Professionelles Segelmonitoring-System
Sailing Monitor 2025 ist ein vollständig integriertes, hochmodernes Navigations- und Monitoring-System für anspruchsvolle Segler und professionelle Skipper. Das System kombiniert präzise Sensor-Datenerfassung, intelligente Routenplanung, Kollisionsvermeidung und umfassendes Energie-Management in einer einzigen, intuitiven Plattform.
Mit GRIB-basiertem Weather Routing, AIS/Radar-Integration, Autopilot-Steuerung und professionellen Instrumenten-Displays bietet das System alles was Sie für sicheres, effizientes und komfortables Segeln benötigen - ob Langfahrt, Regatta oder Tagesausflug.
📡 Sensoren & Datenerfassung
GPS Navigation
Hochpräzise GPS-Positionsbestimmung mit NMEA 0183 Unterstützung
- Position (Latitude/Longitude)
- Höhe über Meeresspiegel
- GPS Speed Over Ground (SOG)
- Course Over Ground (COG)
- Satellitenanzahl und -qualität
Wind-Sensoren
Präzise Wind-Messung für optimale Segeltrimmung
- Windgeschwindigkeit (kts)
- Windrichtung (relative/absolute)
- True Wind / Apparent Wind
- Wind-Historie und Trends
- Böen-Erkennung
Geschwindigkeits-Messung
Mehrfache Geschwindigkeitssensoren für präzise Daten
- Speed Through Water (STW)
- GPS Speed Over Ground
- Motor-Drehzahl (RPM)
- Durchschnitts- und Maximalgeschwindigkeit
- Zurückgelegte Distanz
Kompass & Heading
Magnetischer und True Heading für präzise Navigation
- Magnetischer Kurs
- True Heading
- Deviation und Variation
- Heading-Stabilität
- Autopilot-Integration
🛡️ Navigation & Sicherheitssysteme
AIS System
Automatic Identification System für Kollisionsvermeidung
- Live-Tracking von Schiffen in der Umgebung
- Interaktive Karte mit Schiffspositionen
- Detaillierte Schiffsinformationen (MMSI, Name, Typ, Größe)
- CPA (Closest Point of Approach) Berechnung
- TCPA (Time to CPA) Warnung
- Kollisionsrisiko-Bewertung
- Integration von AISHub und MarineTraffic
Radar System mit ARPA
State-of-the-art Radar-Anzeige mit professionellen Features
- PPI (Plan Position Indicator) Display
- Einstellbare Range (0.5 - 24 nm)
- ARPA (Automatic Radar Plotting Aid)
- Smooth Sweep Animation (24 RPM)
- Gain, Sea Clutter, Rain Clutter Filter
- EBL/VRM Marker
- Land-, Schiffs- und Wetter-Echos
- CPA Warnungen
Wettervorhersage
Professionelle Wetterdaten für Segler
- PredictWind API Integration
- OpenWeatherMap als Fallback
- 24-Stunden Vorhersage
- Wind, Temperatur, Niederschlag
- Wellen- und Gezeiten-Daten
- Automatische Positions-basierte Updates
Autopilot-Steuerung
Raymarine ST1000 Autopilot-Integration
- STANDBY/AUTO Modus-Umschaltung
- Kursanpassung (+/-1° und +/-10°)
- Tack-Funktionen (Port/Starboard)
- Wind-Modus (Vane Steering)
- Kompass mit Target/Current Heading
- Off-Course und XTE Anzeige
🧭 Weather Routing - Die Zukunft der Segelnavigation
Professionelles, GRIB-basiertes Weather Routing mit Isochrone-Algorithmus, Multi-Route-Vergleich und Live-Visualisierung - So planen Profis ihre Routen.
Isochrone Weather Routing
Fortschrittlichster Algorithmus für optimale Segelrouten unter Berücksichtigung echter Wetterdaten
- Isochrone-Expansion: Time-basierte Routensuche breitet sich wie Wellenringe aus und findet die schnellste Route unter Berücksichtigung aller Windverhältnisse
- GRIB2-Integration: NOAA GFS Wettervorhersage (0.25° Auflösung = ca. 28km Grid) mit U/V Windkomponenten
- Temporale Interpolation: Präzise Wind-Berechnungen zwischen GRIB-Zeitschritten (3-stündlich) für exakte Routenplanung
- 5 Bootstypen verfügbar: 22ft Daysailer, 22ft Performance Dinghy, 33ft Cruiser-Racer, 40ft Performance Cruiser, 50ft Large Cruiser - alle mit ORC-kompatiblen Polar-Diagrammen
- Multi-threaded Berechnung: Parallele Expansion mehrerer Kandidaten-Routen für optimale Performance
- Intelligentes Pruning: Spatial Diversity Algorithmus behält nur vielversprechende Routen, reduziert Rechenaufwand um 80%
- Land-Vermeidung: Integrierte Ostsee/Nordsee Tiefenkarten mit Line-of-Sight Checks verhindern unnavigierbare Routen
- Live-Visualisierung: Progressive Updates zeigen Isochrone-Expansion in Echtzeit auf der Karte
Route Comparison (NEU!)
Vergleichen Sie bis zu 5 Routen gleichzeitig - unterschiedliche Abfahrtszeiten, Direktroute als Baseline
- 5-Routen-Vergleich: 1 Basis-Route (optimiert), 1 Direktroute (Rhumb Line), 3 zeitversetzte Routen (+3h, +6h, +9h)
- Echte Wetterdaten: Jede Route nutzt GRIB-Windvorhersagen für die jeweilige Abfahrtszeit - realistische Vergleiche verschiedener Wetterfenster
- Direkt-Vergleich: Rhumb Line Baseline zeigt sofort den Zeitgewinn durch Weather Routing
- Interactive Toggles: Routen individuell ein-/ausblenden, Vergleichstabelle mit allen Stats
- Detaillierte Statistiken: Distanz (NM), Fahrzeit, Durchschnittsgeschwindigkeit, Abfahrtszeit, eingesparte Zeit im direkten Vergleich
- Farbcodierung: Jede Route in eigener Farbe (Blau/Grau/Grün/Orange/Rot) für optimale Übersichtlichkeit
- Time-Window Optimization: Findet automatisch das beste Wetterfenster innerhalb der verfügbaren GRIB-Daten
GRIB2 Weather Data Engine
Professionelle Wettervorhersage-Integration für präzise Routenplanung
- NOAA GFS Model: Global Forecast System mit 48-Stunden Vorhersage
- 0.25° Grid-Auflösung: Entspricht ca. 28km Auflösung - ideal für Ostsee/Nordsee
- U/V Windkomponenten: 10m Höhe Wind-Daten (Standard für Segelplanung)
- 3-Stunden Zeitschritte: Detaillierte zeitliche Auflösung für präzise Routenplanung
- Automatischer Download: Smart Caching-System lädt aktuelle GRIB-Files automatisch
- Dual-Backend Support: Unterstützt pygrib und cfgrib/xarray für maximale Kompatibilität
- Bilinear Interpolation: Glatte Wind-Daten zwischen Grid-Punkten
- Fallback Wind-Modell: Synthetisches Windmodell wenn keine GRIB-Daten verfügbar
Performance Polars
Realistische Bootsperformance-Modelle für präzise Geschwindigkeitsberechnungen
- ORC-kompatible Polars: Professionelle Polar-Diagramme basierend auf realen Bootstypen
- Bilineare Interpolation: Glatte Geschwindigkeitswerte zwischen diskreten Messpunkten
- VMG Optimization: Velocity Made Good für optimale Up-/Downwind Performance
- TWA/TWS Matrix: Volle True Wind Angle × True Wind Speed Abdeckung (0-180°, 0-40kts)
- CSV/JSON Import: Eigene Polar-Diagramme importieren
- Export-Funktion: Berechnete Polars für externe Analyse exportieren
High-Performance Routing Engine
Optimierte Algorithmen für schnelle, präzise Routenberechnung
- Adaptive Step Sizing (NEU!): Dynamische Schrittweite 15min-2h basierend auf Land- und Ziel-Distanz (Sprint 3 ✅)
- Goal-Aware Navigation: Reduziert Steps bei Ziel-Annäherung (<5NM: 15min) → verhindert Overshooting
- Safety Corridor (NEU!): Konfigurierbare Küstenabstände 0.1-2.0 NM mit 16-Richtungen Check (Sprint 2 ✅)
- Enhanced Line-of-Sight: 0.05NM Sampling-Dichte + Safety Buffer Check an allen Zwischenpunkten
- Performance Cache: 1000-Entry Cache für Land-Distanzen → 50-70% schnellere Berechnung auf hoher See
- Spatial Diversity Pruning: Behält nur geografisch diverse Kandidaten, reduziert Berechnung um 80%
- Depth Chart Integration: Ostsee/Nordsee Tiefenkarten für Land-Vermeidung + Shallow Water Detection (<5m)
- Cost-basierte Optimierung: Minimiert Zeit unter Berücksichtigung aller Constraints
- Progressive Callbacks: Isochrone-Updates während Berechnung für Live-Visualisierung
- Multi-threaded: Background-Threads für UI-Responsive Berechnungen
Interactive Map Features
Leaflet.js-basierte Karte mit professionellen Routing-Features
- Draggable Markers: Start- und Zielpunkte per Drag & Drop verschieben
- Position Saving (NEU!): Manuell angepasste Positionen dauerhaft speichern mit "Save Start" und "Save Goal" Buttons
- Harbor Presets: 10 vordefinierte Routen zwischen echten Ostseehäfen (Kiel, Laboe, Heiligenhafen, Fehmarn, etc.)
- Waypoint System (NEU!): Multi-Segment Routing mit beliebig vielen Wegpunkten - klickbar, draggable, nummeriert (Sprint 1 ✅)
- LocalStorage Persistence: Gespeicherte Positionen bleiben auch nach Browser-Neustart erhalten
- Live Isochrone-Anzeige: Sehen Sie die Routensuche in Echtzeit
- Multi-Route Overlay: Bis zu 5 Routen gleichzeitig auf der Karte
- Animated Expansion: Smooth Animation der Isochrone-Berechnung
- Route Statistics Panel: Distanz, Zeit, ETA, Geschwindigkeit live aktualisiert
- Animation Controls: Play/Pause, Replay, Speed (1x/2x/5x), Loop-Modus
🎯 Praxis-Beispiel: Fehmarn → Kiel Bay
Szenario: Vergleich von 5 Routen mit unterschiedlichen Abfahrtszeiten und echter GRIB-Wettervorhersage
42.3 NM • 5.8h • 7.3 kts avg
40.1 NM • 6.7h • 6.0 kts avg
43.1 NM • 6.1h • 7.1 kts avg
-0.9h (-13%) vs. Direktroute
Ergebnis: Trotz 2 NM längerer Strecke ist die weather-optimierte Route durch günstigere Windverhältnisse fast 1 Stunde schneller als die Direktroute. Der Route-Vergleich zeigt deutlich: Die 06:00 Abfahrt nutzt ein optimales Wetterfenster mit höheren Windgeschwindigkeiten aus günstiger Richtung.
Berechnet mit 40ft Performance Cruiser Polar und NOAA GFS GRIB2-Daten (0.25° Auflösung, 3h-Schritte).
Polar Diagram Visualization (NEU! Sprint 6)
Interaktive Visualisierung der Boots-Performance mit VMG-Optimierung
- Interactive Polar Chart: Canvas-basierte Darstellung von TWA vs. Boat Speed
- VMG Lines: Zeigt optimale Winkel für Upwind/Downwind Sailing
- Multi-Boat Support: 22ft, 33ft, 40ft, 50ft - wechseln Sie zwischen Bootstypen
- Wind Speed Slider: Interaktiv (6-30 kts) - sehen Sie Performance bei verschiedenen Winden
- Real-time Calculations: VMG-Werte und optimale Winkel live berechnet
- ORC-Compatible: Basiert auf echten Performance-Daten
Route Playback mit Weather Sync (NEU! Sprint 6)
Interaktive Route-Wiedergabe mit synchronisierter Wetter-Animation
- Video-Style Controls: Play/Pause/Step Forward/Step Back
- Variable Speed: 0.5x bis 60x (1 Stunde pro Minute) Wiedergabegeschwindigkeit
- Weather Synchronization: Wetter-Animation folgt der Route-Timeline
- Live Position Marker: Zeigt Boot-Position mit Speed, Wind, ETA
- Progress Bar: Timeline mit Fortschrittsanzeige und direkter Navigation
- Smooth Map Following: Karte folgt automatisch der Boots-Position
🔬 Technische Details: Wie funktioniert Isochrone Routing?
Der Algorithmus in Kurzform:
- Initialisierung: Startpunkt wird als "Isochrone 0" (t=0h) markiert
- Expansion: Von jedem Punkt der aktuellen Isochrone werden neue Kandidaten in verschiedene Richtungen berechnet (z.B. alle 10°)
- Wind-Integration: Für jeden Kandidaten wird Wind aus GRIB-Daten geladen (mit zeitlicher/räumlicher Interpolation)
- Performance-Berechnung: Polar-Diagramm liefert Bootsgeschwindigkeit für aktuellen TWA/TWS
- Position-Update: Neue Position = aktuelle Position + (Geschwindigkeit × Zeitschritt × Richtung)
- Pruning: Spatial Diversity Filter behält nur geografisch diverse, vielversprechende Kandidaten
- Repeat: Schritte 2-6 werden für jede Isochrone (t=1h, t=2h, ...) wiederholt bis Ziel erreicht
- Backtracking: Optimale Route wird vom Ziel zurück zum Start verfolgt
Warum Isochrones? Im Gegensatz zu einfachen Shortest-Path Algorithmen (z.B. A*) berücksichtigt die Isochrone-Methode die Zeitabhängigkeit der Windverhältnisse perfekt. Jede Isochrone repräsentiert "alle Punkte, die in Zeit t erreichbar sind" - dadurch findet der Algorithmus automatisch die zeitlich optimale Route, auch wenn diese geografisch länger ist.
📱 Dashboard & Mobile Access
Integriertes Dashboard mit allen wichtigen Features und mobilem Zugriff
Advanced Routing im Dashboard (NEU!)
Vollständige Weather Routing Integration mit Multi-Segment Waypoints und intelligenter Safety Corridor
- Expandable Section: Weather Routing als ausklappbare Sektion im Dashboard integriert
- Waypoint System (Sprint 1 ✅): Beliebig viele Wegpunkte per Klick setzen, draggable, nummeriert, LocalStorage-Persistenz
- Safety Corridor (Sprint 2 ✅): Konfigurierbare Küstenabstände 0.1-2.0 NM + Shallow Water Avoidance (<5m)
- Adaptive Step Sizing (Sprint 3 ✅): Dynamische Schrittweite 15min-2h für Präzision + Performance
- Multi-Segment Routing: Routen werden automatisch in Segmente aufgeteilt (Start → WP1 → WP2 → Goal)
- Segment Statistics: Detaillierte Stats pro Segment (Distance, Time, Speed)
- Volle Funktionalität: Alle Routing-Features (Isochrone, 5-Route-Vergleich, GRIB-Daten) direkt verfügbar
- Seamless Workflow: Kein Wechsel zwischen Seiten - alles auf einen Blick
- Live Updates: Routenberechnung läuft parallel zur normalen Dashboard-Nutzung
Mobile Access mit Auto-QR (NEU!)
Intelligenter QR-Code für schnellen mobilen Zugriff mit automatischer IP-Aktualisierung
- Kleiner QR auf Card: QR-Code wird direkt auf der Mobile Access Card angezeigt (80×80px)
- Großer QR im Modal: Klick auf die Card öffnet großen, scannbaren QR-Code (220×220px)
- Auto-Update (NEU!): QR-Code aktualisiert sich automatisch alle 15 Sekunden bei IP-Änderungen
- Live IP-Detection: System erkennt Netzwerkwechsel und generiert neuen QR-Code automatisch
- Server-Info Display: Zeigt aktuelle IP-Adresse, Port und vollständige URL
- One-Click Access: Einfach scannen und sofort auf dem Smartphone zugreifen
- Network-Aware: Funktioniert solange Mobilgerät im gleichen WiFi/Netzwerk ist
Konsistentes Layout
Professionelles, einheitliches Design über alle Dashboard-Elemente
- Unified Spacing: Alle Sections mit 20px Margin für perfekte Ausrichtung
- Panel System: Konsistente Panel-Klasse mit Padding, Border-Radius und Box-Shadow
- Full-Width Nutzung: Optimale Nutzung der Monitor-Breite mit dunkelblauen Rändern
- Grid Layout: Responsive Grid für Data Cards und Features
- Color Scheme: Professionelles Farbschema mit Cyber-Blue Akzenten
📊 Professionelle Instrumenten-Displays
Wind-Displays (3 Modi)
Professionelle Wind-Visualisierung im Vollbildmodus
- Garmin Style: Großer Kompass mit Wind-Pfeil und Geschwindigkeit
- Racing/Regatta: Laylines, Polardiagramm, Tacking-Daten
- B&G Nemesis: Kompakte 4-Ecken-Anzeige mit Zentral-Kompass
- Swipe-Navigation zwischen Modi
- True/Apparent Wind Umschaltung
Speed-Displays (3 Modi)
Verschiedene Geschwindigkeits-Anzeigen für alle Bedürfnisse
- Digital: Große digitale Anzeige mit Statistiken
- Analog Gauges: Halbrunde Tachos für Speed & RPM
- Performance: Großes Tacho mit Performance-Bar
- Farbcodierte Zonen (Grün/Gelb/Rot)
- kts und km/h Einheiten
Energy Management
Komplettes Bordstrom-Management-System
- Batterie-Monitoring (House & Starter)
- SOC (State of Charge) Anzeige
- Solar-, Shore- und Generator-Tracking
- 10 individuelle Verbraucher-Steuerung
- Animiertes SVG Energie-Flussdiagramm
- Historische Charts (24h)
- Lade-/Entlade-Bilanz
Water Management
Wasser- und Bilge-Monitoring mit Alarm-System
- 2x Frischwasser-Tanks mit Füllstandsanzeige
- Wastewater-Tank Monitoring
- Bilge-Füllstandsmessung mit Alarm
- Automatische Bilgepumpen-Steuerung
- Zufluss-Überwachung (Leck-Erkennung)
- Alarm bei Überlastung der Bilgepumpe
- 3x Pumpen-Steuerung & Statistiken
- Verbrauchs-Tracking
💾 Datenmanagement & Analyse
Live-Charts
Echtzeit-Visualisierung der Segeldaten
- Geschwindigkeits-Diagramm (Boat & GPS)
- Wind-Geschwindigkeits-Verlauf
- Wind-Richtungs-Historie
- Interaktive Zeitachse
- Zoom- und Pan-Funktionen
GPS-Tracking & Karte
OpenStreetMap-basierte Kartenanzeige
- Live-Position auf Karte
- GPS-Track Aufzeichnung
- Zeitbasierte Track-Anzeige (1h, 6h, 24h, 1 Woche)
- Auto-Zentrierung
- Track-Farbe nach Geschwindigkeit
Statistiken
Umfassende Auswertung der Fahrtdaten
- Durchschnittsgeschwindigkeit
- Maximalgeschwindigkeit
- Durchschnitts-/Max-Windgeschwindigkeit
- Anzahl Datenpunkte
- Zeitbasierte Filterung
Daten-Export
Vielseitige Export-Optionen für weitere Analysen
- JSON: Strukturierte Daten für Entwickler
- CSV: Excel-kompatible Tabellen
- GPX: GPS-Tracks für Navigations-Apps
- Zeitbasierte Auswahl
- Download-ready Dateien
⚙️ Technische Features
Protokoll-Unterstützung
- NMEA 0183 (Standard Marine-Protokoll)
- SeaTalk (Raymarine Autopilot)
- Serial/USB Verbindungen
- Multi-Sensor Support
- Sensor-Fallback bei Ausfall
Datenbank & Storage
- SQLite Datenbank
- Automatische Speicherung
- Unbegrenzte Historie
- Schnelle Abfragen
- Daten-Backup möglich
Echtzeit-Updates
- 2-Sekunden Update-Intervall
- REST API für externe Apps
- Status-Monitoring
- Automatische Reconnection
- Buffer-Management
Demo-Modus
- Simulierte Sensor-Daten (GPS, Wind, Speed)
- Realistische AIS-Schiffe in Ostsee
- Radar mit Land/Sea/Rain Clutter
- Energie-Simulation mit Solar/Verbrauch
- Wasser-/Bilge-Simulation mit Lecks
- Test ohne Hardware
- Entwickler-freundlich
- Umschaltbar zu echter Hardware
🔧 Kompatibilität & Hardware
Unterstützte Sensoren & Hardware
- GPS: Standard NMEA GPS-Empfänger
- Wind: NMEA Wind-Sensoren (relative/true)
- Speed: Log-Sensoren (Paddlewheel/Ultraschall)
- Compass: Elektronische Kompasse
- Autopilot: Raymarine ST1000, ST2000, ST4000
- AIS: AISHub, MarineTraffic API
- Radar: Standard Marine Radar (Demo-Modus)
- Tank-Sensoren: Füllstandsmesser (Kapazitiv/Ultraschall)
- Batterie: Shunt-basierte Monitoring-Systeme
- Depth: Echolot (NMEA DBT/DPT)
Plattformen
- Raspberry Pi (empfohlen)
- Linux-basierte Systeme
- Windows (Entwicklung/Test)
- Python 3.8+
- Browser: Chrome, Firefox, Safari, Edge
Schnittstellen
- USB-Serial Adapter
- RS232/RS422
- NMEA 0183 Multi-Port
- WiFi (Web-Interface)
- Ethernet (LAN)
🚀 Installation & Konfiguration
Hardware verbinden
NMEA-Sensoren an Serial/USB Ports anschließen
Software installieren
Python-Abhängigkeiten und Sailing Monitor installieren
Konfiguration
config.yaml anpassen (Ports, Sensoren, Settings)
Starten
System starten und im Browser öffnen (Port 5000)