Onderwerp: Eigenschappen, nauwkeurigheid en ijken instruments

Twist schreef :
Interessant, kun je daar meer over vertellen?

Twist schreef :
OK, ik dacht al zoiets, maar valt dus ook te kwantificeren. Ik ga vanavond precies dezelfde analyse herhalen, maar dan met wat verschillende filters.

Je opmerking over ongecorreleerde (dus toevallige) fouten (ruis) is erg belangrijk volgens mij. Als je log bij een vaste helling gaat afwijken, is dit een wél gecorreleerde fout: als je weet hoé die fout afhangt van de helling (helling kun je meten) dan zou je er voor kunnen corrigeren.

Op een dieper niveau zijn zelfs de door Chris genoemde golven zijn enigszins voorspelbaar, qua patroon. 3Noreen doet daat "iets" mee in de aansturing van zijn AP. Wellicht kan dat voor een wieltjeslog óók - als je de modellen kunt vinden
Dat is vast heel lastig.

Zou het een tussenoplossing kunnen zijn om bij hogere golven (=meer ruis zolang je dat model niet kent) automatisch zwaarder te gaan filteren zodat de weergegeven meetwaarden altijd een bepaalde nauwkeurigheid hebben? Je krijgt in hogere golven dat automatisch een trager systeem, echter met een meer betrouwbare uitlezing wanneer je dat niet zou doen. Je kunt het ook altijd heel traag maken, maar dat is vast niet altijd nodig...

Om al deze redenen zijn de gegevens van een inbouwlog feitelijk ongeschikt om te navigeren.

Bij scheelt de calibratie van het log al, of ik onder zeil of op de motor een bepaalde snelheid vaar. Immers: de motor werkt door water onder de boot weg te trekken.

De enige manier om een redelijk nauwkeurige meting te hebben, is iets wat door alle grensbereiken heen kijkt (ultrasoon) of wat niet aan de romp zit.

Vroeger hadden we daarvoor specaal geijkte sleeploggen. Hoewel... Die zullen de motor ook gaan voelen.

Tot nu toe ben ik wat betreft STW niet verder gekomen dan een educated guess. Er zijn statistische verbanden met helling, seastate, zout of zoet water, motor of op zeil, tijd verstreken na laatste schoonmaak.
Daarbij zit ik met mijn boot dat er teveel luchtbellen rond de romp ontstaan.
Al met al heb ik het opgegeven deze meting verder te verbeteren.

Mijn eindstadium is dat ik STW bereken uit afgelegde weg door het water over een periode van 6 minuten. Samen met drift factor en SOG/COG geeft dat een stroom factor. Die laatste gebruik ik dan om een synthetische STW uit de SOG te maken van 1Hz.

Maar dit is zeker niet de ideale schone meting die je zou wensen.
Er is ook nog zo iets als wat mag het kosten. Natuurlijk zou ik wel load sensoren in mijn verstaging willen....

3Noreen schreef :
Wat slim! Als ik je goed begrijp heb je een soort state estimator gebouwd: dat is hier de stroomrichting/-snelheid. Deze kun je niet direct meten, maar door filtering schat je deze toch! Dat mag omdat de stroom (in de tijd) een traag veranderende variabele is. Is dit de gedachte ongeveer?

Sailmon - en ik doen iets wat daar op lijkt om een stabiele TWA input voor de performance berekening te krijgen, althans zoals ik het begrepen heb uit de white papers doe ik het:

1. Uit de momentaan berekende TWA en HDG wordt de TWD berekend
2. Deze TWD wordt gefilterd (tijdconstante tussen 20-30 s)
3. Uit deze gefilterde (en traag geupdate) TWD en de momentane HDG wordt de TWA terug berekend

Resultaat is een TWA (input polar en waar je op stuurt) die snel reageert op koersveranderingen, maar traag reageert op de veelal ruisige AWA meting.

AWA wordt bij mij wél (bijna) ongefilterd doorgestuurd naar de klokken, zodat je snelle windshifts nog steeds kunt zien.

Edit: Nee, ik snap je niet! Stel dat je log erg afwijkt van de echte snelheid door het water. Dan is de geschatte stroming toch ook onnauwkeurig? Hoe weet je dan dat je de SOG op de juiste manier corrigeert om daar de STW uit te halen? Of is dit bedoeld om toevallige fouten (golven etc) te corrigeren en dien je nog steeds een goede basiscalibratie te hebben (om systematische fouten te voorkomen) voor de STW?

Nachtvlinder schreef :
Volgens mij snap he het juist wél. Er blijft zoals ik al opmerkte ondanks intensieve statistische analyse op alle variabele die ik hier boven genoemd heb en heb kunnen bedenken, een fluctuatie in de uitkomst zitten. Dus tussen twee periodes van 6 minuten. De uitkomst van de stroom vector varieert te sterk om aannemelijk te zijn. Bedenk dat de werkelijke STW niet gekend is !
De oorsprong van mijn gedachte is dat alle invloeden van golven en korte meetruis wel door die 6 minuten geelemineerd zouden worden. Ook de aanname die rozeboos ook al opperde dat de snelheid gemeten wordt met de amplitude van het log en de afstand door pulsen te tellen speelt een rol.

OK, je doet dit dus om geen last te hebben van snelle, toevallige fluctuaties van het log. Systematische (langdurige) afwijkingen in de gemeten STW worden hierdoor niet gecorrigeerd.

Dan zijn we het eens. Waardevol lijkt mij!

Nogmaals de analyse van gisteren, om te proberen iets te zeggen over de absolute nauwkeurigheid van een wieltjeslog en de invloed van filtering daarop.

Let wel dat dit erg makkelijke omstandigheden waren, maar ik vind het toch de moeite waard om te kijken hoe de nauwkeurigheid toeneemt met filtering (en de traagheid óók...)

Voor het gebied vanaf 1 kn heb ik gedaan:

• STW lineair gecalibreerd, rekening houdend met de cut-off bij lage SOG's:
  STW_cal = 0.45 + 0.77 * STW_raw
• Verdeling van de fout geplot zónder filtering
• Verdeling van de fout met een 3 s filter (zal een merkbaar tragere uitlezing geven, echter de boot zélf is nog trager, waardoor dit als polar-input geen grote nadelen zal hebben)

De pilotplot na de calibratie ziet er (ongefilterd) als volgt uit:


Toch niet helemaal lineair, daar in het begin!

Histogram van de fout (geen filtering, op basis van de data in de plot hierboven:

Standaard deviatie van deze fout is hier 0.23 kn

Histogram van de fout (3 s tijdconstante van het filter):

Standaard deviatie is dan nog maar 0.13 kn: dubbel zo nauwkeurig dus maar wel iets trager.

De pilotplot na filtering tenslotte: hier is nog beter te zien dat een meerpunt linearisatie zal helpen om de lage snelheden beter te krijgen:



Een paar conclusies, waarbij belangrijk te beseffen is dat dit makkelijke omstandigheden waren:

• Na calibratie zou de kans 95% zijn geweest dat de fout kleiner was dan (+/-) 0.46 kn
• Na filtering (3s) zou de kans 95% zijn geweest dat de fout kleiner was dan (+/-) 0.26 kn
• Middelen over méér meetpunten (is uiteindelijk een statische "wet"...) verhoogt de nauwkeurigheid/vermindert de invloed van meetruis (afgezien van systematische fouten!) In dat opzicht is snel sampelen wel zinvol: om hetzelfde aantal punten te middelen volstaat een minder traag filter. Als je met 1 Hz een random sample zou pakken, dan is dat minder representatrief dan wanneer je met 10 Hz sampled, dit filtert en dááruit eens per s een sample trekt.

je zou een tweetal log gevers erbij kunnen plaatsen. dan kan je beter middelen.

PS: Dit is gewoon statistiek natuurlijk. Wél duidelijk is dat een wieltjes log niet persé slecht hoeft te zijn en (als de omstandigheden gunstig zijn) er behoorlijke resultaten uitgehaald kunnen worden. Het houdt zich aan statistische wetten en geeft zeker niet "zomaar wat aan". Ook is het nog duidelijker dat een uitlezing in 0.01 kn resolutie onzinnig is.

Volgende uitdaging is het in kaart proberen te brengen van meetbare verstoringen. Helling lijkt mij een voor de hand liggende - 3Noreen heeft daar al grijze haren van gekregen begrijp ik. Voor niet meetbare verstoringen spreekt mij het idee van 3Noreen zeker aan...

Nachtvlinder schreef :
Ja op zich wel, maar niet na zo'n lange werkdag als vandaag
Google eens op 'testing for normality', maar neem vooraf een driedubbel shot espresso. Ik heb het een paar jaar terug nog eens in excel gedaan (zonder betaalde plugins). Het kan in excel, als je snapt wat je doet.

Kleine nuance: je hebt inderdaad niks aan een hoge resolutie als je geinteresseerd bent in de werkelijke absolute waarde en de onnauwkeurigheid groter. Maar dat wordt anders als het om de trend/veranderng gaat: stel dat ik een snelheid zie oplopen van 4.07 naar 4.13 knoop dan gaan het waarschijnlijk echt harder. Maar niet precies 0.06 knoop. En ook de 4.07 en 4.13 zitten er misschien wel 0.6 knoop naast beide. Voorwaarde dan is wel dat de laatste decimaal van de uitlezing niet staat te knipperen op alle mogelijke cijfers.

Nachtvlinder schreef :
There are lies,
There are big lies,
and there's statistics

Nachtvlinder schreef :
Op mijn vorige boot had ik die B&G set gekocht (net als nu de paddlewheel versie) en geplaatst (Triton log/wind/diepte set icm Vulcan display): dat viel in de praktijk tegen ivm het niet voldoende aan elkaar kunnen koppelen van GPS snelheid en wat het log ervaart. Resultaat is dat het verloop (en het schil) tussen deze 2 snelheden groter is dan met de i70's (mid range bij RM). Op dat vlak doet RM het beter dan B&G.

Een top range heeft RM (nog) niet, maar gaat naar verwachting wel komen (hoewel dat vermoedelijk nog altijd niet op het niveau van de 5000 serie van B&G gaat zijn (maar dan koop ik zelf ook liever NKE)). Nu Raymarine is gaan sponsoren op wedstrijdboten is de verwachting dat zij de software hierop gaan aanpassen: als je een EVO sensor hebt (als onderdeel van een stuurautomaat pakket), is de hellingshoek namelijk bekend: die data komt uit de 'puck'. Dus is het enkel nog het toevoegen van de algorithmen en kan dat meegenomen worden. Op Panbo is daar al eens een artikel over geweest. Ben benieuwd, zou mooi zijn.

Voor de preciezere info is de laatste generatie aan sensoren zonder paddlewheel beter wat ik zo lees; heb daar zelf nog geen ervaring mee, dan komt na de winter als er zo'n log transducer in de FF komt.

ZeeZin schreef :
Mijn ST950 ligt al thuis en ga ik in december tijdens het groot-onderhoud bij Modus inbouwen. Daarbij blijft de huidige DST800, primair vanwege de dieptesensor. Ik kan dus de output van beide sensoren tegelijk vergelijken met GPS

In januari hopelijk de eerste resultaten van mijn kant: wel interessant ook daar wat statistiek op los te laten. Ben van plan de komende tijd veel te loggen: ook met helling en golven: dan eens kijken of ik daar wat systeem identificatie technieken op los kan laten (was ooit m'n vak, maar dat was toegepast op reactoren en distillatiekolommen...)

Nachtvlinder schreef :
Dat is een interessante: meten met beide versus GPS! (heb zelf 2 lose transducers ipv triducer; waarbij de log versie vervangen wordt door die 950)
Ben heel benieuwd naar de resultaten daarvan. Vooral of die inderdaad zoveel beter is. (geen moving parts alleen is een voordeel en minder uitstekende delen aan de boot een andere)

De ST950 algorithmen schijnen te meten op basis van "deeltjes" in het water tussen 2 en 100 cm diep. Dit is in iedergeval ver buiten de grenslaag, al kunnen daar, qua stroming, wellicht nog steeds "upwash effecten" van de kiel zijn; geen idee eigenlijk.

Ik heb twee kielen (tsja...) en heb de DST800 nu exact in het midden, zo'n 20 cm daarvoor geplaatst. De ultrasoon komt ook in het midden, maar dan op plm 1/3 van de waterlijn van voren (een meter verder naar voren ongeveer). Hopelijk verweg genoeg van de kielen en voldoende onderwater (mijn boot komt niet zo snel uit dat water

Feitelijk word de snelheid berekend door real-time correlatie tussen de echo's van twee na elkaar geplaatste ultrasoon-sensoren. Er valt en je kunt niets ijken: de meting zou fysisch bepaald moeten zijn...

Ben heel benieuwd! Net met RM gebeld (tech desk), die raden deze transducers af, hebben er mee getest maar vinden een paddlewheel betrouwbaarder. B&G denkt daar anders over, dus extra benieuwd naar de resultaten icm de DST 800 er naast!

Ze zijn omstreden inderdaad en wss lastig voldoende robuust te maken (er komt een boel software en real-time data analyse bij kijken, in de "echo correlation processor").

Airmar heeft bepaalde types al jaaaren lang aan lopen kondigen en steeds maar niet op de markt durven brengen. Nu dus wel.

We gaan het zien

In deze blackbox gebeurt het allemaal:

ZeeZin schreef : Dat is interessant, de decennia oude low-tech schoepenwieltjes betrouwbaarder dan de high-tech ultrasoonmeters? Hebben ze ook gezegd waarom en is er misschien een testrapport (of samenvatting daarvan) beschikbaar?

nou, dat is natuurlijk omdat het niet betrouwbaar meet.
het hangt volgens mij af van de vuiligheid van het water. Als je geen stukjes ziet heb je ook geen meting,

Ik denk dat er regelmatig een aantal termen door elkaar gebruikt worden:

• Betrouwbaarheid (doet is het of doet ie het niet)
• Nauwkeurigheid (hoe is de herhaalbaarheid bij meerdere metingen)
• Precisie (hoe dicht liggen de metingen bij de werkelijkheid)

Als je deze definitie van betrouwbaarheid beschouwd, dan is een paddlewieltje mss wel betrouwbaarder (totdat ie dichtslibt). Heb eerdere ervaringen gelezen dat een ultrasoon geen data uitspuugde omdat ie niet kon "locken". In gedistilleerd water doen ze het bijvoorbeeld niet. In de praktijk zie ik de meeste klachten komen van snelle boten, waar lucht onder kan komen. Qua aanwezigheid van deeltjes lijkt het wel goed te zitten.

Bedenk ook dat de (betaalbare) mogelijkheden tot processing power de laatste jaren sterk toegenomen zijn: de oude CS4500 kijkt bijvoorbeeld alleen naar de vroege reflecties, tot zo'n 5 cm diep. De huidige generatie tot een meter onder de romp. Mijn boerenverstand zegt dat dat veel meer computerkracht nodig heeft (en mss ook een andere transducer?)

Nachtvlinder schreef :
In de wetenschap waar ik lang geleden in werkte waren de definities nét even anders....

Misschien toch nuttig:

- eerst Validiteit. Meet de meter wat je wil meten, of zit er iets (geheel) anders in de meting. Je noemt dat niet....
- dan Betrouwbaarheid. Dat is: als ik 2 keer, 10 keer, meet , krijg ik dan 2 keer, 10 keer, hetzelfde resultaat. Jij noemt dat nauwkeurigheid....
- en dan Oplossend Vermogen. Hoe precies kan ik meten.

Zullen we het eerst over de termen eens proberen te worden? Anders praten we misschien langs elkaar heen... Any solution, maar wel eentje...

Eens met jouw (officiele) termen!

Dan moeten we voor "het niet werken van een meting" (er komt geen data uit, niet eens onzindata, echt helemaal niets) een andere term gebruiken (ik dacht in mijn naieviteit aan "betrouwbaarheid", zoals je een auto die niet wil starten "onbetrouwbaar" noemt).

Kunnen we dat (niet functioneren) "beschikbaarheid" noemen? In de chemie praten we over "uptime" of "availability". Dat is ongeveer wat ik bedoel...

Hoe noem je een meting die wel telkens bijna hetzelfde resultaat geeft, dus waarvan de metingen dichtbij elkaar liggen, maar een systematische fout bevat?

"hoge betrouwbaarheid met een laag oplossend vermogen"?

wat jij oplossend vermogen noemt noem ik resolutie.

maar okay, voordat het weer hele rij offtopic postjes komen:

Volgens mij gaat het hier om de nauwkeurigheid van de gever. in de boot gemonteerd.
niemand weet hoe nauwkeurig de meting is.

En dat dan bij de verschillende omstandigheden waarbij men vaart.

De gebruiker wil volgens mij twee dingen:
1. snelheid weten door het water. Voor het bepalen van stroming, en omdat het sneller reageert dan gps.
2. accelleratie en deacceleratie kunnen zien.

Wil je alleen 2 kunnen zien werkt m.i. een normale gever prima. Het gaat dan om het verschil.
Het eerste punt moet je met een korrel zout nemen. Of lange tijd tijdens zeilen vergelijken met gps. En dan corrigeren.

roozeboos schreef :
is idd hetzelfde.

roozeboos schreef :
Geen probleem wat mij betreft, zo heel off-topic vind ik dat niet. Als we goed willen uitzoeken is het wellicht nodig dieper te gaan, iets waarvoor we beter nu een taal kunnen afspreken dan later als we "lost in translation" zijn.

roozeboos schreef :
Dat zijn we aan het uitzoeken toch? Wat je hier vlak na zegt zou een conclusie kunnen worden, maar daar is het m.i. nog te vroeg voor: we hebben nog niets gekwantidiceerd (alleen een bijna-ideaal situatie), waar de fout mij hard meevalt.