Veľa sa už popísalo o princípoch fungovania sonaru. Neustále sa však stretávam s neodbornými výkladmi a niekedy až so zavádzaním. Volám sa FeriKüffer a sonarom sa venujem profesionálne už 9 rokov. Môžeme spolu na tomto portáli postupne rozvinúť širšiu debatu o užších problémoch v tejto téme. Na úvod však musím načrieť do základov sonarovej technológie, aby sa mohli do debaty zapojiť aj tí menej skúsení. Až ten, kto pochopí princíp, porozumie aj súvislostiam a detailom.
Vysvetlenie niektorých pojmov a javov
Ako sonar pracuje
SONARSOsound + NAnavigation + Ranging = SONAR
zvuk + usmernenie + roztriedenie
Sonar používa presné zvukové impulzy ("Pings") vysielané do vody v kužeľovitom tvare lúča.
Zvukový impulz sa vo vode odráža späť (ozvena) od predmetov vo vode, od dna, rýb (a dokonca aj od
vzduchových bublín).
Ako sonar zobrazuje
Zobrazenie sonaru na displeji
Každá vrátená ozvena je zobrazená na ploche displeja.
Neustále sú prijímané nové ozveny a staršie zobrazenie je posúvané na displeji doľava.
Toto odsúvanie informácii na displeji vytvorí obraz, ktorý je vlastne rezom prejdenej trasy so zobrazením reliéfu a tvrdosti dna, rýb či vegetácie
Jednofarebné zobrazenie (Spôsob „Inverzia“)
Najsilnejší odrazený signál je vykreslený svetlým odtieňom šedej (optimálna je škála 8. odtieňov a viac)
postupne slabnúci signál je kreslený v tmavších odtieňoch šedej farby
Farebný displej
najsilnejší odraz signálu je kreslený v červenej farbe
postupne slabnúci signál je kreslený použitím poradia svetelného spektra - červená, oranžová, žltá, zelená, modrá
Lúč Sonaru
Zvukový impulz (lúč) prenášaný vo vode sa dole pohybuje v tvare slzy, kvapkovitého tvaru. Rozptyl lúča je udávaný uhlom rozptylu v stupňoch. Ten je meraný na rozhraní db decibelov. Rôzni výrobcovia používajú rôzne db rozhranie oslabenia intenzity zvuku pre udávanie uhlu rozptylu lúča. Znamená to prednastavené rozpätie sondou počuteľnej intenzity.
Ozvena prijatá z jedného lúča nemá žiadnu schopnosť pre rozlíšenie smeru, ale len vzdialenosti. Až použitím viac lúčových technológii s rozdielnymi frekvenciami, alebo načasovaním môžeme rozlíšiť polohu nájdenej ryby.
Aký lúč je optimálny?
Poväčšine výrobca sonaru zvažuje voľbu medzi širokým lúčom alebo úzkym lúčom. Široký lúč zachytí informácie zo širšej plochy, ale menej presne zosníma dno, pretože ozvena je prijatá súčasne zo širokej oblasti. Úzky lúč pokryje menšiu plochu, ale ponúkne výrazne presnejší popis dna, pretože ozvena je prijatá z menšej oblasti. Dvoj a viac lúčové technológie poskytujú presné informácie o dne a tiež súčasne pokryjú širokú plochu pre vyhľadávanie rýb.
Porovnávanie Lúča Sonaru
Mŕtve pásmo - je oblasť lúča sonaru blízko dna, kde odrazená odozva sonaru od predmetov vo vodnom stĺpci a dna je prijatá súčasne. Mŕtve pásmo znamená priestor pre sonar neviditeľný. V tomto priestore nerozlíši ryby pri dne. Čím užší je lúč sonaru, tým menšie je mŕtve pásmo. Široký lúč sonaru, má väčšie mŕtve pásmo.
Dvoj a viac lúčová Technológia
Pokroková, dvoj lúčová technológia poskytuje najširší prehľad o rybách s najdetailnejším zobrazením dna.
20° 200kHz úzky stredný lúč sníma ryby a dno v malom priestore. Úzky lúč poskytuje viac detailov než široké lúče.
60° 83kHz široký lúč sníma vo svojom priestore len ryby.
Pokroková Dvoj lúčová technológia používa dva súosé lúče a pokrokové spracovanie algoritmov. Softvér teda rozoznáva od ktorého lúča je odraz. 20° 200kHz úzky centrálny lúč ukazuje ryby a dno. 60° 83kHz široký lúč ukazuje taktiež ryby a tiež môže ukázať aj dno. Odrazy z oboch lúčov sú softvérom usporiadané a zobrazené spolu, alebo môžu byť zobrazené tiež jednotlivo.
Dvoj lúčové, dvoj frekvenčné prístroje od niektorých výrobcov nie sú schopné vyhodnocovať obidva lúče
súčasne a ponúkajú užívateľovi výber – buď, alebo.
Viac lúčové technológie
Sledovanie extrémne širokého priestoru umožňuje štvor lúčová - QUADRABEAM™ sonda. Dva súose, zvislé lúče 20°a 60° sú obohatené o širší záber sledovaného priestoru z dvoch postranných 45° lúčov.
20° 200 kHz centrálny lúč pre veľké hĺbky, ryby a dno.
Dva 45° 455 kHz postranné lúče (ľavý a pravý) pre zisťovanie štruktúry dna a rýb, do 50 m hĺbky.
Zobrazovanie troch línií dna súčasne. Poskytuje 90° komplexných informácii.
Šírka zobrazovanej plochy je rovná dvojnásobku hĺbky.
QUADRABEAM je výlučná HUMMINBIRD technológia.
3D technológia trojrozmerného zobrazenia využíva meranie hĺbok zo 6. lúčov sonaru v nimi vytvorenej priečnej línii. Takto je vytvorená okamžitá línia hĺbkového obrysu dna. Poskladaním časového sledu takýchto línii vznikne trojrozmerný obraz dna. Základná konfigurácia používa šesť 16° 455 kHz lúčov zložených do 53° rozhrania s dosahom do 75m. 3D sonar meria hĺbky v lúčoch a aj medzi lúčmi. Celkove
11 nameraných údajov hĺbky vytvorí obrys dna s vysokým rozlíšením.
2D zobrazenie je vytvorené použitím merania dvoch 455 kHz stredných lúčov do hĺbky max.120 m.
Pre veľké hĺbky v 2D zobrazovaní je možné zmenou frekvencie dvoch centrálnych lúčov na 83 kHz
dosiahnuť hĺbku až 330 m.
Schopnosti 3D Sonaru
Vylepšené trojrozmerné zobrazenie sonaru je stvárnením priestoru dna pomocou svetla a tieňov. Vzniká tak prehľadný a skutočnej realite podobný reliéf.
3D sonar vyniká v priestorovom určovaní kontúr dna. Názorne zobrazí poklesy dna, staré koryto, potopené vraky, či iné prekážky poskytujúce útočisko rybám.
3D sonar presne priestorovo vymedzí výskyt a umiestnenie rýb.
3D sonar poskytuje najširšie a najviac kvantitatívne znázornenie obrysu dna spomedzi klasických sonarov.
3D - trojrozmerný sonar poskytuje tiež 2D grafické zobrazenie.
3D sonar je výlučne HUMMINBIRD technológia. (V 90-tych rokoch vyrábal 6 lúčový sonar aj Lowrance, ten však ponúkal sledovanie len, buď troch pravých, alebo troch ľavých lúčov.)
SI Side Imaging Sonarová technológia
Vrcholný systém pre komerčné trhy, výskum, záchranárske a armádne využitie.
Postranné snímanie sonaru využíva dva ploché a veľmi presné lúče sonaru nasmerované do strán. Zobrazenie podobné fotografii veľmi realisticky a zrozumiteľne znázorňuje obrysy a štruktúru dna, tiež zobrazuje ryby a predmety vo vode. Postranné lúče sú mimoriadne úzke. Vytvárajú pomyselnú rovinu, kolmú na smer jazdy člna. Zosnímanie úzkej línie dna je veľmi presné a má vysokú rozlišovaciu
schopnosť. Tento spôsob snímania priestoru sa dá prirovnať ku snímaniu CT prístrojov, alebo skenera.
SI – Postranné snímanie a znázorňovanie
Postranné lúče majú dosah max. 74 m do každej strany a 30 m do hĺbky. Pre merania vo veľkých hĺbkach lúče 20° 200 kHz a 74° 50 kHz poskytnú klasické informácie. Hlavným významom postranného snímania sonaru je poskytovanie informácii o širokom priestore vody. Nový spôsob zobrazovania priestoru dáva väčšiu možnosť lepšie rozoznať topografiu a štruktúru dna, orientáciu a tvary predmetov a rýb. Zobrazenie podobné fotografii umožňuje zreteľne rozoznať detaily pod vodnou hladinou aj v kalných a inak neprístupných vodách. Vidieť potopené vraky, lesy, pne, kopce, jamy, či korytá riek. Postranné lúče s frekvenciou 262 kHz a 455 kHz poskytujú maximálne spravodajstvo. Priestor snímajú dva lúče s celkovým formátom 180°. SI - Side Imaging je výlučne Humminbird technológiou.
Sonda = vysielač & prijímač
Vysielač a prijímač pôsobí v súlade ako spárované zariadenie pre vysielanie a príjem signálov sonaru.
Charakteristické vlastnosti vysielača:
Premenlivý výkon výstup = automatické prispôsobovanie výkonu daným podmienkam.
Veľmi krátke sonarové impulzy = lepšia schopnosť rozlišovať ciele
Rýchly cyklus = viac impulzov pre viac sonarových informácii
Charakteristické vlastnosti prijímača:
Široký dynamický rozsah = prijme široký okruh signálov pri rýchlej zmene podmienok.
Optimalizovanie šírky frekvenčného pásma = znížené rušenie s vysokou citlivosťou.
Dizajn sondy je prispôsobený tak, aby poskytoval optimálne schopnosti pre rozmanité
podmienky.
(TVG) časovo ustálený výnos
Časovo ustálený výnos je postup spracovania informácii pre normalizovanie tvaru. Vrátené odrazy sonaru sú vyhodnocované po stránke času návratu a ich intenzity pre presné triedenie veľkosti odrazovej plochy.
Prakticky všetky sonary používajú TVG - je to základný princíp technológie sonaru.
TVG – niekedy ozn. (DCG, atď)
Výkon výstupu W
Výkon výstupu je množstvo vygenerovanej energie na vysielač. Udáva sa zvyčajne dvomi spôsobmi:
Efektívna hodnota (RMS) Root Mean Square výkonová vrstva v úplnom výkonovom cykle.
Hodnota špičky (PTP) Peak to Peak výkonová vrstva medzi najvyššími bodmi.
Výhody dostatočného výkonu
Schopnosť objaviť menšie ciele vo väčšej vzdialenosti.
Schopnosť prekonať "rušenie".
Vyššia rýchlosť meraní. (vo vysoko rušivom prostredí)
Vyšší hĺbkový dosah.
Podstatnou hodnotou meraného výkonu výstupu je RMS - Efektívna hodnota.
Separácia cieľa
Rozlišovanie, separácia cieľa je minimálna vzdialenosť, od ktorej sonar môže rozoznávať tesne pri sebe ležiace dva predmety. Je to minimálny rozlišovaný rozmer v hĺbke a šírke.
Separácia nie je o rozlíšení 3g olovka, ale o schopnosti zamerať, rozlíšiť a na zobrazení rozdeliť blízke predmety, alebo ryby.
Výborné rozlíšenie cieľa poskytuje presnejšie informácie o rybách v blízkosti prekážok, alebo blízko dna.
Presnosť zobrazenia rozlíšenia na kvalitnom displeji môže byť už 2 cm.
ID+ Identifikácia rýb
Identifikácia rýb ID+™ rozpoznávanie cieľa analýzou ozveny sonaru. S presnosťou až milióntiny sekundy vie sonar identifikovať ryby. Keď je objavená ryba, zobrazí sa na ploche symbol ryby. Odraz (echo) ryby je odlišný ako odraz iných predmetov. Rozdiel však nie je jednoznačný, ale je založený na rozsiahlej meracej a výpočtovej analýze. Mikroprocesor sonaru vníma detaily v signále sonaru také, ktoré nie sú postrehnuteľné ľudskými zmyslami. Intenzita odrazeného signálu je základným parametrom pre
určenie veľkosti ryby - symbolom – veľký, stredný a malý.
Zobrazovaním symbolov rýb spolu s údajom hĺbky ryby a reálnou informáciou, (echom) získa používateľ maximum údajov.
Veľa výrobcov používa zjednodušené metódy zobrazovania – buď, alebo.
Identifikácia rýb ID+™ v kombinácii s viac lúčovou technológiou poskytuje viac informácií pre rybára o
umiestnení rýb.
Ryba identifikovaná v úzkom centrálnom lúči je vykreslená ako plný symbol a ryba nachádzajúca sa v širokom lúči, ako dutý symbol.
Vykreslenie ryby – (reál, echo)
Oblúčiky – nameraný reál pri vykresľovaní rýb – tento spôsob zobrazovania ukazuje ryby ako oblúky zosnímané širokým 60° lúčom sonaru. Zobrazenie predmetu prechádzajúceho širokým lúčom sonaru
vytvára oblúčik v dôsledku skracovania a znovu predlžovania vzdialenosti od sondy. Naproti všeobecnej domnienke, veľkosť oblúka nenaznačuje veľkosť ryby. Mnoho športových rybárov často dáva prednosť oblúkom miesto symbolov. Ten však, kto doteraz pozorne čítal, už vie, že detaily ktoré je schopný zaznamenať kvalitný sonar sú ľudskými zmyslami nepostrehnuteľné.
Graf okamžitej informácie (RTS)
(RTS) Real Time Sonar™ Plocha vyčlenená na pravej časti displeja pre zobrazovanie grafu intenzity odrazu v náväznosti na hĺbku. Každý nový odraz aktualizuje graf pre zviditeľnenie každého detailu. Graf okamžitej informácie je aktualizovaný priemerne 40 x za sekundu v 20m hĺbke. V hlbokej vode je početnosť impulzov nižšia vzhľadom na dlhší čas nutný pre návrat ultrazvukového impulzu.
Rušenie
Rušenie je zobrazovanie nežiadúcich informácii na displeji. Citlivý sonarový prijímač zachytí aj nevýrazné kmity. Rušenie sa na displeji prejavuje ako nepravidelné vybodkovanie, alebo línie. Rušenie môže byť spôsobené:
Elektrické rušenie od iskry sviečky, alebo vysielačky.
Odraz iného sonaru operujúceho na rovnakej frekvencii.
Hydrodynamické rušenie spôsobené rotáciou lodnej skrutky.
Hydrodynamické rušenie vygenerované nárazmi trupu člna o vodu pri vyšších rýchlostiach.
Nižšie frekvencie sú citlivejšie na rušenie než vysoké frekvencie.
Účinné digitálne filtre toto rušenie dokážu detekovať a odstrániť tak, aby boli zachované potrebné informácie.
LCD Displej
Jednofarebné displeje s použitím odtieňov šedej farby poskytujú jednoznačne identifikovateľné informácie.
Vysoko kontrastné displeje na svetlom pozadí zviditeľnia každý detail.
Sklenený povrch displeja je odolný voči otrasom a chveniu a znáša teploty až do 80 stupňov.
Počet riadkov (pixely, body, obrazové prvky) v zvislom smere zabezpečujú presnosť zobrazovania meraní, viac detailov pre hĺbkové informácie.
240 riadkový displej pri 10 m hĺbke vody zobrazí jedným riadkom rozmer 4,2 cm hĺbky.
320 riadkov pri 10m =3,1 cm
480 riadkov pri 10m =2 cm
640 riadkov pri 10m =1,5 cm
Počet pixelov - stĺpcov vo vodorovnom smere displeja je priestorom pre zaznamenanie histórie sonaru – časové informácie.
GPS Technológia – technológia súčasnosti, ktorá si už našla svoje pevné miesto aj v športovom rybolove. GPS navigácia je nenahraditeľným pomocníkom, hlavne na väčších vodných plochách a pre rybárov, ktorí „nesedia len pri jednej vode“.
Ako GPS pracuje
24 SATELITOV rovnomerne rozložených v priestore orbitu.
Všetky SATELITY vysielajú raz za sekundu, presne v ten istý čas jedinečný kódový signál.
GPS anténa na zemi prijíma tieto signály z jej viditeľných SATELITOV.
Opiera sa o časový rozdiel medzi každým prijatým signálom a vypočíta tak vzdialenosť od satelitov.
So vzdialenostných údajov je následne matematicky určená pozícia GPS antény.
Na základe každú sekundu aktualizovanej GPS polohy je tiež vyrátaná rýchlosť, či zmeny nadmorskej výšky.
Štandard presnosti GPS
Pri uvedení GPS na začiatku 90. rokov, presnosť meraní bola 100 metrov v 95% časovo vhodnom pásme.
Dnes je presnosť GPS 15 metrov v 95% časovo vhodnom pásme.
Zvyšovanie presnosti sekundárnou korekciou chýb.
Chyby spôsobené okolitými vplyvmi v prijímaných GPS signáloch sú spôsobené diferenciami v svetelných podmienkach. Pri kvalitnom spojení prístroj vie tieto chyby odhaliť a prepočítať tak presnosť merania.
Presnosť merania ovplyvňuje tiež kvalita GPS prijímača (antény) – hlavne počet kanálov používaných k zisteniu satelitného spojenia.
Nepriame vplyvy, - počet zameraných satelitov, doba spojenia, čistota spojenia, počasie.
Kartový systém – je grafické - prekresľovanie podkladovej mapy oproti vlastnej trase pohybu.
Pozičný systém – je vykresľovanie vlastnej trasa, či pozície na sieti.
Smerová navigácia – číselné a smerové navigovanie medzi bodmi.
Každá metóda indikuje smer históriu a vlastné označovanie polôh.
GPS Kartový systém Detailná mapa od: NAVIONICS kartografia
Výhody: Nezmoknuteľná, nepapierová, digitálna mapa určitého, vymedzeného priestoru.
V cene prístroja býva zahrnutá hrubá mapa Európy, alebo sveta. Vyobrazená je detailná mapa s
údajmi hĺbok, prúdov, prístavov či info o službách.
Nevýhody: Kartu s detailnou mapou je nutné dokúpiť. (4500 – 22000,- Sk)
Žiadna vodná plocha na Slovensku, ani v Čechách nie je zmapovaná.
