Geometria. Signaalinkäsittely. Koneoppiminen. Miten Flying Start ennustaa milloin ylität lähtöviivan — ja mikä tekee siitä erilaisen kuin 50× kalliimpi laitteisto.
Jokainen Time-To-Line-laskenta alkaa geometria-ongelmasta. GPS-sijaintisi on piste. Pohjaan nähden kulkemasi kurssi määrittää siitä pisteestä ulottuvan säteen. Lähtöviiva on segmentti PIN-poijun ja RC-aluksen välillä. Kohdassa jossa nämä kaksi viivaa kohtaavat — ja kuinka kaukana se leikkauspiste on — määrää kuinka kauan viivan ylitykseen menee.
Flying Start käyttää parametrista säde-segmentti-leikkauspistealgoritmiä löytääkseen tarkan pisteen, jossa trajektorisi ylittää lähtöviivan. Toisin kuin yksinkertainen kohtisuoran etäisyyden laskenta, tämä ottaa huomioon lähestymiskulmasi. Kurssi 45 astetta viivaan nähden? TTL on pidempi kuin suora etäisyys ehdottaa. Paralleeli kurssi? TTL on määrittelemätön — et koskaan ylitä.
Tämä on sama perusgeometria, jota dedikoidut instrumentit kuten Velocitek ProStart ja Vakaros Atlas 2 käyttävät. Matematiikka on identtinen. Ero on siinä, kuinka tarkkoja syötteet ovat.
GPS on saanut huonon maineen kaupunkikuiluissa. Kaupungissa signaalit heijastuvat rakennuksista eikä vastaanotin pysty erottamaan suoraa signaalia heijastuneesta. Tuloksena on monipolkuhäiriö — sijaintivirheitä 5–15 metriä.
Purjehdus on kaupungin vastakohta. Olet tasaisella vedellä esteettömällä näkymällä koko taivaalle. Ei ole mitä heijastua. Jokainen satelliittisignaali saapuu puhtaana.
Kaksoistaajuus-GPS:llä (L1+L5) varustetut puhelimet saavuttavat 1–2 metrin tarkkuuden avoimella vedellä. L5-kaista lisää toisen taajuuden, joka eliminoi ionosfääriset virheet ja auttaa erottamaan suorat signaalit heijastuksista. Vedellä tämä tuo sinut lähelle kuluttaja-GNSS:n käytännön rajoja. Yksikaistaisella GPS:llä (vain L1) varustetut puhelimet saavuttavat silti 3–5 metriä avoimella vedellä — huomattavasti paremmin kuin kaupungissa.
iPhone: iPhone 15, 16 ja 17 (kaikki mallit) ja iPhone 14 Pro / Pro Max. Vakio iPhone 14 ja iPhone SE ovat vain L1.
Apple Watch: Ultra, Ultra 2 ja Ultra 3. Vakio Apple Watch (Series 9, 10, 11, SE) käyttää vain L1.
Android: Useimmat lippulaivamallit vuodesta 2020 eteenpäin — mukaan lukien Pixel 5+, Samsung Galaxy S21+ ja OnePlus 9+. Tarkista puhelimesi tekniset tiedot "L5" tai "kaksoistaajuus" GNSS:n osalta.
Flying Start toimii kaikissa GPS-varustetuissa laitteissa. Kaksoistaajuus antaa paremman tarkkuuden, mutta Kalman-suodin ja ML-malli parantavat ennusteita riippumatta siitä, mitä kaistaa laitteistosi tukee.
Dedikoitu laitteisto kuten Vakaros Atlas 2 on edulla: 25 Hz päivitysnopeus ja differentiaalikorjaukset, jotka parantavat tarkkuuden ~25 senttimetriin. Se on aidosti parempi. Mutta ero on kapeampi kuin useimmat olettavat — ja jäljellä oleva ero voidaan ratkaista ohjelmistossa.
Vakaros Atlas 2 saavuttaa ~25 cm tarkkuuden kaksikaista-GNSS:llä 25 Hz:lla. Velocitek ProStart käyttää 25 Hz usean tähtijoukon vastaanotinta WAAS-parannuksella. Molemmat on rakennettu tarkoitusta varten, ja virallisessa tuomari-tason OCS-kutsunnassa mestaruustasolla se tarkkuus on tärkeää. Flying Startin lähestymistapa on kuroa kiinni tarkkuusero signaalinkäsittelyn ja koneoppimisen avulla laitteiston sijaan.
Raaka GPS antaa sijainnin kerran sekunnissa. Näiden päivitysten välillä maailma jatkaa liikkumistaan. 5 solmua kulkeva vene kattaa 2,5 metriä sekunnissa — ja puoli sekuntia sitten saamasi GPS-sijainti on jo vanhentunut. Pahempaa on, että peräkkäiset GPS-sijainnit hyppivät satunnaisesti tarkkuusympyrässään, mikä tekee nopeus- ja kurssilukemista nykiviä.
Tämä on yksittäisesti suurin TTL-epävakauden lähde yksinkertaisessa GPS-instrumentissa. Lasket TTL:n nopeuden ja kurssin perusteella. Jos nopeus nykii 2,3:n ja 2,7 m/s:n välillä sijaintikorjauksesta toiseen, TTL hyppää useita sekunteja joka päivityksessä. Se on keskimäärin oikein, mutta hyödytön lähdön ajoitukseen.
Flying Start käyttää Extended Kalman Filteriä (EKF), joka ratkaisee molemmat ongelmat samanaikaisesti.
Suodin ylläpitää kuusiulotteista tilaa: sijainti, nopeus ja kiihtyvyys kahdella akselilla. Neljä kertaa sekunnissa se ennustaa missä veneen pitäisi olla fysiikan perusteella — vakiokiihtyvyyden ekstrapolointi. Kerran sekunnissa, kun uusi GPS-korjaus saapuu, se yhdistää ennusteen mittaukseen painottaen kutakin sen epävarmuuden mukaan.
Korkean tarkkuuden GPS-korjaukset vetävät tilaa enemmän. Huonot korjaukset vetävät vähemmän. Korjausten välillä ennuste täyttää aukot. Tulos: sijainti ja nopeus, jotka päivittyvät tasaisesti 4 Hz:llä hyppimisen sijaan 1 Hz:llä.
Mitä tämä tarkoittaa TTL:lle: TTL-laskentaan syötettävät nopeus ja kurssi ovat suodatettuja, vakaita arvoja — eivät raakamuotoista GPS-kohinaa. Suodin seuraa myös kiihtyvyyttä, joten jos hidastat puomille, tilaestimaatti heijastaa sen vakionopeuden olettamisen sijaan.
EKF on yksittäisesti suurin parannus TTL-tarkkuuteen. Se eliminoi nykimisen, joka tekee raaka-GPS TTL-laskennasta epäluotettavan, tasoittaa nopeus- ja kurssikohinaa ja täyttää 1 Hz:n aukot fysiikkapohjaisella ennusteella. Se on täysin deterministinen — ei koulutusdataa tarvita, ei pilviippuvuutta, toimii identtisesti iPhonessa, Apple Watchissa ja Androidissa. Tämä yksi taso sulkee noin 80% tarkkuuserosta puhelimen ja dedikoidun 25 Hz -instrumentin välillä.
Kalman-suodin olettaa vakiokiihtyvyyden. Se on hyvä malli suoraan purjehtivalle veneelle, mutta se hajoaa tärkeimmissä skenaarioissa: lähdön lähestymisen viimeiset 30 sekuntia, kun purjehtijat säätävät nopeutta, laskevat, luuttavat ja kääntyvät.
Flying Start käyttää 1D konvolutionaalista neuroverkkoa, joka toimii kokonaan laitteellasi ennustaakseen mitä Kalman-suodin arvioi väärin. Se on koulutettu kymmenillä tuhansilla simuloiduilla lähtölähestymisillä realistisella purjehtimisfysiikalla — käännöt, nopeusmuutokset, virtavaikutukset, GPS-kohina — ja oppii kuviot, jotka yksinkertaiset fysiikkamallit jäävät huomaamatta.
Miten se toimii: malli tarkastelee liukuvaa 30 sekunnin ikkunaa lähestymisestäsi — nopeuprofiili, kurssimuutokset, kiihtyvyysmalli, etäisyys viivaan, sulkeutumisnopeus ja jäljellä oleva lähtölaskenta. Se on nähnyt tuhansia simuloituja skenaarioita, joissa se tietää todellisen ylitysajan, ja se on oppinut mitkä kuviot Kalman-suodin arvioi väärin.
Milloin se auttaa eniten: malli lisää eniten arvoa viimeisissä 15–30 sekunnissa ennen lähtöä, kun sinä aktiivisesti manöveroisit. Purjehtija luuttaa hidastaakseen, sitten laskee kiihdyttääkseen — Kalman-suodin ennustaa nykyisen kiihtyvyyden perusteella, mutta malli tunnistaa kuvion ja ennakoi tulevan nopeusmuutoksen. Testeissä käännöillä ja nopeusmuutoksilla ML-taso vähentää TTL-virhettä 1–3 sekunnilla verrattuna pelkkään Kalman-suotimeen.
Milloin se ei auta paljon: puhtaassa suoraviivaisessa lähestymisessä vakaalla nopeudella Kalman-suodin on jo erittäin tarkka. ML-malli ei lisää paljon näissä tilanteissa — eikä sen ole tarkoitus tehdä niin. Korjaus on rajattu ±30%:iin Kalman TTL:stä, joten malli voi hienosäätää estimaattia mutta ei koskaan tuottaa täysin väärää tulosta.
Kumpikaan Velocitek ProStart eikä Vakaros Atlas 2 käytä koneoppimista TTL-ennustukseen. Ne tukeutuvat kinematiikkaan: etäisyys jaettuna nopeudella. Se toimii hyvin 25 Hz GPS:llä, mutta sillä on sama sokea piste — se ei pysty ennakoimaan manövereitä. ML-taso on jotain mitä ohjelmisto voi tehdä mutta laitteisto ei, koska se paranee ajan myötä oppimalla lisää dataa.
Nykyinen malli on koulutettu synteettisellä datalla — tietokoneella simuloiduilla kilpailulähdöillä realistisella purjehtimisfysiikalla. Se on hyvä, mutta simulaatiot eivät pysty tallentamaan kaikkea. Tapa jolla 420 lähestyy lähtöviivaa on erilainen kuin J/70:lla tai Laserilla. Vuorovesimallit Solentissa ovat erilaisia kuin San Franciscon lahdella. Heikkotuulessa lähdöt eivät muistuta 25 solmun luuvilähessä.
Flying Start tallentaa anonymisoituja ajoitusmittauksia todellisista kilpailulähdöistä — suodatettu nopeus, kurssi, etäisyys viivaan ja todellinen ylityshetki — ja käyttää näitä tietoja mallin uudelleenkoulutukseen. Jokainen lähtö, jokaisessa luokassa ja paikassa, tekee ennusteista tarkempia kaikille.
Sinun ei tarvitse tehdä mitään. Jos GPS-reitin tallennus on käytössä (se on oletusarvoisesti), lähtösi osallistuvat koulutusdataan automaattisesti. Data anonymisoidaan ennen koulutusta — ei nimiä, ei sijainteja, vain lähestymistavan muoto ja ylityksen ajoitus. Voit kieltäytyä milloin tahansa Asetuksista.
Laitteistoinstrumentit eivät pysty tähän. Velocitek ProStartissa ei ole verkkoyhteyttä eikä tapaa parantaa algoritmejaan sen jälkeen kun se poistuu tehtaalta. Vakaros Atlas 2:lla on yhteydet, mutta sen TTL-laskenta on puhdasta kinematiikkaa — oppimissilmukkaa ei ole. Flying Startin malli paranee joka kausi.
Perusmalli oppii kaikilta purjehtijoilta. Mutta lähdöissäsi on kuvioita, jotka ovat ainutlaatuisia sinulle — kuinka aggressiivisesti kiihdytät viimeisten 10 sekunnin aikana, kuinka paljon nopeutta menetät käännöksessä, kuinka aikaisin aloitat lopullisen lähestymisen.
Applen Core ML -kehys tukee laitteessa tapahtuvia mallin päivityksiä MLUpdateTaskin kautta iPhonessa. Tämä tarkoittaa, että Flying Start voi hienosäätää perusmallin sinun erityisiin kuviosi 20–30 lähdön jälkeen — lähettämättä mitään dataa palvelimelle. Personalisointi tapahtuu kokonaan puhelimessasi.
Riittävän monien lähtöjen jälkeen TTL-ennusteesi eivät enää heijasta vain miten keskiverrapurjehtija lähestyy lähtöviivaa. Ne heijastavat miten you lähestyt sitä — sinun veneesi, sinun tyylisi, sinun taipumuksesi.
Laitteessa tapahtuva personalisointi vaatii iPhonen. Apple Watch voi suorittaa personalisoitua mallia (synkronoituna paritun iPhonen kautta) mutta ei pysty suorittamaan laitteessa tapahtuvaa koulutusta itse. Android-tuki riippuu vastaavista laitteessa tapahtuvista koulutuskehyksistä. Personalisointi tarvitsee riittävästi dataa — ensimmäiset 20–30 lähtöä käyttävät perusmallia ennen kuin personalisointi alkaa.
Olemme insinöörejä. Uskomme rehellisiin vertailuihin. Tässä on mitä 1 000 dollarin instrumentti antaa sinulle, mitä ohjelmisto yksinään ei pysty replikoimaan.
Vakaros Atlas 2 saavuttaa ~25 cm tarkkuuden 25 Hz kaksikaista-GNSS:llä ja reaaliaikaisilla differentiaalikorjauksilla. Jopa Kalman-suotimemme kanssa, puhelimen GPS:llä on 1–2 metrin kohinataso. Virallisessa tuomari-tason OCS-kutsunnassa mestaruustasolla — jossa senttimetrit määräävät aloitatko vai jätät lähdön — dedikoitu laitteisto on edellä.
25 Hz tarkoittaa uuden sijaintikorjauksen saamista joka 40. millisekunnissa. Puhelimen GPS toimii 1 Hz:llä (yksi korjaus sekunnissa). Kalman-suodatimme interpoloi korjausten välillä 4 Hz:llä, mutta se on ennustusta, ei mittausta. Lähdön viimeisissä 3–5 sekunnissa, kun asiat muuttuvat nopeimmin, korkeampinopeuksisella raakamuotoisella GPS:llä on luontainen etu.
Auringossa luettava 4,4" näyttö Gorilla Glasilla ja 100 tunnin akulla on rakennettu nimenomaan ohjaamolle. Puhelin vedenkestävässä kotelossa on hyvä, mutta se on silti puhelin. Apple Watch ranteessa on ehkä parempi silmäilykelpoisuuteen, mutta näyttö on pieni.
Lataa Flying Start ilmaiseksi. Päivitä Premiumiin TTL:ää, DTL:ää, OCS-hälytyksiä, Lähtöarviota, Apple Watchia ja kaikkea muuta varten.