O čom ti zabudol povedať predajca #2 – alebo prečo Lucky FF918 kreslí ryby, ktoré nikdy nezmeral

V prvej časti som ukázal, ako sa parkovací senzor dostane do krabičky a predáva sa ako hĺbkomer. Dnes mám na stole zariadenie, ktoré naozaj je echolot a hĺbku skutočne meria – najpopulárnejšiu bezdrôtovú sondu na trhu, Lucky FF918. 🎣

Nevyčítam Lucky FF918, že nefunguje. Funguje. Otázka znie inak: koľko z toho, čo vidíš na farebnom displeji, je meranie a koľko kresba? Aby som to zistil, pripojil som analyzátor na dátovú linku medzi rádiovým modulom a displejom a nahral, čo presne prilieta z vody. Sedem nezávislých záznamov, v rôznych hĺbkach.

Výsledok ma prekvapil – a myslím, že prekvapí aj teba.

1. Celá komunikácia sondy Lucky FF918 s displejom je deväť bajtov

Plavák Lucky FF918 vysiela na 433 MHz rýchlosťou asi 333 bitov za sekundu. To je veľmi pomaly – pre porovnanie, najstarší telefónny modem z osemdesiatych rokov bol rýchlejší. Jedna dávka dát má presne 9 bajtov, teda menej ako jedno krátke slovo v SMS. Nová dávka prichádza každých 0,77 sekundy.

A to je celé. Nič ďalšie medzi plavákom a displejom neprejde:

• číslo vysielača – aby displej vedel, že je to jeho sonda, a nie od kolegu na vedľajšom mieste
• hĺbka – skutočné meranie
• teplota vody – skutočné meranie
• štyri polia cieľov – po jednom bajte
• kontrolný súčet – kontrola, že sa cestou nič neprekrútilo

2. Tie štyri bajty nesú iba výšku – nič viac

Každý bajt cieľa je číslo od 0 do 255, natiahnuté medzi hladinou a dnom. Nula znamená „tu nič nie je“, 255 znamená „tesne pri dne“, 128 znamená „v polovici vody“. To je všetko.

Pozor, je to dôležité pri čítaní displeja: bajt cieľa je zlomok hĺbky, nie vzdialenosť. Ten istý bajt znamená 1 meter, keď je dno v 2 metroch, a 10 metrov, keď je dno v 20. Stupnica sa vždy naťahuje od hladiny ku dnu.

Overme si to na fotke Lucky FF918 z ponuky výrobcu. Je na nej hĺbka 13,6 m a ryba opísaná ako 3,7 m. Bajt, ktorý ju nesie, má hodnotu 70. Výpočet: 70 delené 256, krát 13,6 metra, dáva 3,72 metra. Sedí na decimeter s číslom vytlačeným nad rybou.

V tom bajte však nie je ani jedna informácia o sile echa. Ani o veľkosti cieľa. Ani o tom, ako silno niečo odrazilo zvuk. Sonda posiela výhradne odpoveď na otázku „v akej výške“, nikdy „čo“ a „aké veľké“.

3. Lucky FF918 nevie, či je pod tebou ryba, rastlina alebo padnutý strom

Vyplýva to priamo z bodu dva, ale stojí za to povedať to zvlášť, lebo to má priamy dopad na rybárčenie. Plavák Lucky FF918 hlási cieľ vo vodnom stĺpci – teda fakt, že niekde medzi dnom a hladinou niečo odrazilo signál. A tým sa jeho vedomosti končia.

V tom prenose nie je žiadne pole, ktoré by hovorilo „toto je ryba“ alebo „toto je rastlina“. Žiadna klasifikácia. Žiadne rozpoznávanie. A displej napriek tomu v každom takom prípade nakreslí rybu – lebo inú ikonu jednoducho nemá.

V praxi to znamená, že rybou na displeji sa stane čokoľvek: trs rastlín vyrastajúci zo dna, padnutý strom, trčiaci konár, peň alebo akýkoľvek iný zádrh, vzduchové bublinky, teplotná vrstva, zákal po daždi, dokonca aj echo od tvojho vlastného vlasca alebo montáže. Prístroj neklame – iba nemá čím jedno od druhého odlíšiť.

Je tu ešte jedna pasca, oveľa menej zjavná. Vysoká rastlina, padnutý strom alebo trčiaci konár vracajú echo z viacerých výšok naraz – odo dna až po svoj vrchol. Sonda potom nahlási niekoľko cieľov nad sebou a displej z nich nakreslí niekoľko samostatných rýb postavených do stĺpca. Ten typický „komín rýb“ nad dnom, ktorý vyzerá ako žerúci kŕdeľ, je veľmi často len jeden ker alebo potopený konár.

Preto tri „ryby“ stojace nehybne na tom istom mieste štvrť hodiny sú takmer isto porast, zádrh alebo potopená štruktúra, nie kŕdeľ kaprov čakajúci na tvoju montáž. A funguje to aj naopak: o zádrhu sa tiež nedozvieš, lebo ti ho prístroj ukáže ako rybu namiesto toho, aby varoval, že tam radšej montáž neklásť.

4. Veľkosť ryby na displeji Lucky FF918 sa losuje

Tu sa dostávame k veci, ktorá ma pri stole naozaj zastavila a ktorá o Lucky FF918 hovorí najviac. Keď v prenose nie je pole opisujúce veľkosť cieľa – odkiaľ berie displej malé, stredné a veľké ryby?

Losuje ich. Pri každej prijatej dávke dát sa pre každý cieľ spustí generátor náhodných čísel, ktorý pridelí veľkostnú triedu:

Z toho jedného losovania potom vyplýva všetko, čo odlišuje „veľkú rybu“ od „malej“: ktorý hotový obrázok sa nalepí na displej, aká veľká bude farebná značka a či prístroj pípne alarmom.

A aby bolo jasné, odkiaľ tá istota – nejde o to, že by bol algoritmus zlý. Ide o to, že v rádiovom rámci neexistuje pole, ktoré by prenášalo veľkosť cieľa. Aj keby displej veľmi chcel ukázať ju poctivo, nemal by z čoho.

Ako si to overiť sám, úplne bez vybavenia

Nemusíš mi veriť na slovo a nemusíš vedieť čítať kód:

• Spusti na špagáte plechovku, kameň alebo konár – zhruba do polovice hĺbky.
• Sleduj výšku ikony – bude stabilná, lebo poloha sa počíta poctivo.
• Teraz sleduj jej veľkosť – tá istá nehybná plechovka bude raz „malá ryba“, raz „veľká“, a bude sa to meniť každú sekundu.

Tento jeden test ukáže obe veci naraz: stála výška je dôkaz, že meranie polohy je pravdivé, a blikajúca veľkosť, že veľkosť je vymyslená. Nakrúť to na telefón, vidno to ako na dlani.

5. Farebný echogram Lucky FF918 z väčšej časti nie je meranie

Vráť sa na chvíľu ku grafike Lucky FF918 zo začiatku článku. Vľavo je všetko, čo priletelo z vody: červená línia dna a štyri body. Vpravo tie isté dáta po spracovaní v displeji.

Všimni si, že červená línia dna sa na oboch obrázkoch kryje na pixel. Lebo obrys dna je pravdivý – jedno poctivé meranie na každú dávku dát. Pravdivá je aj výška, z ktorej sa echo vrátilo – hoci o tom, čo ho odrazilo, sonda nehovorí nič.

Celý zvyšok však vzniká na mieste, v displeji, z hotových vzorov uložených v jeho pamäti:

Vodný stĺpec na tomto displeji má 445 pixelov na výšku. Kreslí sa zo štyroch čísel.

6. Prečo Lucky FF918 funguje takto? Lebo na 433 MHz sa obraz nezmestí

A tu chcem byť k výrobcovi férový: toto nie je zlomyseľnosť ani šetrenie. Toto je fyzika a predpisy.

Spočítajme, koľko potrebuje slušný echolot, ktorý kreslí skutočný obraz dna. Zoberme skromných 300 vzoriek na jeden ping:

Lucky FF918 prenáša asi 94 bitov za sekundu. To je zhruba 500-krát málo. Cez 433 MHz sa skutočný obraz dna pretlačiť nedá – takže obraz musí vzniknúť v displeji. A vzniká.

Prečo je rezerva na opakovanie dôležitá? Lebo na veľkú vzdialenosť sa rámce strácajú. Keď je linka napchatá na doraz, stratenú dávku niet ako zopakovať a obraz sa trhá. A prečo pingať častejšie ako raz za 100 ms? Lebo každý ping je jeden stĺpec obrazu – pri 10 pingoch za sekundu je každý stĺpec skutočné meranie. Keď je pingov menej, medzi nimi vznikne diera, ktorú musí prístroj niečím vyplniť.

Čo to znamená pri kúpe zavážacej loďky s echolotom

Toto je záver, ktorý sa oplatí zobrať si so sebou na nákup. Keď ti niekto ponúka zavážaciu loďku, ktorá má na jednej úzkej rádiovej linke zároveň riadiť loďku – motory, kormidlo, svetlá, klapky, rozhadzovač – a podávať obraz z echolotu, tak sa tie dve veci bijú o tú istú, veľmi úzku rúru.

Riadenie musí letieť nepretržite a bez oneskorenia, lebo od toho závisí, či loďka zatočí. Obraz potrebuje pásmo. V pásme 868 MHz k tomu pribúda právne obmedzenie – vysielať sa smie len zlomok času, takže aj rýchly modem dá priemerne niekoľko sto bitov za sekundu.

Preto sa oplatí položiť predajcovi jednoduchú otázku: na akej frekvencii a akou rýchlosťou u vás letí obraz sonaru? Odpoveď ti povie viac ako celý opis produktu.

Zhrnutie – čo ti Lucky FF918 nepovie naplno

Zhrnuté poctivo, lebo toto nie je atrapa a nebudem predstierať, že je:

• Hĺbka a teplota sú pravdivé – ako kontrola miesta pred nahodením prístroj svoju prácu odvedie.
• Výška echa je zobrazená verne, ale to neznamená, že tam je ryba. Keď sonda nahlásila cieľ v 4 metroch, ikona bude v 4 metroch – lenže pod ňou môže rásť ker, nie plávať kapor.
• Veľkosť ikony neber ako informáciu – losuje sa, veľká ikona neznamená veľkú rybu.
• Ikona ryby neznamená „ryba“ – sonda hlási len cieľ vo vode a rastlina, padnutý strom, zádrh či bublinky vyzerajú na displeji rovnako.
• Farebný echogram nie je obraz dna – textúra, porast a farby sú grafika z pamäte prístroja.
• Štyri ciele naraz sú strop – kŕdeľ sa nemá ako ukázať.

Inými slovami: Lucky FF918 je slušný hĺbkomer s teplomerom a ukazovateľ „niečo tam vo vode visí“. Nie je to echolot v tom zmysle, ako ho chápe rybár pozerajúci sa na obraz dna.

Ako som echolot Lucky FF918 skúmal

Logický analyzátor pripojený na dátovú linku Lucky FF918, medzi rádiovým modulom a displejom, sedem nezávislých záznamov v rôznych hĺbkach a teplotách. Dáta tam letia otvoreným textom, bez akéhokoľvek šifrovania. Všetkých sedem záznamov sa rozpadá na tie isté 9-bajtové dávky – a teplota z nich prečítaná stojí v každom zázname ako pribitá, zatiaľ čo hĺbka sa plynulo mení. Takto vyzerá správne prečítaný protokol. Navyše som prešiel logiku samotného displeja, aby som zistil, čo s tými dátami robí.

Čo som netestoval, a preto o tom nepíšem: nevyjadrujem sa ku kvalite samotného meniča ani k tomu, ako dobre sonda zachytí ciele vo vode – na to nemám dáta. Netvrdím ani, že prístroj meria hĺbku zle. Opisujem výhradne to, čo som doložil: čo sonda posiela a čo s tým displej robí. Analýza sa týka konkrétneho kusu a tej verzie firmvéru, ktorú som v ňom našiel.

Porovnávacia grafika na začiatku článku je moja rekonštrukcia, nakreslená tým istým algoritmom, ktorý som našiel v displeji – nie snímka obrazovky prístroja.

Zdroje a materiály na overenie

• Rozhodnutie Komisie 2006/771/ES – harmonizácia spektra pre zariadenia krátkeho dosahu v EÚ, zdroj limitov pre pásma 433 a 868 MHz
• ETSI EN 300 220-2 – harmonizovaná norma určujúca výkony a prípustný čas vysielania
• CEPT ECC – európsky výbor pre elektronické komunikácie, odporúčanie ERC 70-03 pre zariadenia krátkeho dosahu
• Semtech SX1280 – obvod LoRa 2,4 GHz, príklad pásma s priepustnosťou dostatočnou pre obraz sonaru

Upozornenie. Analýza sa týka konkrétneho kusu a tej verzie firmvéru, ktorú som v ňom zastihol – iné série a varianty modelu (FF918-C, CWLS a odvodeniny) sa môžu líšiť. Rádiové limity a priepustnosti uvádzam orientačne, podľa predpisov EÚ pre zariadenia krátkeho dosahu; presné hodnoty závisia od podpásma a konkrétneho riešenia. Ak to u teba vyzerá inak – napíš, rád skontrolujem ďalší kus.

Takto to u nás chodí: skôr než sa čokoľvek dostane do našich loďiek, prejde cez tento stôl. A keď niečo neprejde – povieme to nahlas, aj keď to práve nikto počuť nechce.