Sisäänrakennettu GPS, ulkoinen GPS/kompassi vai GNSS-kompassi – kumpi kannattaa valita veneeseesi?

Nykyaikaisissa karttaplottereissa on usein sisäänrakennettu GPS-vastaanotin, mutta se ei aina näytä, mihin suuntaan vene osoittaa, kun nopeus on alhainen tai vene on paikallaan. Monissa veneissä sisäänrakennettu GPS-vastaanotin on enemmän kuin riittävä, kun taas tutkalla, AIS:lla ja muilla edistyneillä ominaisuuksilla varustetuissa asennuksissa voi olla hyötyä erillisestä suunta-anturista.

Tässä artikkelissa vertailemme kolmea erilaista ratkaisua:

• Sisäänrakennettu GNSS-vastaanotin esimerkiksi Raymarine Axiomissa
• Ulkoinen GNSS- ja suunta-anturi, kuten Raymarine AR200
• Ammattimainen GNSS-kompassi, kuten Hemisphere Vector V200

Tarkastelemme eroja sijainnissa, kompassisuunnassa, tarkkuudessa, käynnistysajassa ja asennuksessa ja selitämme, mitä tekniset tiedot tarkoittavat käytännössä.

GPS ja GNSS – mitä eroa niillä on?

GPS on yhdysvaltalainen satelliittipohjainen paikannusjärjestelmä. GNSS on laajempi yhteisnimitys satelliittijärjestelmille, kuten GPS, GLONASS, Galileo ja BeiDou.

Nykyaikainen merikäyttöön tarkoitettu GNSS-vastaanotin voi vastaanottaa signaaleja useilta satelliittijärjestelmiltä. Tämä antaa vastaanottimelle pääsyn useampiin satelliitteihin, mutta todelliseen suorituskykyyn vaikuttavat silti antennin sijainti, näkyvyys taivaalle, häiriöt ja vastaanottimen tekniset tiedot.

Arkikielessä GPS:ää käytetään edelleen usein yhteisnimenä, vaikka tuote olisikin itse asiassa GNSS-vastaanotin.

Taso 1: Sisäänrakennettu GPS karttaplotterissa

Nykyaikaisissa karttaplottereissa, kuten Raymarine Axiomissa, on sisäänrakennettu GNSS-vastaanotin. Tämä tarkoittaa, että voit saada veneesi sijainnin kartalle asentamatta erillistä GPS-antennia.

Monille huviveneille tämä on yksinkertainen ja kustannustehokas ratkaisu.

Sisäänrakennetun GPS:n edut

• Ei erillistä GPS-antennia tarvita
• Vähemmän komponentteja ja kaapeleita
• Helppo asennus
• Alhaisemmat kokonaiskustannukset
• Riittävä tarkkuus normaaliin virkistyskäyttöön tarkoitetussa navigoinnissa

Aiemman Raymarine Axiom -sukupolven vahvistetuissa spesifikaatioissa mainitaan tuki GPS:lle, GLONASSille ja BeiDoulle, jopa 28 satelliitin seuranta ja sijainnin päivitykset 10 Hz:n taajuudella. Ilmoitettu sijainnin tarkkuus on enintään 15 metriä ilman SBAS:ia ja enintään 5 metriä SBAS:n kanssa, molemmissa tapauksissa 95 prosenttia ajasta. Tarkat tekniset tiedot vaihtelevat mallien ja sukupolvien välillä.

Selkeä näkyvyys taivaalle on ratkaisevan tärkeää

Sisäänrakennettu GPS-vastaanotin toimii vain niin hyvin kuin asennuspaikka sallii. Koska antenni on karttaplotterin sisällä, vastaanottoon vaikuttaa suoraan näytön asennuspaikka.

Vastaanotto-olosuhteet voivat heikentyä, jos plotteri sijaitsee:

• Ohjaushytin sisällä
• Kovakaton alla
• Ylikulkusillan alla
• Metallisen tai voimakkaasti sävytetyn lasin takana
• Lähellä suurempia metallirakenteita
• Paikassa, jossa suuri osa taivaasta on peittynyt

Avoimessa ohjaamossa, josta on hyvä näkyvyys taivaalle, sisäänrakennettu antenni toimii yleensä huomattavasti paremmissa olosuhteissa kuin suljetussa ohjaamossa.

Joten ei pelkästään käyttämäsi vastaanotin ole tärkeä. Myös antennin sijainti ja satelliittien esteetön näkyvyys ovat erittäin tärkeitä.

Kuinka kauan paikan saaminen kestää aloittamisen jälkeen?

Se, että karttaplotteri on käynnistynyt, ei automaattisesti tarkoita, että GNSS-vastaanotin on jo vakiinnuttanut asemansa.

Vahvistetun Raymarine Axiom -vastaanottimen ilmoitettu kylmäkäynnistysaika on alle kaksi minuuttia. Kylmäkäynnistys tarkoittaa, että vastaanottimen on etsittävä satelliitteja ilman, että se voi käyttää kaikkia aiemmin tallennettuja tietoja.

Se, kuinka nopeasti sijainti näkyy käytännössä, riippuu muun muassa seuraavista tekijöistä:

• Näkymä kohti taivasta
• Antennin sijoittelu
• Jos satelliittitiedot on tallennettu
• Kuinka kauan järjestelmä on ollut pois päältä
• Jos venettä on siirretty vastaanottimen viimeisimmän käytön jälkeen

Lyhyen seisokin jälkeen sijainti voidaan siis saavuttaa nopeasti, kun taas kylmäkäynnistys tai epäselvä asennus voi tarkoittaa pidempää odotusaikaa.

Erillinen, ulkoisesti asennettu anturi voi tarjota paremmat vastaanotto-olosuhteet, jos se sijoitetaan esimerkiksi kovalle katolle tai tutkakaareen, josta on esteetön näkymä taivaalle. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että ulkoinen anturi aina takaa nopeamman sijainnin lukituksen. Tulos riippuu koko asennuksesta.

GPS ei automaattisesti näytä mihin suuntaan vene osoittaa

On tärkeää erottaa toisistaan kurssi maan suhteen (course over ground , COG) ja kompassikurssi (compass course, heading).

GPS-vastaanotin voi laskea painopisteen (COG) vertaamalla veneen sijainnin muutoksia. Painopiste siis näyttää, mihin suuntaan vene todellisuudessa liikkuu maan pinnalla.

Suunta sen sijaan näyttää, mihin suuntaan keula osoittaa.

Nämä arvot voivat vaihdella seuraavista syistä:

• Sivutuuli
• Nykyinen
• Ajelehtiminen
• Peruutus
• Ohjailu
• Hyvin alhainen nopeus

Kun vene on paikallaan, GPS-vastaanotin ei voi laskea vakaata painopistettä (COG) sen liikettä perusteella. Siksi karttaplotterin sisäänrakennettu GPS ei korvaa varsinaista suunta-anturia.

Sen voi huomata seuraavista asioista:

• Veneen symboli kiertyy tai liikkuu epäsäännöllisesti
• Pää ylöspäin suuntautuva suunta muuttuu epävakaammaksi
• Tutkakuva ei kohdistu oikein, kun suunta puuttuu
• Ympäröivien kohteiden esittäminen muuttuu vähemmän intuitiiviseksi

Taso 2: Ulkoinen GPS/kompassi – Raymarine AR200

Raymarine AR200 yhdistää GNSS-vastaanottimen AHRS-järjestelmään eli asento- ja suuntaviitejärjestelmään. Anturi antaa sijainnin, magneettisen kompassin suunnan, kallistuksen ja kallistuksen yhteensopiville Raymarine Axiom -järjestelmille.

Tämä tarkoittaa, että AR200 tarjoaa tietoja, joita tavallinen GPS-vastaanotin ei pysty tarjoamaan veneen ollessa paikallaan.

Ulkoinen sijoitus tarjoaa paremmat asennusvaihtoehdot

AR200-mallissa on sisäinen GNSS-antenni, mutta koko anturi on asennettu ulkopuolelle, joten voit valita sijainnin, josta on parempi näkymä taivaalle kuin karttaplotterin sijainnista.

Yleisiä kiinnityspaikkoja voivat olla:

• Kovakattoinen
• Tutkakaari
• Targan kaari
• Muu avoin tila, jossa on hyvä satelliittinäkyvyys

Paikka on valittava myös laitteen magneettikompassin kannalta. Anturia ei saa asentaa lähelle laitteita tai johtoja, jotka aiheuttavat magneettisia häiriöitä, eikä sitä saa kalibroida sen jälkeen.

Vakaa suunta veneen seistessä paikallaan

Tärkein ero AR200:n ja tavallisen GPS:n välillä on kulkusuunnan käyttö.

AR200 käyttää AHRS-ratkaisua, jossa on kiihtyvyysanturi, digitaalinen magneettikompassi ja MEMS-gyroskooppi. Yksikkö mittaa suunnan, kallistuksen, rullauksen ja kääntymisnopeuden 10 Hz:n päivitysnopeudella. Raymarinen ilmoittama staattinen magneettikompassin tarkkuus on 1° RMS ja dynaaminen tarkkuus 3° RMS.

Tämä antaa järjestelmälle pääsyn veneen suuntaan, vaikka vene olisi paikallaan tai liikkuisi hitaasti.

Otsikkotiedot ovat arvokkaita seuraaville:

• Vakaa kartan suunta
• Tutkakerros
• ClearCruisen lisätty todellisuus
• Videon vakautus
• AIS- ja karttakohteiden esittely
• Toiminnot, jotka vaativat tietoa kallistuskulmasta ja kallistuksesta

AR200 on erityisesti suunniteltu anturi- ja videonvakautusmoduuliksi ClearCruise AR:lle yhteensopivissa Axiom-karttaplottereissa. Yhdessä yhteensopivan kameran kanssa järjestelmä voi lisätä navigointikohteita, AIS-kohteita ja merimerkkejä kameran kuvan päälle.

Raymarine AR200 tekniset tiedot

Raymarine AR200 seuraa jopa 28 satelliittia ja päivittää GNSS-sijainnin 10 Hz:n taajuudella. Ilmoitettu sijaintitarkkuus SBAS:n kanssa on alle 5 metriä 95 prosentissa ajasta. Kylmäkäynnistyksen ilmoitetaan kestävän alle kaksi minuuttia, tyypillisesti alle 60 sekuntia, kun taas kuumakäynnistyksen ilmoitetaan kestävän alle 45 sekuntia.

Tämä tarkoittaa, että AR200:aa ei tule ensisijaisesti pitää dramaattisena parannuksena ilmoitetun GPS-sijainnin tarkkuudessa Axiomin sisäiseen vastaanottimeen verrattuna.

Suurin päivitys on sen sijaan:

• Ulkopuolelle sijoitettu GNSS-vastaanotin
• Magneettinen suunta veneen ollessa paikallaan
• Pitch and roll
• Vakiintunut hintatieto
• ClearCruise AR -tuki

AR200 on asennettava ja kalibroitava oikein, jotta se tarjoaa luotettavaa suuntatietoa. Järjestelmän valitut tietolähteet ja yhteensopivuus on myös tarkistettava ennen kuin muut verkkotoiminnot käyttävät suuntatietoja.

Taso 3: Ammattimainen GNSS-kompassi – Hemisphere Vector V200

Hemisphere Vector V200 on ammattimainen GNSS-kompassi, joka käyttää kahta GNSS-antennia samassa kotelossa. Antennit ovat 20 senttimetrin etäisyydellä toisistaan ja niitä täydentävät gyroskooppi- ja kallistusanturit.

Toisin kuin AR200, V200 ei tarvitse käyttää magnetometriä suunnan määrittämiseen. Sen sijaan suunta lasketaan kahden antennin vastaanottamien satelliittisignaalien perusteella.

Suunta ilman magneettikompassia

Koska suunta määritetään kaksois-GNSS-antennilla, kurssin laskenta ei ole riippuvainen maapallon magneettikentästä.

Tämä tarkoittaa, että magneettinen poikkeama esimerkiksi seuraavista ei vaikuta suuntafunktioon:

• Kaiutin
• Sähkömoottorit
• Generaattorit
• Raskaat virtakaapelit
• Teräskomponentit
• Magneettiset esineet

Laitetta ei myöskään tarvitse kalibroida kuten perinteistä magneettikompassia. Asennus on kuitenkin silti tehtävä oikein. Anturin suuntaus, esteetön näkymä taivaalle ja etäisyys häiritseviin radiolähettimiin tai peittäviin rakenteisiin ovat edelleen tärkeitä.

Sijainti-, suunta- ja liiketiedot

V200 voi lähteä:

• GNSS-sijainti
• Otsikko
• Piki
• Rooli
• Nosta
• Käännösnopeus

Valmistajan datalehdessä mainitaan 424 kanavaa, 10 Hz vakiona ja 20 Hz lisävarusteena. Kylmäkäynnistyksen ilmoitetaan kestävän 60 sekuntia, lämminkäynnistyksen tyypillisesti 30 sekuntia, kuumakäynnistyksen tyypillisesti 10 sekuntia ja suunnankorjauksen tyypillisesti 10 sekuntia.

Paikan tarkkuus määritellään seuraavasti:

• 1,2 metriä RMS itsenäisessä paikannuksessa
• 0,3 metriä RMS SBAS:lla

Suuntatarkkuus on vakiona 1,5° RMS ja lisävarusteena 0,75° RMS. Kallistus- ja kallistuskulmat on määritetty 1,5° RMS:ssä.

On tärkeää erottaa toisistaan vakio- ja valinnaiset versiot. 0,75°:n tarkkuutta ei pidä mainita yleisenä suorituskykynä kaikille V200-kokoonpanoille.

Milloin V200 on oikea valinta?

V200 on erityisen mielenkiintoinen silloin, kun asennus asettaa korkeammat vaatimukset sijainnille ja suunnalle tai kun magneettinen häiriö vaikeuttaa tavallisen elektronisen kompassin sijoittamista.

Esimerkkejä käyttötarkoituksista ovat:

• Ammattimaiset navigointiasennukset
• Työveneet
• Mittausveneet
• GNSS-pohjaista suuntaa vaativat asennukset
• Edistykselliset tutka- ja AIS-järjestelmät
• NMEA 2000- tai NMEA 0183 -verkkoa käyttävät järjestelmät

V200 tukee NMEA 2000- tai NMEA 0183 -verkkoa tuoteversiosta ja valitusta yhteydestä riippuen. Siksi oikea versio on valittava veneen olemassa olevan verkon perusteella.

Tekninen vertailu

Axiom GNSS:n tekniset tiedot vaihtelevat mallien ja sukupolvien välillä. Taulukko perustuu siksi Raymarinen sukupolveen, jonka dokumentaatio on tässä tarkistettu. Tarkista aina kyseisen Axiom-mallin käyttöohje.

Raymarine antaa Axiomin ja AR200:n arvot 95 %:n luottamusrajoilla, kun taas V200-arvot on annettu RMS-arvoina, joten niitä ei voida verrata ikään kuin ne olisi laskettu täsmälleen samalla tilastollisella menetelmällä.

Mitä erot käytännössä tarkoittavat?

Sisäänrakennettu GPS Axiomissa

Sisäänrakennettu vastaanotin on hyvä valinta, kun:

• Plotterilla on hyvä näkyvyys taivaalle
• Tarvitset pääasiassa vakaan aseman kartalla
• Haluat pitää asennuksen yksinkertaisena
• Sinun ei tarvitse suunnata, kun vene on paikallaan
• Sinulla ei ole ominaisuuksia, jotka vaativat erillisen suunta-anturin

Normaaliin virkistyskäyttöön tarkoitettuun navigointiin sisäänrakennettu vastaanotin saattaa riittää.

Raymarine AR200

AR200 on luonnollinen askel eteenpäin, kun:

• Piirturi on asennettu piilotettuun paikkaan.
• Haluat pystyä sijoittamaan GNSS-vastaanottimen siten, että taivaalle on parempi näkyvyys.
• Sinun on suunnattava, kun vene on paikallaan
• Käytät ClearCruise AR:ia
• Tarvitset pitch and roll -ominaisuuden
• Haluat parantaa ominaisuuksia, jotka ovat riippuvaisia vakaasta suuntatiedosta

Tärkein hyöty ei välttämättä ole parempi paikannustarkkuus. Eron tekee ulkoisen paikannuksen ja oikeiden suuntatietojen yhdistelmä.

Puolipallon vektori V200

V200 sopii parhaiten, kun:

• Ammattimainen GNSS-suunta vaaditaan
• Magneettisia häiriöitä on vaikea välttää
• Vaaditaan suurempaa paikannustarkkuutta
• Suunta tulisi laskea ilman magnetometriä
• Asennus vaatii NMEA 2000- tai NMEA 0183 -liitännän
• Standardoitu ja dokumentoitu anturien suorituskyky on etusijalla

Tässä siirrytään magneettisesta AHRS-järjestelmästä kaksoisantennipohjaiseen GNSS-kompassiin.

Minkä ratkaisun sinun pitäisi valita?

Valitse sisäänrakennettu GPS, jos:

• Sinulla on yksinkertainen navigointiasetus
• Plotterilla on hyvä näkyvyys taivaalle
• Tarvitset pääasiassa sijaintia ja painopistettä
• Haluat välttää lisäkomponentteja

Valitse Raymarine AR200, jos:

• Sinulla on yhteensopiva Axiom-järjestelmä
• Tarvitset suuntaa paikallasi
• Haluat käyttää ClearCruise AR:ää
• Tarvitset tietoa myyntipuheesta ja roolista
• Piirturin sijainti tarjoaa vähemmän sopivat vastaanotto-olosuhteet

Valitse pallonpuoliskovektori V200, jos:

• Tarvitset GNSS-pohjaisen suunnan
• Haluat välttää magneettikompassin ongelmia
• Tarvitset dokumentoitua ja ammattimaista anturien suorituskykyä
• Tarvitset paremman paikannustarkkuuden
• Asennus käyttää NMEA 2000- tai NMEA 0183 -verkkoa.

Johtopäätös

Raymarine Axiomin kaltaisten karttaplottereiden sisäänrakennettu GPS-vastaanotin on enemmän kuin riittävä normaaliin navigointiin, varsinkin kun karttaplotteri on asennettu siten, että taivaalle on hyvä näkyvyys. Se ei kuitenkaan anna todellista kompassisuuntaa veneen ollessa paikallaan. Se näyttää ensisijaisesti sijainnin ja voi laskea painopisteen veneen liikkuessa.

Raymarine AR200 täydentää järjestelmän suunta-, kallistus- ja rullamittauksilla. Ulkoinen asennus mahdollistaa myös sijainnin valitsemisen siten, että satelliittinäkyvyys on parempi kuin plotterin sijainnissa. Yhteensopivalle Axiom-järjestelmälle, jossa on ClearCruise AR tai muita vakaata suuntaa vaativia ominaisuuksia, se on selkeä parannus.

Hemisphere Vector V200 menee pidemmälle laskemalla suunnan käyttämällä kahta GNSS-antennia magnetometrin sijaan. Tämä vähentää magneettisen poikkeaman ongelmia ja tarjoaa paremman dokumentoidun paikannustarkkuuden sekä suunta-, kallistus-, rulla- ja liikekulman vaativampiin asennuksiin.

Tärkein kysymys ei siis ole ainoastaan se, kuinka tarkkaa GPS-sijaintia tarvitset. Sinun on myös määritettävä, tarvitseeko järjestelmän tietää, missä vene on , mihin suuntaan se liikkuu tai mihin suuntaan keula todellisuudessa osoittaa .

Lyhyt yhteenveto

Sisäänrakennettu GPS: Sijainti ja painopiste normaalia navigointia varten.

Raymarine AR200: Sijainti sekä magneettinen suunta, kallistus ja rulla.

Hemisphere Vector V200: Paikannukseen ja GNSS-pohjaiseen suuntanäyttöön kaksoisantenneilla vaativampiin ja ammattimaisempiin asennuksiin.