[Tehani]

Pasaron varias cosas que voy a contar que son bastante recientes:

Una: Nuestro compañero del foro Antonio Sollano expuso un problema aquí: https://foronavegantes.net/thread-4512.html
Intenté ayudarle, y sin él quererlo, obtuve a cambio un baño de realidad con respecto a los giróscopos que se gastan en esos barcos de tendido de cables submarinos. Valen fortunas e instalan dos en cada barco. Estuve leyendo características y aluciné en colores.
Vale, lo mío no vale tanto, pero uno se pica sin querer. Observé que estos giróscopos tardan unas dos horas en estabilizarse desde su puesta en marcha y eso me dio que pensar. Total, que el filtro pasa-alto que estoy aplicando lo modifiqué para que se adaptara más lentamente a la deriva térmica. Con dos minutos es suficiente para un barco como los nuestros.
Así quedó la cosa. Era momento de ver resultados navegando, y lo que son las coincidencias: En Transit (Bel Ami) y Kaia (Bahía de las Islas) por aquí. Un auténtico lujo si además digo que Antonio (Jubilao) se añadió a la fiesta: https://foronavegantes.net/thread-4382-p...l#pid98619

Le expliqué a Ángel (Kaia) que quería hacer unas pruebas del girocompás y se ofreció a añadir una excepcional paella en su barco (supongo que pondrá fotos del evento por algún sitio).
Estos fueron los resultados que explicaré a continuación:



El primer intento de virada falló porque algo (supongo que una escota) se enganchó (No fue una tarde muy tranquila pues teníamos rachitas de más de 20' y las cosas volaban dentro del Bahía). La columnas de la izquierda expresan grados. La de arriba es la escora, la del centro es heading y la de abajo es velocidad de rotación en grados/segundo. Las coordenadas horizontales (abscisas) son los números de muestra, es decir, 500 muestras equivalen a 50 segundos (a frecuencia de NMEA2000: 10 mensajes por segundo).
Es una lástima que pasáramos la proa por el norte. Por eso se ven los saltos 360-0 grados. Pero lo que realmente interesa puede obtenerse ampliando en distitas zonas. En particular me interesaba la linealidad del giróscopo, ya que moviéndolo a mano en casa me daba saltos importantes debidos a mi temblequeo..

[Tehani]

Esta es la ampliación de la gráfica del giróscopo durante la virada completa de algo más de 15 segundos de duración (la segunda):



Desde luego, no fue una virada de regata porque una vez pasado el rumbo deseado, se "pasa de frenada" y hubo que corregir...
Pero magnífica toma. El giróscoco se comporta fenomenal sin saltos aunque amplíe más la gráfica.
Esto me indica que puedo fiarme de las lecturas de ese sensor para establecer los TACKS en modo WIND/VANE y los cambios de rumbo en modo TRACK. De esa manera esas maniobras podrán ser controladas para cada tipo de barco, y en el caso de los veleros para no sobrevirar.

[Tehani]

Sin extenderme en los detalles, os diré que este gyro es de los que se denominan actualmente como de "9 ejes", ya que los tres sensores (acelerómetro, giróscopo y magnetómetro) tienen tres ejes cada uno: X, Y, Z.
Todo el procesamiento de cada sensor se hace por triplicado cien veces por segundo, y la salida de datos se produce cada 10 muestreos y pasos por el filtro. Esto es lo que aparece en las gráficas.
Ya véis que el procesador va rapidito...  La última vez que medí el tiempo de procesamiento me dio un resultado de 1,2 milisegundos. Puede ser que ahora al aplicar más filtrado, tarde un poco más.
La proyección de la gravedad en la lectura de tres ejes del acelerómetro sirve para conocer la escora y cómo se deben interpretar (rotar) los datos del magnetómetro. Se aplica el diferencial de las lecturas del giróscopo para "adelantar la respuesta global". Todo esto es lo que hacen los filtros de fusión Kalman, Madgwick y Mahony.
Como tuve inicialmente problemas de estabilidad y ruido en el giróscopo, usé otro sistema para calcular la velocidad de rotación que consiste en dividir la distancia angular entre dos heading seguidos, y dividir ese ángulo por el tiempo. Esto retrasaba un poco la respuesta, y había demasiada manipulación de esos datos.
Claro que esa gráfica que he puesto corresponde sólo al eje Z del gyro, pero dentro de valores de escora normales es más que suficiente. Añado alguna info más para que sea más interpretable:



El Bahía (y nosotros) estuvimos virando durante unos tres segundos a esa velocidad máxima de rotación de 12 grados/segundo. O sea que el barco giró 36 grados en ese intervalo de tiempo. Antes de ello, se puede ver cómo hay una zona de aceleración desde cero, y después otra zona de vuelta que no puede clavarse a 0 porque había que pasar velas a la otra banda y luego dar timón a la banda contraria.

[Tehani]

Y ahora os expongo mis dudas y cavilaciones, alguna de ellas ya tratada con Gypsylyon, ya que él instaló recientemente un piloto Evolution ACU200, con su sensor EVO100.
Durante todo este tiempo de desarrollo, una de las cosas que también he programado ha sido el módulo WiFi, inicialmente usado también para enviar datos.
He ido recortando el Setup de usuario para evitar líos, y como ya no se envían datos en NMEA0183, quité mucho de esa configuración.

Pero me queda otra espinita. Con Gypsy estuvimos divagando sobre cómo se calibra, o más bien se setea el EVO100 en el barco. Pues bien, según dice el manual, se hace de forma automática navegando. Esto quiere decir que, en teoría, puede ponerse en cualquier posición, y él solito sabrá dónde está la proa.
Me sorprende bastante, ya que no hay otra manera de hacerlo si no es contrastando con el COG del GPS.
Y me sorprende porque todos sabemos que un barco va por el mar, no por tierra. Y que en el mar existen corrientes y hay abatimiento. Entonces, ¿cómo es posible comparar con precisión la lectura del girocompás (HDG) con la de un COG corregido con la declinación si no se conocen ni corriente ni abatimiento?.
La declinación la calculo en mi software, de la misma manera que hacen los Ocenav, el abatimiento puede suponerse 0 cuando no hay escora (ya véis cómo se menea la escora en las gráficas...), ¿pero y la corriente?.

Me dijo Gypsy que el piloto andó "anduvo gilipollas" como Lázaro durante unos días, pero finalmente se ajustó. Yo de momento, y sin verlo claro, mantengo en el setup las opciones de orientación del dispositivo dentro del barco, mirando a: proa, estribor (90), popa (180) y babor (270). Además de añadir o quitar 5 grados por si el mamparo no está alineado o perpendicular a crujía.

Por otra parte tenemos las perturbaciones "soft iron", que son debidas a las desviaciones del campo magnético terrestre producidas por objetos metálicos, sobretodo ferrosos. En ese aspecto, me inclino a pensar que por un lado, lo que nos interesa cuando navegamos en modo AUTO es mantener el mismo ángulo inicial, aunque no sea de un valor real preciso. (Esto pasa siempre en los pilotos de caña). Cuando navegamos en modo viento, la referencia es el ángulo de viento, y en los modos NO DRIFT y TRACK/NAV la referencia es el COG y BTW, así que nada en estos casos.
Sabemos que los antiguos fluxgates no corregían nada y originaban problemas gordos al acercar un objeto metálico. Pero no sé nada de lo que pasa en un gyro de los nuevos. Puede ser que se vaya adaptando a la perturbación, pero ni idea...

Así están las cosas, ¿alguna opinión y/o consejo?

[jiauka]

Los IMUs llevan 3 sensores dentro.
1. Giróscopo: sirve para corregir escora y cabezeo del barco, sería el equivalente al cardan de los antiguos fluxgates
2. acelerómetro: mide aceleración del barco en 1 o varios ejes  útil para corregir compás y para calcular velocidad instantánea. Sin equivalencia en pilotos de generaciones anteriores - excepto algunos de gama alta-
3. Magnetómetro: equivalente al fiuxgate. Mide el campo magnético terrestre y al igual que el fiuxgate, se ve  influenciado por objetos metálicos, campos magnéticos y eléctricos. Debe corregirse por escora, cabezeo, etc.. al contrario que los fluxgates que más o menos se corregian solos con el cardan -con resultados mediocres-

Resumen corto: SI que están influenciados.

[Tehani]

Los IMUs llevan 3 sensores dentro.
1. Giróscopo: sirve para corregir escora y cabezeo del barco, sería el equivalente al cardan de los antiguos fluxgates
2. acelerómetro: mide aceleración del barco en 1 o varios ejes  útil para corregir compás y para calcular velocidad instantánea. Sin equivalencia en pilotos de generaciones anteriores - excepto algunos de gama alta-
3. Magnetómetro: equivalente al fiuxgate. Mide el campo magnético terrestre y al igual que el fiuxgate, se ve  influenciado por objetos metálicos, campos magnéticos y eléctricos. Debe corregirse por escora, cabezeo, etc.. al contrario que los fluxgates que más o menos se corregian solos con el cardan -con resultados mediocres-

Resumen corto: SI que están influenciados.

Uff!!!. Pues no has dicho nada!!!
La cosa no es tan sencilla, y menos con sensores inerciales de bajo costo.
En los GPS usados en los vehículos por carretera, los sensores económicos se usan para hacer predicciones imprecisas y de pocos segundos. Si no hay respaldo de GPS dejan de ser útiles en muy poco tiempo. De hecho están pensados para suplir en alguna medida las sombras de los edificios y cortes de recepción en túneles no muy largos.

De hecho, la lectura de los tres ejes del giróscopo se aplica por integración de la velocidad angular, dando un espacio angular que se añade a la fusión de los otros sensores: acelerómetro y magnetómetro. Ese proceso de fusión entrega un quaternion que se puede descomponer en los ángulos de Euler: Pitch (cabeceo), roll (escora) y Yaw (heading +/- 180 grados). Bueno, todo el cálculo se hace en radianes...

Como tú bien dices, del acelerómetro se pueden obtener las aceleraciones lineales, pero no es tan sencillo ni directo. Podríamos decir que acelerómetro y magnetómetro se apoyan mutuamente para ese cálculo de la aceleración (y por doble integración, de la distancia recorrida). En estos casos, la deriva del giróscopo introduce muchísimo error a largo plazo, y sólo pueden ser útiles los megamegacarísimos, inalcanzables para nosotros los mortales de a pie).

Todos estos problemas los tienen en los cálculos aeronáuticos, con el añadido de que lejos de la tierra, en el espacio no hay posibilidad de usar el magnetómetro.

Dentro del código del filtro Kalman aparece una tarea "magcal", que consiste en ir reconstruyendo el elipsoide modificado por las perturbaciones "soft iron" y crear la matriz de transformación en esfera. Toda una historia pero que muy compleja. Por eso me extraña que un gyro de pata negra, que aunque nos parezca caro (unos 600€) no está construído con sensores de alto nivel, sea capaz de hacer todo eso. Y aunque lo fuera, tampoco tenemos el barco girando 360 grados en cada eje cada cierto tiempo (y eso es imposible porque supondría ponerlo con el mástil apuntando al fondo y también horizontal).

Hace tiempo estudié el manual de un gyro profesional de Maretron. Resulta que sí usaba la autocalibración, pero que podía resultar problemática al cargar objetos metálicos y al pasar por debajo de puentes. En esos casos aconsejan desactivar la autocalibración. Pues vaya, digo yo. ¿Para qué sirve pues, si los mercantes cargan hierro como si no hubiera un mañana en forma de contenedores?

[jiauka]

Claro, si basas la velocidad y posición en cálculos exclusivos de la IMU, al poco no son ni fiables ni precisos, de facto es q sistema caótico.

Equipos como las sondas espaciales, los usan y se corrigen cada tanto con "sextantes" que apuntan a estrellas y triangulan.

Y drones profesionales, misiles etc...se corrigen con GPS, algo "fácil" de hacer en 1 barco. Aunque llevan horóscopos de fibra óptica/laser de 1 gran precisión.

Y los mercantes llevan 1 girocompás -de hecho varios-que SIEMPRE apunta al N geográfico sin estar influenciado por hierros o campos magnéticos, tengo 1 amigo que su profesión es calibrarlos y certificarlos.
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Girocomp%C3%A1s


Yo hice cosas para 1 cámara de vídeo semi-pro, y fue durillo. Y eso que se menea menos que 1 barco,aunque los sensores de la época eran 1 poco desastre, de 1 solo eje y datos en raw.

[Tehani]

Aún alguna imagen más.
Tal como me tocó la fibra (sin quererlo) nuestro amigo Antonio Sollano en el hilo "Rumbo Verdadero Estable". Y viendo los cacharrillos que se montan em un barquito de esos, forcé un poco más la máquina ajustando frecuencias de corte de los filtros y más cosas hasta que conseguí esto:



Podréis decir: Qué mal, ¿no?. Menudas montañas para estar quieto el chisme...
Miradlo un poco mejor: Las "montañas" van desde 30.935 a 30.953 centésimas de grado en un segundo aprox. Esto es de 309,35 a 309,53. Menos de +/-0,1 grado tal como sale del filtro Mahony. No está nada mal.
Pensad que la respuesta a los cambios de heading es rapidísima. Si quisiéramos raletizarla podría aplanarse mucho más esa gráfica. Ese "aplanado" lo hace el procesador del piloto en dos fases distintas.

Y otra imagen más. Este es el aspecto actual del gyro GNY115. Flecha roja: GNSS (GPS), azul: chip acelerómetro y giróscopo, verde: magnetómetro, violeta: sensor de presión atmosférica y temperatura:

[Tehani]

Claro, si basas la velocidad y posición en cálculos exclusivos de la IMU, al poco no son ni fiables ni precisos, de facto es q sistema caótico.

Equipos como las sondas espaciales, los usan y se corrigen cada tanto con "sextantes" que apuntan a estrellas y triangulan.

Y drones profesionales, misiles etc...se corrigen con GPS, algo "fácil" de hacer en 1 barco. Aunque llevan horóscopos de fibra óptica/laser de 1 gran precisión.

Y los mercantes llevan 1 girocompás -de hecho varios-que SIEMPRE apunta al N geográfico sin estar influenciado por hierros o campos magnéticos, tengo 1 amigo que su profesión es calibrarlos y certificarlos.
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Girocomp%C3%A1s


Yo hice cosas para 1 cámara de vídeo semi-pro, y fue durillo. Y eso que se menea menos que 1 barco,aunque los sensores de la época eran 1 poco desastre, de 1 solo eje y datos en raw.

Alternativa si. Barata NO mucho:

https://www.simrad-yachting.com/es-es/si...NS4wLjAuMA..

Esto es un compás GNSS. Con un cáculo muy preciso y mediante dos (o más) receptores GNSS internos, puede calcular dónde está el norte verdadero.

https://www.simrad-yachting.com/es-es/si...Mi4wLjAuMA..

Y éste es uno de estado sólido (IMU), del estilo del EVO100. Tampoco lo regalan, aunque esté basado en sensores de muy pocos euros. Por algo será, aquí lo que vale son las horas de investigación y desarrollo de software, que son unas pocas...

[jiauka]

....

https://www.simrad-yachting.com/es-es/si...Mi4wLjAuMA..

Y éste es uno de estado sólido (IMU), del estilo del EVO100. Tampoco lo regalan...

Este es el que tengo yo.

[Tehani]

Caramba, este de Maretron casi es un regalo:

https://navstore.com/products/maretron-n...ass-ssc300

Lo que cabrea de todo este asunto es que seguro que ningún piloto Simrad/B&G, Raymarine o Garmin será compatible con este Gyro de Maretron. Así como tampoco serán compatibles los de estos frabricantes entre sí.
La cuestión está en subyugar al usuario, a pesar de que los mensajes de HDG, HGT, Attitude (Pitch / Roll / Yaw) y ROT están normalizados en NMEA2000.

[Hippie]

joer que clase magistral,no me entere de nada pero ya casi voy entendiendo algo jajajajajaja,en algun lugar lei hace tiempo que esos aparatos van aprendiendo segun van navegando cada barco,ni puto caso,joerrrrrrrr,que pasada,soy un puto ignorante despues de leer todo esto que as escrito te,joerrrrrrrr

[Hippie]

y el kaia que ponga las fotos ya,aunque sus paellas no son mis favoritas jajajajajajajajajaj

[jiauka]

Caramba, este de Maretron casi es un regalo:

https://navstore.com/products/maretron-n...ass-ssc300

Lo que cabrea de todo este asunto es que seguro que ningún piloto Simrad/B&G, Raymarine o Garmin será compatible con este Gyro de Maretron. Así como tampoco serán compatibles los de estos frabricantes entre sí.
La cuestión está en subyugar al usuario, a pesar de que los mensajes de HDG, HGT, Attitude (Pitch / Roll / Yaw) y ROT están normalizados en NMEA2000.

Casi seguro que funcionan. Yo sé de 1 que lleva  el maretron en 1 nac-2.

El "problema" es calibrarlos,para eso sí que hace falta 1 MFD de la marca.