Ingebouwde GPS, externe GPS/kompas of GNSS-kompas – wat moet u kiezen voor uw boot?

Een moderne kaartplotter heeft vaak een ingebouwde GPS-ontvanger, maar deze geeft niet altijd de vaarrichting aan bij lage snelheid of wanneer de boot stil ligt. Voor veel boten is de ingebouwde GPS-ontvanger meer dan voldoende, terwijl installaties met radar, AIS en andere geavanceerde functies baat kunnen hebben bij een aparte koerssensor.

In dit artikel vergelijken we drie verschillende oplossingen:

• Ingebouwde GNSS-ontvanger in bijvoorbeeld de Raymarine Axiom
• Externe GNSS- en koerssensor zoals de Raymarine AR200
• Professioneel GNSS-kompas zoals de Hemisphere Vector V200

We bekijken de verschillen in positie, kompasrichting, nauwkeurigheid, opstarttijd en installatie, en leggen uit wat de specificaties in de praktijk betekenen.

GPS en GNSS – wat is het verschil?

GPS is het Amerikaanse satellietgebaseerde positioneringssysteem. GNSS is een bredere verzamelnaam voor satellietsystemen zoals GPS, GLONASS, Galileo en BeiDou.

Een moderne maritieme GNSS-ontvanger kan signalen van meerdere satellietsystemen ontvangen. Hierdoor heeft de ontvanger toegang tot meer satellieten, maar de daadwerkelijke prestaties worden nog steeds beïnvloed door de plaatsing van de antenne, het zicht op de hemel, interferentie en de specificaties van de ontvanger.

In het dagelijks spraakgebruik wordt GPS nog steeds vaak als verzamelterm gebruikt, zelfs wanneer het product in feite een GNSS-ontvanger is.

Niveau 1: Ingebouwde GPS in de kaartplotter

Moderne kaartplotters zoals de Raymarine Axiom hebben een ingebouwde GNSS-ontvanger. Dit betekent dat u de positie van uw boot op de kaart kunt zien zonder een aparte GPS-antenne te hoeven installeren.

Voor veel recreatieboten is dit een eenvoudige en kosteneffectieve oplossing.

Voordelen van ingebouwde GPS

• Geen aparte GPS-antenne nodig
• Minder componenten en kabels
• Eenvoudige installatie
• Lagere totale kosten
• Voldoende nauwkeurigheid voor normale recreatieve navigatie

De geverifieerde specificaties voor een eerdere generatie Raymarine Axiom vermelden ondersteuning voor GPS, GLONASS en BeiDou, het volgen van maximaal 28 satellieten en positie-updates met een frequentie van 10 Hz. De opgegeven positienauwkeurigheid is maximaal 15 meter zonder SBAS en maximaal 5 meter met SBAS, in beide gevallen 95 procent van de tijd. De exacte specificaties variëren per model en generatie.

Een vrij uitzicht op de hemel is cruciaal.

Een ingebouwde GPS-ontvanger werkt alleen zo goed als de installatielocatie toelaat. Omdat de antenne zich in de kaartplotter bevindt, wordt de ontvangst direct beïnvloed door de plaats waar het scherm is gemonteerd.

De ontvangstcondities kunnen verslechteren als de plotter zich bevindt op:

• Binnenin een stuurhuis
• Onder een hardtop
• Onder een flybridge
• Achter gemetalliseerd of sterk getint glas
• In de buurt van grotere metalen constructies
• Op een plek waar grote delen van de hemel verduisterd zijn.

In een open cockpit met goed zicht op de hemel werkt de ingebouwde antenne doorgaans onder aanzienlijk betere omstandigheden dan in een gesloten cabine.

Het gaat dus niet alleen om de ontvanger die je gebruikt. De locatie van de antenne en het vrije zicht op de satellieten zijn ook erg belangrijk.

Hoe lang duurt het voordat je een vaste positie krijgt na je start?

Het feit dat de kaartplotter is opgestart, betekent niet automatisch dat de GNSS-ontvanger al een stabiele positie heeft bereikt.

De opgegeven opstarttijd voor de geverifieerde Raymarine Axiom-ontvanger is minder dan twee minuten. Een koude start betekent dat de ontvanger naar satellieten moet zoeken zonder gebruik te kunnen maken van alle eerder opgeslagen gegevens.

De snelheid waarmee de positie in de praktijk wordt weergegeven, wordt onder andere beïnvloed door:

• Het uitzicht naar de hemel
• Antenneplaatsing
• Als satellietgegevens worden opgeslagen
• Hoe lang het systeem al uitgeschakeld is
• Als de boot is verplaatst sinds de ontvanger voor het laatst is gebruikt

Na een korte onderbreking is de gewenste positie snel bereikbaar, terwijl een koude start of een ongebruikelijke installatie een langere wachttijd kan betekenen.

Een aparte, extern gemonteerde sensor kan betere ontvangstcondities hebben als deze bijvoorbeeld op een hardtop of radarboog met vrij zicht op de hemel wordt geplaatst. Dit betekent echter niet dat een externe sensor altijd een snellere positiebepaling garandeert. Het resultaat hangt af van de gehele installatie.

GPS geeft niet automatisch aan in welke richting de boot vaart.

Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen koers over de grond (COG) en kompasrichting (heading).

De GPS-ontvanger kan het zwaartepunt (COG) berekenen door te vergelijken hoe de positie van de boot verandert. Het zwaartepunt geeft dus aan in welke richting de boot zich daadwerkelijk over het aardoppervlak beweegt.

De richting geeft aan in welke richting de boog wijst.

Deze waarden kunnen afwijken als gevolg van:

• Zijwind
• Huidig
• Drift
• Omkeren
• Manoeuvreren
• Zeer lage snelheid

Wanneer de boot stil ligt, is er geen beweging die de GPS-ontvanger kan gebruiken om een stabiel zwaartepunt te berekenen. Daarom is de ingebouwde GPS van de kaartplotter geen vervanging voor een echte koerssensor.

Dit is te herkennen aan:

• Het bootsymbool draait of beweegt onregelmatig.
• De rechtopstaande houding wordt minder stabiel.
• De radaroverlay wordt niet correct uitgelijnd wanneer de koers ontbreekt.
• De weergave van omliggende doelen wordt minder intuïtief.

Niveau 2: Externe GPS/kompas – Raymarine AR200

De Raymarine AR200 combineert een GNSS-ontvanger met een AHRS (Attitude and Heading Reference System). De sensor levert positie, magnetische kompasrichting, stamp- en rolhoek aan compatibele Raymarine Axiom-systemen.

Dit betekent dat de AR200 informatie levert die een standaard GPS-ontvanger niet kan leveren wanneer de boot stil ligt.

Plaatsing aan de buitenzijde biedt betere installatiemogelijkheden.

De AR200 heeft een interne GNSS-antenne, maar de gehele sensor is extern gemonteerd, waardoor u een locatie kunt kiezen met een beter zicht op de hemel dan de locatie van de kaartplotter biedt.

Veelvoorkomende montageplaatsen zijn:

• Hardtop
• Radarboog
• Targa-boog
• Andere open ruimte met goede satellietzichtbaarheid

Bij de keuze van de locatie moet ook rekening worden gehouden met het magnetische kompas in het apparaat. De sensor mag niet in de buurt van apparatuur of bedrading worden gemonteerd die magnetische interferentie veroorzaakt en vervolgens worden gekalibreerd.

Stabiele koers wanneer de boot stil ligt.

Het belangrijkste verschil tussen de AR200 en een gewone GPS is de mogelijkheid om de koers te bepalen.

De AR200 maakt gebruik van een AHRS-oplossing met een accelerometer, een digitaal magnetisch kompas en een MEMS-gyroscoop. Het apparaat levert koers, stampen, rollen en draaisnelheid met een updatefrequentie van 10 Hz. Raymarine claimt een statische nauwkeurigheid van het magnetische kompas van 1° RMS en een dynamische nauwkeurigheid van 3° RMS.

Hierdoor heeft het systeem toegang tot de vaarrichting van de boot, zelfs wanneer de boot stilstaat of langzaam vaart.

Informatie in de koptekst is waardevol voor:

• Stabiele grafiekoriëntatie
• Radaroverlay
• ClearCruise Augmented Reality
• Videostabilisatie
• Presentatie van AIS- en kaartobjecten
• Functies die informatie over stampen en rollen vereisen

De AR200 is speciaal ontworpen als sensor- en videostabilisatiemodule voor ClearCruise AR op compatibele Axiom-kaartplotters. In combinatie met een compatibele camera kan het systeem navigatieobjecten, AIS-doelen en zeemarkeringen over het camerabeeld heen projecteren.

Raymarine AR200 Technische gegevens

De Raymarine AR200 volgt tot 28 satellieten en werkt de GNSS-positie elke 10 Hz bij. De opgegeven positioneringsnauwkeurigheid met SBAS is minder dan 5 meter, in 95 procent van de gevallen. Een koude start duurt minder dan twee minuten, meestal minder dan 60 seconden, terwijl een warme start minder dan 45 seconden duurt.

Dit betekent dat de AR200 niet primair moet worden gezien als een dramatische verbetering in de nauwkeurigheid van de aangegeven GPS-positie ten opzichte van de interne ontvanger van Axiom.

De grote verbetering is in plaats daarvan:

• Een extern geplaatste GNSS-ontvanger
• Magnetische koers wanneer de boot stil ligt
• Werpen en rollen
• Gestabiliseerde prijsinformatie
• ClearCruise AR-ondersteuning

De AR200 moet correct geïnstalleerd en gekalibreerd worden om betrouwbare koersgegevens te leveren. De geselecteerde gegevensbronnen en de compatibiliteit van het systeem moeten ook gecontroleerd worden voordat de koersinformatie door andere netwerkfuncties gebruikt wordt.

Niveau 3: Professioneel GNSS-kompas – Hemisphere Vector V200

De Hemisphere Vector V200 is een professioneel GNSS-kompas dat gebruikmaakt van twee GNSS-antennes in dezelfde behuizing. De antennes staan 20 centimeter uit elkaar en worden aangevuld met gyroscoop- en kantelsensoren.

In tegenstelling tot de AR200 heeft de V200 geen magnetometer nodig om de koers te bepalen. In plaats daarvan wordt de richting berekend aan de hand van de satellietsignalen die door de twee antennes worden ontvangen.

Koers zonder magnetisch kompas

Omdat de koers wordt bepaald met behulp van een dubbele GNSS-antenne, is de koersberekening niet afhankelijk van het aardmagnetisch veld.

Dit betekent dat de koersbepalingsfunctie niet wordt beïnvloed door magnetische deviatie van bijvoorbeeld:

• Spreker
• Elektromotoren
• Generatoren
• Robuuste stroomkabels
• Stalen onderdelen
• Magnetische objecten

Het apparaat hoeft, in tegenstelling tot een traditioneel magnetisch kompas, niet gekalibreerd te worden. De installatie moet echter wel correct gebeuren. De oriëntatie van de sensor, een vrij zicht op de hemel en de afstand tot storende radiozenders of belemmerende structuren blijven belangrijk.

Positie-, richting- en bewegingsgegevens

V200 kan vertrekken:

• GNSS-positie
• Koptekst
• Toonhoogte
• Rol
• Heven
• Omloopsnelheid

Volgens de specificaties van de fabrikant beschikt het apparaat over 424 kanalen, een standaardfrequentie van 10 Hz en een optionele frequentie van 20 Hz. De opstarttijd bij koude start bedraagt 60 seconden, bij warme start doorgaans 30 seconden, bij hete start doorgaans 10 seconden en de koersvastheid doorgaans 10 seconden.

De positioneringsnauwkeurigheid wordt als volgt gespecificeerd:

• 1,2 meter RMS bij autonome positionering
• 0,3 meter RMS met SBAS

De koersnauwkeurigheid bedraagt standaard 1,5° RMS en optioneel 0,75° RMS. De stamp- en rolhoek zijn gespecificeerd op 1,5° RMS.

Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen de standaard- en de optionele versies. De nauwkeurigheid van 0,75° mag niet worden beschouwd als algemene prestatie-indicator voor alle V200-configuraties.

Wanneer is de V200 de juiste keuze?

De V200 is met name interessant wanneer de installatie hogere eisen stelt aan positie en richting, of wanneer magnetische interferentie het plaatsen van een standaard elektronisch kompas bemoeilijkt.

Voorbeelden van toepassingen zijn:

• Professionele navigatie-installaties
• Werkboten
• Boten meten
• Installaties die GNSS-gebaseerde koersbepaling vereisen
• Geavanceerde radar- en AIS-systemen
• Systemen die gebruikmaken van NMEA 2000 of NMEA 0183

De V200 ondersteunt NMEA 2000 of NMEA 0183, afhankelijk van de productversie en de gekozen aansluiting. De juiste variant moet daarom worden geselecteerd op basis van het bestaande netwerk van de boot.

Technische vergelijking

De specificaties van Axiom GNSS variëren per model en generatie. De tabel is daarom gebaseerd op de Raymarine-generatie, waarvan de documentatie hier is gecontroleerd. Raadpleeg altijd de handleiding van het specifieke Axiom-model.

De waarden voor de Axiom en AR200 worden door Raymarine weergegeven als 95%-betrouwbaarheidsgrenzen, terwijl de V200-waarden worden weergegeven als RMS. Daarom kunnen ze niet met elkaar worden vergeleken alsof ze met exact dezelfde statistische methode zijn berekend.

Wat betekenen deze verschillen in de praktijk?

Ingebouwde GPS in Axiom

De ingebouwde ontvanger is een goede keuze wanneer:

• De plotter heeft goed zicht op de hemel.
• Je hebt vooral een stabiele positie op de grafiek nodig.
• Je wilt de installatie zo eenvoudig mogelijk houden.
• Je hoeft geen koers aan te houden als de boot stil ligt.
• U beschikt niet over functies die een aparte richtingssensor vereisen.

Voor normale recreatieve navigatie kan de ingebouwde ontvanger volstaan.

Raymarine AR200

De AR200 is een logische volgende stap wanneer:

• De plotter is op een verborgen plek gemonteerd.
• Je wilt de GNSS-ontvanger zo kunnen positioneren dat je een beter zicht op de hemel hebt.
• Je hebt koers nodig als de boot stil ligt.
• U gebruikt ClearCruise AR
• Je hebt pitch en roll nodig.
• Je wilt functies verbeteren die afhankelijk zijn van stabiele koersgegevens.

De belangrijkste winst is niet per se een betere positienauwkeurigheid. Het is de combinatie van externe positionering en correcte koersgegevens die het verschil maakt.

Hemisphere Vector V200

De V200 is het meest geschikt wanneer:

• Professionele GNSS-richting vereist
• Magnetische interferentie is moeilijk te vermijden.
• Een hogere positioneringsnauwkeurigheid is vereist.
• De koers moet worden berekend zonder magnetometer.
• Voor de installatie is NMEA 2000 of NMEA 0183 vereist.
• Gestandaardiseerde en gedocumenteerde sensorprestaties krijgen prioriteit.

Hier maak je de overstap van een magnetisch AHRS-systeem naar een GNSS-kompas met twee antennes.

Welke oplossing moet u kiezen?

Kies voor de ingebouwde GPS als:

• Je hebt een eenvoudige navigatie-instelling.
• De plotter heeft goed zicht op de hemel.
• Je hebt voornamelijk de positie en het zwaartepunt nodig.
• Je wilt extra componenten vermijden.

Kies voor de Raymarine AR200 als:

• U beschikt over een compatibel Axiom-systeem.
• Je hebt richting nodig als je stilstaat.
• Je wilt ClearCruise AR gebruiken.
• Je hebt informatie over de pitch en de rol nodig.
• De locatie van de plotter biedt minder geschikte ontvangstomstandigheden.

Kies Hemisphere Vector V200 als:

• Je hebt een GNSS-gebaseerde koers nodig.
• Je wilt problemen met een magnetisch kompas vermijden.
• U hebt gedocumenteerde, professionele sensorprestaties nodig.
• U hebt een hogere positioneringsnauwkeurigheid nodig.
• De installatie maakt gebruik van NMEA 2000 of NMEA 0183.

Conclusie

De ingebouwde GPS-ontvanger in een kaartplotter zoals de Raymarine Axiom is meer dan voldoende voor normale navigatie, vooral wanneer de kaartplotter zo is gemonteerd dat er goed zicht op de hemel is. Hij geeft echter geen nauwkeurige kompasrichting weer wanneer de boot stil ligt. Hij toont voornamelijk de positie en kan het zwaartepunt berekenen wanneer de boot in beweging is.

De Raymarine AR200 completeert het systeem met koers-, stamp- en rolmetingen. Dankzij de externe montage kunt u bovendien een locatie kiezen met een beter zicht op de satellieten dan de locatie van de plotter. Voor een compatibel Axiom-systeem met ClearCruise AR of andere functies die een stabiele koers vereisen, is dit een duidelijke verbetering.

De Hemisphere Vector V200 gaat nog een stap verder door de koers te berekenen met behulp van twee GNSS-antennes in plaats van een magnetometer. Dit vermindert de problemen met magnetische deviatie en zorgt voor een hogere, gedocumenteerde positienauwkeurigheid, samen met koers, stampen, rollen en deinen voor veeleisendere installaties.

De belangrijkste vraag is daarom niet alleen hoe nauwkeurig de GPS-positie moet zijn. Je moet ook bepalen of het systeem moet weten waar de boot zich bevindt , in welke richting hij vaart of in welke richting de boeg wijst .

Korte samenvatting

Ingebouwde GPS: Positie en zwaartepunt voor normale navigatie.

Raymarine AR200: Positie plus magnetische koers, stampen en rollen.

Hemisphere Vector V200: Positie- en GNSS-gebaseerde koersbepaling met dubbele antennes voor veeleisendere en professionelere installaties.