Ce a uitat vânzătorul să îți spună #3 – sau de ce sonarul XJ02B trimite o imagine reală pe care nimeni nu o poate citi
Aceasta este a treia parte a seriei în care verific cât din ce vezi pe ecranul unui sonar este măsurătoare și cât este desen. În episodul precedent, Lucky FF918 s-a dovedit a fi un adâncimetru cu termometru care desenează ecograma color din memorie și trage la sorți mărimea peștelui.
Astăzi pe masă stă ceva mult mai ieftin și fără nume: o bilă neagră de vreo cincizeci de euro de pe un marketplace chinezesc, vândută drept „2023 new Wireless Fish Finder”. Pe dedesubt o etichetă cu SONAR 125 kHz și atât. Bluetooth, aplicația Fish Helper, nici măcar numele producătorului pe carcasă.
Și aici începe surpriza, pentru că XJ02B trimite o secțiune reală a ecoului, nu patru numere ca FF918. Sună ca un salt de o clasă. Am calculat însă cât din această secțiune îi revine unui pește, și a ieșit prea puțin ca să poți evalua ceva în mod credibil.
Toată conversația dintre XJ02B și telefon înseamnă 140 de baiți, dintre care 120 sunt eșantioane de ecou
Am conectat un telefon pentru a înregistra traficul Bluetooth și am descompus bait cu bait ce sosește din apă. Cadrul are lungime fixă de 140 de baiți și sosește de aproximativ șase ori pe secundă.
- 120 de baiți sunt eșantioane succesive ale intensității ecoului, de la suprafață până la adâncimea setată
- 2 baiți sunt adâncimea
- 2 baiți sunt temperatura
- 3 baiți sunt verdictul deja gata al sondei: adâncimea țintei și „mărimea” ei pe o scară de la 1 la 3
- restul sunt marcaje de început și sfârșit, nivelul bateriei, setările și suma de control
Pentru comparație: Lucky FF918 trimitea nouă baiți și patru numere care spuneau doar „la această înălțime atârnă ceva”. Aici primim o secțiune reală. O sută douăzeci sună mult. Vei vedea imediat de ce este totuși puțin.
XJ02B luminează deodată un strat gros de 16 centimetri și asta stabilește tot restul
Asta nu explică nicio descriere de produs, iar fără asta restul nu se poate înțelege.
XJ02B nu privește toată coloana de apă deodată. Emite un impuls sonor scurt, care are o anumită lungime în apă, și ascultă ce se întoarce. În fiecare moment aude reflexia doar din acel singur strat care tocmai trece. Stratul coboară cu viteza sunetului, adică aproximativ un kilometru și jumătate pe secundă, iar sonda înregistrează pe drum 120 de eșantioane succesive de intensitate.
La 125 kHz o oscilație durează 8 microsecunde. Traductorul are nevoie de câteva zeci de oscilații ca să intre în regim, așa că impulsul ocupă în realitate între 12 și 23 de centimetri de drum în apă, în funcție de adâncimea setată. La 10 metri de apă asta înseamnă aproximativ 16 centimetri.
Și de aici rezultă cea mai importantă limitare a acestui echipament: orice este mai subțire decât acest strat nu are formă. Nu va desena un arc, nu va face o pată de o anumită mărime. Va face doar ca un eșantion din cele 120 să fie mai puternic decât vecinii.
XJ02B nu vede cât de mare e un pește: diferența dintre treizeci și cincizeci de centimetri e un sfert de eșantion
Să calculăm direct. La 10 metri de apă XJ02B trece pe domeniul de 18 metri, deci un eșantion al imaginii corespunde la 15 centimetri de coloană de apă, iar impulsul are 16 centimetri.
| Adâncimea apei | Un eșantion al imaginii | Pește de 30 cm | Pește de 50 cm | Diferență |
|---|---|---|---|---|
| 3 m | 2,5 cm | 7,1 eșantioane | 8,7 eșantioane | 1,6 eșantioane |
| 5 m | 5,1 cm | 3,8 eșantioane | 4,6 eșantioane | 0,8 eșantioane |
| 10 m | 15,2 cm | 1,5 eșantioane | 1,7 eșantioane | 0,26 eșantioane |
| 20 m | 22,9 cm | 1,3 eșantioane | 1,4 eșantioane | 0,17 eșantioane |
Un sfert de eșantion este mai puțin decât un pixel al imaginii. La 20 de metri diferența scade la o șesime. Chiar și în cel mai bun caz, adică la 3 metri, sunt un eșantion și jumătate.
Concluzia este incomodă, dar clară: XJ02B este fizic incapabil să vadă cât de mare este un pește. Și nu pentru că eșantioanele ar fi prea puține. Ci pentru că propriul lui impuls este mai gros decât peștele. Acesta este plafonul fizic al acestui echipament, pe care nicio actualizare de software nu îl va mișca.
Mărimea peștelui la XJ02B este puterea ecoului, nu lungimea peștelui
Cum mărimea nu poate fi măsurată, XJ02B trebuie să o ia de undeva. O ia din puterea reflexiei și o pune în trei sertare: slab înseamnă unu, mai puternic doi, cel mai puternic trei. Acest singur bait ajunge în aplicație, care desenează pictograma corespunzătoare.
Problema este că puterea ecoului depinde în primul rând de două lucruri care nu au nicio legătură cu lungimea peștelui:
- cum este orientat peștele în momentul măsurării, cu latura sau cu botul spre sondă
- cât de departe de centrul fasciculului înoată, pentru că la marginea conului ecoul este vizibil mai slab
Trebuie să fim corecți: spre deosebire de Lucky FF918, aici mărimea nu este trasă la sorți. Este calculată. Doar că este calculată dintr-o mărime care spune foarte puțin despre lungimea unui pește. Același pește, pe axa conului și la marginea lui, va primi două mărimi diferite.
Fundul, pentru XJ02B, este pur și simplu cel mai puternic dintre cele 120 de eșantioane
Cum XJ02B are 120 de numere, trebuie să decidă cumva care dintre ele este fundul. Am verificat asta în software-ul lui: le parcurge pe rând în jos și reține eșantionul cel mai puternic. Pe acela îl declară fund.
Nu verifică dacă ecoul este plat. Nu verifică dacă este dur. Nu îl compară cu pingul anterior. Pur și simplu cel mai puternic.
Consecința: dacă sub barcă stă un banc compact sau ceva dur atârnă deasupra fundului și reflectă mai puternic decât fundul însuși, acela va fi considerat fund. Și nici măcar nu vei observa, pentru că aplicația trasează linia fundului printr-un filtru de mediere pe ultimele șaisprezece măsurători. În loc de un salt va desena o pantă lină. Fundul va urca și va reveni, ca și cum ai fi trecut peste un dâmb care nu există.
În coloana de apă aproape orice poate deveni pește pentru XJ02B
Am verificat după ce recunoaște XJ02B un pește. Condițiile sunt trei și asta e toată lista:
- ecoul este mai puternic decât un prag care depinde de sensibilitatea setată
- ținta se află la cel puțin 0,6 metri deasupra fundului
- ținta este mai adânc de 0,7 metri sub sondă
Nu există analiză a formei ecoului. Nu există verificare a duratei ecoului. Nu există urmărire a țintei între pinguri succesive. Decizia se ia pe un singur eșantion dintr-un singur ping.
| Ce este cu adevărat sub barcă | Ce va arăta XJ02B |
|---|---|
| pește | pictogramă de pește |
| frunză plutitoare, băț, covor de alge | pictogramă de pește |
| bule, suspensii după ploaie, strat termic | pictogramă de pește |
| creangă suspendată, fir rupt | pictogramă de pește |
| iarbă mai înaltă de 0,6 m față de fund | pictogramă de pește, și doar vârfurile |
| iarbă mai joasă de 0,6 m față de fund | nimic, este invizibilă |
| buștean întins pe fund | nimic, se contopește cu fundul |
Funcționează deci în ambele sensuri și ambele sunt proaste. Tocmai ce vrei să știi înainte de a lăsa montajul, adică unde este iarba și unde stă agățătorul, nu are nicio reprezentare pe acest ecran.
Aplicația Fish Helper are două imagini ale fundului, iar cea implicită nu atinge deloc măsurătorile
În aplicația disponibilă tuturor există două moduri independente de a desena fundul, și nu sunt două stiluri grafice, ci două moduri diferite în care se naște imaginea.
- Modul Sonar ia aceste 120 de măsurători și face din ele o ecogramă reală.
- Modul General se numește în cod, literal, „calculul imaginii unui fund virtual”. Nu atinge măsurătorile nici măcar o dată. Ia un singur număr, adâncimea, îl netezește și umple tot ce este sub linie cu o imagine gata făcută dintr-un fișier care se derulează în buclă.
Modul General este cel implicit. După instalare aplicația pornește exact în el.
Comuți pe Sonar și nimerești în următoarea capcană. Cu pictogramele de pești activate, iar ele sunt activate implicit, aplicația găsește fundul înainte de a desena și șterge la zero tot ce este deasupra. Toată coloana de apă, toate ecourile slabe, toată vegetația. Rămâne urma fundului și pictogramele care plutesc deasupra.
Ai deci o alegere despre care nimeni nu vorbește: fie pictogramele de pești, fie imaginea coloanei de apă. Niciodată amândouă deodată.
Primii 0,7 metri sub XJ02B sunt orbi, iar sub 0,61 m aplicația afișează liniuțe
Traductorul se comportă ca un clopot. Cât timp emite, și încă mult după ce s-a oprit, este surd, pentru că propriul sunet acoperă tot ce se întoarce. Din măsurătorile de pe apă rezultă o zonă moartă de aproximativ 70 de centimetri.
Un pește care stă la 60 cm sub sondă nu există. Nici nada aflată chiar sub barcă. În apă mică asta devine o problemă serioasă, pentru că însuși fundul cade în această zonă moartă.
Acel strat galben nu este o informație separată despre fund. Este maximul scalei: receptorul asurzit înscrie cea mai mare valoare posibilă, iar paleta colorează maximul în galben. Fundul real se pierde în mijlocul acelei pete.
Sub o anumită limită aplicația pur și simplu refuză să coopereze. În cod există o condiție dură: dacă adâncimea este mai mică de 0,61 metri, arată liniuțe în loc de număr. Nu „măsoară mai atent”, nu „avertizează utilizatorul”. Liniuțe.
Mai există un comportament vizibil doar în apă mică. Când XJ02B pierde fundul, aplicația pune în locul lui 76 de metri și duce linia acolo cu același filtru de mediere. În loc de un salt desenează o pantă lină. De aici vine muntele care apare brusc în apă mică. Nimeni nu l-a măsurat.
La 10 metri XJ02B luminează un cerc cu diametrul de 8 metri
XJ02B nu luminează în jos ca un laser, ci ca o lanternă: cu cât mai adânc, cu atât mai larg este cercul pe care îl luminează. Vânzătorii dau 90 de grade pentru această clasă de echipamente, ceea ce nu cred, pentru că nu se potrivește cu fizica. La 125 kHz unda în apă are aproximativ 12 milimetri, iar pentru a obține un con de 90 de grade elementul ar trebui să aibă vreo 8 milimetri, adică ar fi mai mic decât unda pe care o emite. În realitate ies aproximativ 45 de grade, ceea ce confirmă o altă sondă din aceeași familie de protocol, care la aceeași frecvență declară exact atât.
| Adâncimea apei | Diametrul cercului luminat (45°) |
|---|---|
| 5 m | peste 4 metri |
| 10 m | peste 8 metri |
| 20 m | peste 16 metri |
La 10 metri de apă, ținta pe care o vezi poate fi exact sub tine sau la patru metri lateral. Nu ai cum să decizi. Și îți amintesc că nici măcar nu trebuie să fie un pește.
XJ02B nu măsoară niciodată ce se află exact sub barcă
Asta rezultă direct din secțiunea precedentă, dar este destul de important ca să merite un loc separat. Cum sonda luminează un cerc cu diametrul de opt metri, aude reflexiile din tot acel cerc deodată. Și pentru că declară fund eșantionul cel mai puternic care a sosit primul, în practică indică adâncimea celei mai apropiate reflexii puternice din tot cercul, nu a punctului deasupra căruia stai.
Pe fund plat asta nu contează, pentru că punctul cel mai apropiat se nimerește să fie sub barcă. Problema începe peste tot unde fundul nu este plat, adică exact în locurile pe care le cauți.
Pe pantă sonda arată distanța perpendiculară, nu adâncimea
Când treci peste o pantă, marginea mai puțin adâncă a pantei intră în con, iar ecoul ei se întoarce mai devreme decât ecoul de sub barcă. XJ02B indică deci distanța până la cel mai apropiat punct al pantei, în practică distanța perpendiculară pe suprafața fundului. Mereu într-o singură direcție: prea puțin adânc.
| Înclinarea fundului | Adâncimea reală sub barcă | Ce va arăta XJ02B | Eroare |
|---|---|---|---|
| 5° | 10,00 m | 9,96 m | 4 cm |
| 10° | 10,00 m | 9,85 m | 15 cm |
| 15° | 10,00 m | 9,66 m | 34 cm |
| 20° | 10,00 m | 9,40 m | 60 cm |
| 25° | 10,00 m | 9,06 m | 94 cm |
| 30° | 10,00 m | 8,66 m | 1,34 m |
Pe o pantă de 20 de grade, adică marginea tipică a unei balastiere, XJ02B greșește cu șaizeci de centimetri. Pe o margine abruptă, cu peste un metru. Și nu semnalează asta în niciun fel, pentru că din punctul lui de vedere totul este în regulă: a găsit un ecou puternic și l-a raportat.
O plantă sau un obstacol din con preia măsurarea adâncimii
Același mecanism acționează la obstacole și este și mai înșelător. Dacă oriunde în cercul luminat stă un smoc de iarbă, zace o creangă sau iese o piatră, și reflectă mai puternic decât fundul moale de sub barcă, XJ02B va indica adâncimea acelui obstacol și îl va considera fund.
| Adâncimea apei | Diametrul cercului luminat | Obiect la 1 m deasupra fundului în acest cerc |
|---|---|---|
| 5 m | 4,1 m | sonda poate indica 4 m în loc de 5 m |
| 10 m | 8,3 m | sonda poate indica 9 m în loc de 10 m |
| 20 m | 16,6 m | sonda poate indica 19 m în loc de 20 m |
În practică asta înseamnă că atunci când cartografiezi un luciu de apă cu o astfel de sondă, nu măsori fundul, ci înfășurătoarea a tot ce reflectă pe o rază de câțiva metri. Un punct marcat ca 9 metri poate fi vârful de la nouă metri al unui smoc de iarbă aflat la patru metri de traseul tău, în timp ce sub barcă sunt zece metri de fund curat.
Și în asta constă diferența dintre conul larg și cel îngust, despre care vânzătorii nu vorbesc. Un con îngust nu este o specificație mai slabă, ci una mai bună. Cu cât cercul este mai îngust, cu atât șansa este mai mare ca ce vezi să fie într-adevăr sub tine.
Cum verifici singur, fără niciun echipament
Nu trebuie să mă crezi pe cuvânt. Trei încercări, fiecare de câteva minute:
- Comută modul din General în Sonar. În General fundul este neted și are mereu aceeași textură. În Sonar devine granulat și apar ecouri slabe. Aceeași apă, aceeași secundă, iar diferența constă exclusiv în faptul dacă aplicația a folosit măsurătorile.
- Oprește pictogramele de pești și uită-te cât de multe apar dintr-odată în coloana de apă. Toate au fost acolo tot timpul, doar că au fost șterse ca să se facă loc pictogramelor.
- Intră pe apă sub 0,7 metri. Vei vedea un încăpățânat 0,7 m indiferent de adâncimea reală, un strat galben care inundă ecranul, apoi liniuțe în loc de număr și, la final, un munte care crește din nimic.
Concluzie – ce nu îți spune XJ02B pe față
- Nu va deosebi un pește de 30 cm de unul de 50 cm, pentru că propriul lui impuls este mai lung decât peștele. La 10 metri diferența este un sfert dintr-un eșantion al imaginii.
- „Mărimea peștelui” este puterea ecoului, care depinde mai ales de orientarea peștelui și de poziția lui în con, nu de lungime.
- Orice reflexie din apă poate deveni pește. Vegetația de lângă fund și agățătorii nu au nicio reprezentare pe ecran.
- Fundul este eșantionul cel mai puternic, fără nicio verificare. Un banc deasupra fundului îl poate înlocui, iar filtrul va transforma asta într-o ridicătură lină.
- Nu măsoară ce este sub barcă, ci cea mai apropiată reflexie puternică dintr-un cerc cu diametrul de opt metri. Pe o pantă de 20 de grade greșește cu 60 cm, mereu spre mai puțin adânc.
- Primii 0,7 metri sunt orbi, iar sub 0,61 metri aplicația afișează liniuțe în loc de adâncime.
- Modul implicit desenează fundul dintr-o imagine, iar pictogramele de pești activate șterg toată coloana de apă.
Cu alte cuvinte: acesta este un adâncimetru cu un detector simplu de reflexii. Adâncimea o măsoară ca lumea și asta este cu adevărat util. Detectează că în apă este ceva, și asta are de asemenea valoare. Dar aici se termină.
Față de Lucky FF918 este totuși un pas înainte, pentru că acolo imaginea fundului era în întregime desen, iar mărimea peștelui literalmente trasă la sorți. Aici măsurătoarea există și este reală. Dacă însă cumperi asta cu gândul că vei vedea un pește, îi vei aprecia mărimea sau vei citi structura fundului înainte de a lăsa montajul, cumperi ceva ce acest echipament nu știe să facă și nici nu va ști.
Ce nu am verificat și de aceea nu scriu: calitatea traductorului în sine, sensibilitatea reală la ținte mici, comportamentul în mâl și în vegetație și comparația cu echipamente de marcă pe aceeași apă. Descriu exclusiv ce am reușit să stabilesc: ce trimite această sondă și ce face aplicația cu asta.
Surse și materiale de verificat
- NOAA – What is sonar? – baza funcționării unui sonar: impuls emis, timpul de întoarcere a ecoului, conversia în distanță
- NOAA – cum se propagă sunetul în apă – aproximativ 1480-1500 m/s, constanta pe care se sprijină orice conversie a timpului de ecou în adâncime
- FAO Fisheries Technical Paper 240: Fisheries Acoustics – unghiul fasciculului, puterea țintei și motivul pentru care intensitatea ecoului nu spune nimic despre lungimea unui pește
- Bluetooth SIG – prezentare tehnică – transportul BLE prin care XJ02B își trimite cadrul către telefon
În episodul următor: o sondă din aceeași familie de protocol, care declară două frecvențe, 125 și 330 kHz. Am verificat dacă le are cu adevărat.
Așa funcționăm noi: înainte ca ceva să ajungă în bărcile noastre, trece prin această masă. Și dacă ceva nu trece, o spunem cu voce tare, chiar dacă tocmai atunci nimeni nu vrea să audă.
Asystent pomocy Extreme One