jaren een navigatieprogramma geschreven in Basic voor de Casio zakcomputer. Zeer geavanceerd voor die tijd. I.p.v. kaartwerk nu intoetsen van kompaskoers, deviatie, variatie, snelheid afgelezen op sleeplog, geschatte drift, stroom uit tabellen of uit kaart.
Een beetje goniometrie en er rolde een gegist bestek positie uit, gauw ingetekend in kaart. Scheelde een hoop werk.
Even later kwam GPS beschikbaar en al gauw nam de gemakzucht over en “navigeren” bestond nu uit het noteren van GPS positie in de kaart en een koers sturen naar bestemming. Nog maar te zwijgen over latere laptops met navigatie programma's en chartplotters.

Vandaag hebben we de luxe van instrumenten die NMEA output produceren. Terugdenkend aan die Casio zakcomputer bedacht ik dat een Dead Reckoning programma met dezelfde functionaliteit en meer nu zo simpel is te realiseren door lezen van de NMEA data van een multiplexer. Daarom maar eens een dedicated apparaatje in elkaar gezet en wat code geschreven:

I/O: LCD display, keypad, serial interface.

1. Lezen van NMEA 0183 datastroom van STW, HDG, MWV
2. Drift handmatig (kijken naar kielzog en intoetsen) of uit preset look-up table a.d.v. boot snelheid, windhoek en windsnelheid (voor elke boot verschillend).
3. Stroom handmatig gemiddeld per tijdseenheid (per uur of per kwartier) intoetsen.
4. Een nieuwe DR positie bij elke koerswijziging. Deze DR is begin positie voor volgende DR. Ook DR positie op LCD bij indrukken toets van keypad.

Iemand zal vast wel eens zoiets gemaakt hebben, maar so what? Ik moet het nog in praktijk testen op wat langere trip. Zit ook nog te denken aan output van RMC om GPS te faken voor chartplotter of misschien waypoint met naam “DR-time:hhmm” oid.

Is nu iedereen naast elkaar hetzelfde aan het uitvogelen? Of kan ik de nuances niet volgen?

Ilex schreef : Ik noemde eerder al het programma SeaClear www.sping.com/seaclear/ van eind vorige eeuw. Uit een NL handleiding in 2005
vertaald/geschreven door ZF lid “egenolf” citeer ik dit:

1.2. Logboek functie en Dead Reckoning
Het programma kan tijdens het varen automatisch een logboek bijhouden. Indien er tijdelijk geen
positie informatie van de GPS beschikbaar is gaat het programma zelf over op DR (Dead
Reckoning = gegist bestek), en kleurt het vakje met navigatie gegevens rood. Als er via de
boordinstrumenten nog wel koers en snelheid informatie beschikbaar is (via NMEA) wordt deze
informatie gebruikt voor DR. Als deze informatie niet beschikbaar is kunnen koers en snelheid ook
met de hand worden ingevoerd.

EelskeM schreef :
Dat was zeker een stap in de goede richting, ik ken dit, was ook jarenlang een Seaclear fan. Alleen is bootsnelheid en koers niet voldoende voor een enigszins nauwkeurige DR. Drift en stroming moeten meegenomen worden. Drift kan geschat worden adv bootsnelheid, windhoek en zeilvoering of door meting van kielzog hoek. Stroming moet per tijdseenheid worden ingevoerd en vectoren in berekening worden meegenomen. Drift kan als een extra kompasfout worden beschouwd, zoals dhr. Coolhaas dit al 50 jaar geleden beschreef, toen iedereen bij navigeren nog van gegist bestek afhankelijk was.

Heel interessant draadje! Voor mensen met een plotter zoals ik is het waarschijnlijk niet erg bruikbaar, maar desondanks toch leerzaam.

Overigens is deze 'elektronische DR' als vervanger voor GPS waarschijnlijk over niet al te lange tijd al achterhaald nu de quantum navigatie aan de horizon staat (Google er maar op!). Dat is in feite ook een zéér geavanceerde vorm van DR. Volledig onafhankelijk van satelliet- of andere externe signalen en als we de berichten mogen geloven extreem nauwkeurig. Maar voordat dit beschikbaar en betaalbaar is voor consumenten zal er nog wel wat jaren overheen gaan. Tot die tijd is het hartstikke leuk om de ontwikkelingen hier te volgen.

"vroeger" als voorbeeld.

Vertrok je vanuit IJmuiden naar Lowestoft dan bepaalde je met de kaart een te sturen kompas koers. Eerst de ware koers dan de correcties inclusief de stroom vectoren per uur over de tijd die je verwachte over de oversteek te doen en vertrok. Netjes de kompas koers sturend die je had uitgerekend. Na een aantal uur bestond de dead reckoning uit bepalen of je was afgeweken van je plan en wat voor verschil dat gaf ten opzichte van je verwachting op het moment dat je vertrok. Je tekende dan in de kaart in waar je dacht dat je was.
Dus je vaarplan en je DR waren direct met elkaar verbonden.

Er zijn genoeg software oplossingen die DR ondersteunen, zo ook TimeZero PC applicatie. Maar die zijn meer bedoelt als backup als GPS apparatuur faalt.

Walt, hoe ziet jouw drifttabelletje eruit? Inderdaad, de beste Coolhaas beschrijft hoe je het kunt bepalen op basis van je kielzog, maar als ik die paar graden af kan leiden van wind en koers is dat toch makkelijker.



"Het is in de praktijk niet nodig om steeds op deze wijze die drift te bepalen. Tenslotte is zeevaren geen wiskundige berekening; men moet zorgen de eigenschappen van zijn schip zo spoedig mogelijk te leren kennen, zodat men dan ook de drift onder verschillende omstandigheden met enige nauwkeurigheid kan schatten. Bij de wind zeilend, onder gewone omstandigheden, kan voor een scherp zeiljacht op een drift van ten hoogste 5º worden gerekend. Bij stormweer en veel zeegang, onder klein zeil bijliggend, kan de drift wel enige streken (1 streek = 11 1/4°) bedragen."

ironman schreef :
Drift is in de praktijk altijd een schatting.
Aan de wind max en voor de wind verwaarloosbaar.
Meeste mensen kennen de drift wel van hun boot.

Kan je de gebruiker niet vragen om de drift op te geven van hun boot bij aan de wind in graden en voor andere koersen interpoleren?

anders bijna niet te doen. drift is afhankelijk van boot, diepte kiel, aangroei kiel, soort kiel, snelheid door water, koers tov de wind, helling, slechte vorm zeilen, te strak getrimde zeilen, golven en misschien nog wel meer

Voor drift is er de formule die ORC hanteert:

leeway=(heel/(speed**2))*k

heel in graden, negatief voor heel naar BB.
speed in kts.

Waarin k boot-afhankelijk. Een waarde van k=10 is goed bruikbaar voor een kieljacht met diepe kiel.
Hogere k (tot 20?) voor ondiepe langkielers, lagere k voor moderne snelle racers.

Deze formule is goed voor 'aan de wind'.
In SPD houd ik ook rekening met de TWA.
Als volgt: drift delen door 180/TWA.
Dus de eerder berekende drift delen door (TWA/45).
Bij aan de wind (TWA 45) is dat delen door 1.
Bij voor de wind door 4, dus 4 maal zo weinig drift. Beetje een benadering.

En K=?
Aantal graden lijkt me stug, want 10 graden drift herken ik echt niet. De mate waar je in verlijert is ligt op een scherp jacht vaker rond de 3 graden dan hoger.

Tuurlijk, het is afhankelijk van hellingshoek en golfjes, maar dan nog.

Tracking op de plotter beaamt dat, anders zou ik wel heel toevallig elk kruisrak de juiste overstag momenten kiezen. Wat zeker niet zo is.

Dat is inderdaad een vaak gebruikte benadering. Barre Skik kan de fudge factor lager zetten voor zijn boot uiteraard.



Ik zie overigens niet waarom je deze schatting nog verder zou willen verrekenen. Het rollen op lage koersen wordt veel meer door golven dan door winddruk veroorzaakt; als je die kortstondige afwisselende hellingen uitmiddelt, dan kom je vanzelf rond 0 uit…

Je zou als je meer inzicht wilt krijgen in de werkelijke drift van jouw boot wat data analyse kunnen loslaten op je vaar logs. Daar komen best wel zinnige redelijk constante getallen uit. Die uiteraard over jouw type boot iets zeggen.

Beste heren dank hiervoor. De wind/koers is in de formule dus geen factor. Daarom (@BK) is het me niet duidelijk waarom dit met de TWA verrekend zou moeten worden worden, immers helling = helling?

ironman schreef :
Helling is in feite het resultaat van wind snelheid, wind hoek, zeiltrim. En hoe meer bootsnelheid, des te minder drift. Daarom wel slim om daar de drift op te baseren. Veel makkelijker dan mijn geneste tabelletjes. Waarom ook TWA er achteraf nog bij te betrekken ontgaat mij nog even. Alleen heb ik geen helling beschikbaar. Heb wel een B&G Precision compass met roll, maar dan moet ik een N2K naar 0183 conversie doen en moet er weer een hoop electronica aanstaan om mijn simpele dedicated DR apparaatje van helling te voorzien. Ik vond wel dit met RS232 output. Misschien bestel ik dit wel.
Overigens is een paddle wheel twijfelachtig voor nauwkeurige STW, zeker op mijn boot. Bij vastzitten loopt je DR navigatie in de soep. Daarom gebruik ik mijn Stowe sleeplog uit de 80-er jaren. Ik heb daar NMEA 0183 output voor gemaakt. Is ergens nog een draadje over. Is behoorlijk nauwkeurig en heeft bijkomend voordeel dat je de drift redelijk kunt schatten, ipv de tros van dhr Coolhaas.

ironman schreef :
Daar zit wat in.
In de documenten van ORC waar de formule wordt besproken zit idd geen TWA, maar het is (me) niet duidelijk of dat is omdat helling er al in zit of omdat men vindt dat leeway alleen/vooral relevant is aan de wind, en verder klein bij ruimere TWA.

Mijn redenering was/is dat bij ruime wind de helling nog steeds groot kan zijn (spi!) maar dat de zijwaartse component van de kracht in het zeil toch heel veel kleiner is dan bij hoog aan de wind.
Vandaar de reductie met ruimere TWA.

SPD toont en logt zowel de theoretische leeway volgens de K-formule als de geschatte leeway op basis van hoek tussen HDG en COG. Ik zal eens in wat SPD-logs kijken hoe die twee zich gedragen bij verschillende TWA's.

Doe er verder mee wat je wilt voor de DR!

WaltB schreef :
Hoewel ik vermoedelijk een heel ander type boot heb kan ik jou bevindingen wat betreft STW volledig beamen. Dat is ook de reden dat mijn interesse in rekenen met uitkomsten van boordinstrumenten sterk is afgenomen.

Een dag van de Oktoberraces genomen en de leeway en theoretische leeway per TWA bekeken.
Is een up-down wedstrijd, met koersen of hoog aan de wind of afkruisend met TWA 150-170.
Ook klein stukje halve wind naar de spreaderboei.

Het plaatje:
data gesorteerd op TWA, TWA is de linker as en de blauwe lijn.
X-as seconden, in totaal ruim 4 uur, elke seconde een meting.
in oranje de met K berekende verwachte leeway
in groen de echte leeway, verschil COG en HDG.
Duidelijk is iig dat de berekende en de echte leeway fors afnemen met TWA boven de 60 graden.
De echte (groene) nog meer dan de berekende....
Trendlijn toegevoegd door de echte leeway.
Je zou kunnen zeggen dat mijn correctie voor TWA nog aan de voorzichtige kant is....