Blöd gefragt: Warum fehlt dann eigentlich fast allen GPS-Geräten die innere Zeitbasis? Das ist ja nun wirklich kein kostenrelevantes Bauteil bei 400 € und darüber.
Hier geht es ja auch nicht um so eine gewöhnliche Digitaluhr. Die Anforderungen an die Genauigkeit gehen hier in Richtung Atomuhr in den Nanosekundenbereich. Und da das eine billige elektronische Uhr nicht auf Dauer schaft, muss die Zeitbassis ständig zwischen Satellit und Empfänger abgeglichen werden.
mfg
JLacky
… Dabei geht er von der internen Zeit seines Quarzes und dem Almanch mit den letzten Bahndaten aus und hofft das die Zeit und die Bahndaten einigermaßen passen. Sollte die Zeit nicht grob passen weil der Empfänger über mehre Zeitzonen bewegt wurde ….
Was kümmert einen GPS-Empfänger die augenblickliche Zeitzone??
Vermutlich weiß das Gerät nicht einmal, in welcher Zeitzone es sich momentan befindet. Die Einstellmöglichkeit einer Zeitzone dient der Zeitanzeige für den Benutzer, nicht der internen Positionsberechnungen.
Grüße Bunav
** N51.30° E6.59° ** nüvi 760TFM, GPSMAP 76Cx, Foretrex 101 **
Die Zeit muss auf die Satelliten abgestimmt sein, um am Ende eine möglichst exakte Position zu bekommen.
Ja eben in seiner Erklärung schrieb er doch, dass man durch eine Anpassung der Zeit auf die Satelliten ein schnellerer Fix möglich wäre.
Eine interne Zeitbasis würde die Zeit im Gerät nach einem Abgleich ja relativ lange hinreichend genau halten. Normale Zeitbasen schaffen ja wenige ms Abweichung über Wochen, wenn nicht besser.
Deswegen ja gerade die Frage
Ja eben in seiner Erklärung schrieb er doch, dass man durch eine Anpassung der Zeit auf die Satelliten ein schnellerer Fix möglich wäre.
Eine interne Zeitbasis würde die Zeit im Gerät nach einem Abgleich ja relativ lange hinreichend genau halten. Normale Zeitbasen schaffen ja wenige ms Abweichung über Wochen, wenn nicht besser.
Deswegen ja gerade die Frage
Nach meiner Erfahrung benötigt das Gerät nicht sehr lange, bis es eine erste Ahnung der "ungefähren" Zeit hat. Das sehe ich bspw. daran, dass ich beim Einschalten noch die Nachtdarstellung drauf habe wie beim Ausschalten, diese aber sehr schnell auf die Tagesdarstellung wechselt. Ich vermute mal, dass liegt daran, dass in jedem Satelliten-Signal ja bereits ein Zeitstempel der Absendezeit enthalten ist. Dieser ist dann für den Start ausreichend genau um den von Joern aufgezeigen Prozess zum laufen zu bringen. Sobald also auch nur ein GPS-Satsignal da ist hat man eine erste schon recht genaue Zeit - noch nicht genügend für eine Positionsbestimmung (da die Laufzeit noch nicht bestimmt werden kann), aber genügend um die ungefähren Umlaufbahnen der Sats feststellen zu können.
Für weitere Details empfehle ich Dir folgenden Artikel: http://www.kowoma.de/gps/Positionsbestimmung.htm
Eine interne Uhr haben die Geräte sicher. Zumindest mein 276C. An Hand dieser Zeitinformation und dem gespeicherten Almanach berrechnet er ja, welche Satelliten am letzten bekannten Ort sichtbar sind. z.B. Habe ich am Airport München den letzten Fix gemacht, bin dann nach Moskau geflogen und habe es dort wieder eingeschaltet ohne ihm zu sagen, dass ich den Standort gewechselt habe. Also zeigte er mir die Satelliten so an, wie er sie momentan in MUC vermuten würde. Nett war nun, dass der östlichste "MUC"-Satellit genau senkrecht über Moskau stand. Der Balken dieses Satelliten wurde dann auch als erstes grün. Zwei Minuten später war der neue Fix dann richtig. 10 Std später in der Mongolei hatte er dann aber keinen "bekannten" Satellit mehr am Himmel. Habe dann den Standort entsprechend angepaßt, das Kistchen hat die zu erwarteten Satelliten dann neu gerechnet und schon war der Fix auch hier nach 2 Minuten komplett.
Also müssen die Geräte schon vorausberechnen können, welcher Satellit wann und wo zu erwarten ist. Die aktuellen FEIN-Daten für eine genaue Standort-Bestimmung bezieht er dann sicher erst von denen selbst.
Gruß
Barney
Hallo,
Kann man davon ausgehen das deswegen die sichtbare Uhr im Gerät immer genau geht?
Für normale Anwendungen ja. Allerdings ist Uhr aller Uhren im PTI Braunschweig noch genauer. Allerdings bauen sich viele Forschungseinrichtungen in der Welt mit Hilfe des GPS-Zeit ein extrem genaue Zeitreferenz.
Gruss Joern Weber
Hallo Bunav,
Was kümmert einen GPS-Empfänger die augenblickliche Zeitzone??
Vermutlich weiß das Gerät nicht einmal, in welcher Zeitzone es sich momentan befindet. Die Einstellmöglichkeit einer Zeitzone dient der Zeitanzeige für den Benutzer, nicht der internen Positionsberechnungen.
Es müsste eigentlich exakt heißen:
"Sollte die Zeit nicht grob passen weil der Empfänger über viele Längengrade bewegt wurde"
Da eine Zeitzone in der Regel 15° Längengrade breit ist habe ich hier der Anschaulichkeit wegen vereinfacht.
Mein Empfänger kennt übrigens die Zeitzone, um die lokale Zeit und anderes Zeugs zu errechnen.
Gruss Joern Weber
Hallo
Normale Zeitbasen schaffen ja wenige ms Abweichung über Wochen, wenn nicht besser.
Millisekunden sind viel zu grob für das GPS, wir reden hier auf Grund der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Funkwellen über Micro- und Nanosekunden. Gute GPS-Chipsätze erzielen eine Genauigkeit von 2 Nanosekunden.
Gruss Joern Weber
Hallo,
Eine interne Uhr haben die Geräte sicher.
Zitat
Also müssen die Geräte schon vorausberechnen können, welcher Satellit wann und wo zu erwarten ist.
Selbstverständlich ist es dem GPS-Empfänger möglich aus den Daten im Almanach die Satellitenposition an jedem beliebigen Ort der Welt abzuschätzen. Dazu muss der Empfänger allerdings grob wissen wo er sich befindet. Wenn Du den Empfänger von München im ausgeschalteten Zustand nach Ulan Bator verbringst, muss der entweder gesagt bekommen wo er sich befindet oder einen Kaltstart machen, sprich seine eigene Position grob bestimmen, erst dann kann die Satellitenbahnen aus dem Almanach in die lokalen Positionen umrechnen. Am neuen Standord kann es im Extremfall auch passieren das er keine oder keine ausreichendes Anzahl bekannter Satelliten im Almanach verzeichnet hat die am neuen Standort auch sichtbar sind. Dann ist ein kompletter Neustart des Empfängers, wie nach einem Factory Reset, angesagt.
Gruss Joern Weber
Hallo,
...Gute GPS-Chipsätze erzielen eine Genauigkeit von 2 Nanosekunden.
und in dieser Zeit legen elektromagnetische Wellen 60 cm zurück.
Gruß, Jürgen
ZitatAm neuen Standord kann es im Extremfall auch passieren das er keine oder keine ausreichendes Anzahl bekannter Satelliten im Almanach verzeichnet hat die am neuen Standort auch sichtbar sind. Dann ist ein kompletter Neustart des Empfängers, wie nach einem Factory Reset, angesagt.
Hallo Joern!
Nur zu meinem Verständnis: Der Almanach müßte doch die Daten ALLER Satelliten enthalten. Oder gibt es welche die ausschließlich in bestimmten Breitengraden zu empfangen sind? Was ja auf Grund der physikalisch möglichen Umlaufbahnen eigentlich auch nicht sein kann. Einen Sonderfall bilden hier nur die sogenannten geostationären, deren Umlaufzeit mit der Erddrehung synchron ist. Fast "leere" Konstellationen gibt es gelegentlich, aber dem Empfänger unbekannte GPS-Satelliten? Die Daten der 24 Standard-Satelliten sollten doch im Empfänger Platz haben. ( http://www.kowoma.de/gps/Umlaufbahnen.htm ) Oder ist mir da was entgangen?
Gruß
Barney
Der Almanach müßte doch die Daten ALLER Satelliten enthalten.
Der Almanach enthält die Daten aller Satelliten und wird auch von allen Satelliten übertragen. Im Gegensatz dazu werden die Ephemerieden pro Satellit übertragen, und sind auch nur für diesen Gültig.
Ich schreibe mal einfach von http://www.kowoma.de/gps/Signalaufbau.htm ab: "Aus den Almanachdaten kann der GPS-Empfänger ersehen, welche Satelliten an der momentanen Position zu erwarten sind und beschränkt seine Suche auf diese. Damit kann eine schnellere Positionsbestimmung erreicht werden."
Wir sind uns eigentlich einig. Zur exakten Positionsbestimmung gelten Almanach-Daten offensichtlich schon nach wenigen Stunden als veraltet, genügen aber um die Satelliten schneller zu finden. Also, selbst wenn ich um die halbe Welt fahre, kann ich den Fix beschleunigen, wenn ich dem Navi mitteile wo ich mich nun ungefähr befinde, da es sich dann ausrechnen kann welche Satelliten zu sehen sein sollten. "Empty sky" kommt also nur vor, wenn der Almanach gelöscht wurde.
Gruß
Barney
"Empty sky" kommt also nur vor, wenn der Almanach gelöscht wurde.
Ja, aber... die Funksignale sind noch da. Das Problem ist dann die sind für jeden einzelnen Satelliten anders moduliert. Der Empfänger muss dann also erst feststellen welchen Satelliten er gerade empfängt um dass Signal demodulieren zu können und den neuen Almanach zu laden...... den Rest kennen wir ja jetzt langsam....
Hallo,
Hallo Joern!
Nur zu meinem Verständnis: Der Almanach müßte doch die Daten ALLER Satelliten enthalten. Oder gibt es welche die ausschließlich in bestimmten Breitengraden zu empfangen sind? Was ja auf Grund der physikalisch möglichen Umlaufbahnen eigentlich auch nicht sein kann.
Das Almanach muss nicht vollständig sein. Wenn der Empfänger nur wenig in Betrieb war können Satelliten fehlen, die zwischenzeitlich hinzugekommen sind. Insbesondere im Zusammenhang mit dem SABS(WAAS/EGNOS) können von der NASA bzw. der ESA Satelliten als defekt deklariert werden.
Das Almanach sammelt der Empfänger nicht selber von den Satelliten ein, sondern holt es sich vom erst besten Navstar-Satelliten für alle anderen Satelliten. Die Almanach-Daten werden von der NASA bisher für alle Satelliten jedem einzelnen Satelliten von der Bodenstation in Colorado aus eingespeichert. Folglich bestimmt die Bodenleitstelle in Colorado, was in deinem Almanach steht. Da dieser Umstand extrem systemkritisch ist werden die NavStar zukünftig ihre Bahndaten im All selber untereinander austauschen können.
Zitat
Einen Sonderfall bilden hier nur die sogenannten geostationären, deren Umlaufzeit mit der Erddrehung synchron ist.
Die Position der SABS-Satelliten ist den Empfänger durch die Firmware bekannt.
Zitat
Fast "leere" Konstellationen gibt es gelegentlich, aber dem Empfänger unbekannte GPS-Satelliten?
Wenn heute ein neuer Navstar in Betrieb geht, woher soll morgen der Empfänger diesen kennen, wenn der der auf der sich über der entgegengesetzten Welthalbkugel befindet? Das ist ein triviales Beispiel, Satelliten werden auch gewartet usw.
Zitat
Die Daten der 24 Standard-Satelliten sollten doch im Empfänger Platz haben. ( http://www.kowoma.de/gps/Umlaufbahnen.htm ) Oder ist mir da was entgangen?
24 Satelliten sind eine willkürliche Grenze. Moderne Chipsätze wie der MTK können inzwischen 32 Navstar Satelliten speichern. Laut einem Abkommen zwischen den USA und der EU werden zukünftig 37 Satelliten verwendet werden können. Damit wird dann die Grenze des GPS-Komunikationssystems erreicht. Innerhalb desw Navstars existieren leider nur 37 Pseudo-Random-Noises. Jeder Navstar-Satellit benötigt eine davon.
Und Galileo auch noch Slots. Die Philosophie dahinter ist, möglichst viele Navstars in die Umlaufbahn zu schaffen, um die Systemverfügbarkeit und somit leere Konstellationen auszuschließen. Wenn dabei die Galileo Satelliten ordentlich verteilt werden, wird selbst bei längerem Ausfall der Bodenstation in Colorado ein Notbetrieb mit den Galio-Satelliten möglich sein, da diese von Deutschland aus kontrolliert werden. Die Antaris 5 von u-Blox sind darauf schon auf die 37 PRN vorbereitet.
@JLacky, mir fällt gerade ein was SiRF mit SiRFInstand 2 erreichen könnte. Theoretisch lässt sich das Almanach bei ausreichend langen Betrieb des Empfängers selber, mit besseren und mehr Information als die Navstars selber besitzen, aktualisieren. Theoretisch könnte man sogar die SBAS-Satelliten (Sanity-Flag usw.) dazu heranziehen. Das wäre noch mal zu prüfen.
Gruss Joern Weber
Hallo,
"Empty sky" kommt also nur vor, wenn der Almanach gelöscht wurde.
Oder wenn die Bodenstation in Colorado es möchte oder wenn die bei dir sichtbaren Satelliten zufällig gewartet werden. Wartungsarbeiten sind zum Beispiel Bahnkorrekturen. Wären dieser zeit werden die Satelliten natürlich aus dem Almanach genommen.
Gruss Joern Weber
Dass einzelne Satelliten mal als "unsane" markiert werden können und dass gelegentlich neu dazu kommen ist schon klar. Aber normalerweise sind das einzelne. Die werden ja nicht in der Anzahl von Silvesterraketen gestartet. Bei einem Bahnradius von ca 22 Tkm haben die so über den Daumen gepeilt eine Umlaufzeit von 8 Std und wenn Colorado den Almanach auch gleich updated, bekomme ich das ja auch, wenn das GPS aktiv ist, in kürzester Zeit mit.
Dass die SABS geostationär und damit nur in bestimmten Regionen auf der Erdkugel zu sehen sind, ist auch bekannt. Was mich aber verblüfft, ist dass deren Positionen in der Firmware der Geräte verankert sein soll. Das wäre in meinen Augen ja ein herber Fehler im System-Design. Das würde bedeuten, dass ich ohne FW-Update keinen neuen SABS nutzen kann, auch wenn sie das Teil direkt über mir parken würden. Ich war bisher der Meinung, dass die WAAS/EGNOS-Fähigkeit sich darauf bezieht, die entsprechenden Signale decodieren zu können und in die Positionsbestimmung einfließen zu lassen. Aber immer mal was neues.
Gruß
Barney
Es müsste eigentlich exakt heißen:
"Sollte die Zeit nicht grob passen weil der Empfänger über viele Längengrade bewegt wurde"
Da eine Zeitzone in der Regel 15° Längengrade breit ist habe ich hier der Anschaulichkeit wegen vereinfacht.
Hallo Joern,
du hattest ursprünglich (Beitrag # 12) geschrieben „über mehre Zeitzonen bewegt“. Natürlich können für ein und denselben Meridian unterschiedliche Zeitzonen gelten, z. B. Großbritannien und Frankreich mit zwei Zonen oder im Bereich des 42. Längengrades sogar drei unterschiedliche Zeitzonen, siehe hier. Insofern macht „über viele Längengrade bewegt“ besser klar, was du meinst, aber mein Einwand bezog sich nicht darauf sondern auf die nicht zutreffende Begründung
Sollte die Zeit nicht grob passen weil der Empfänger über mehre Zeitzonen bewegt wurde …
Deswegen habe ich eingehakt und bemerkt, dass die lokale Zeit keine Rolle spielt. Die Zeitzoneneinstellung bei einem GPS-Empfänger dient lediglich der Anzeige der Lokalzeit, ist aber für die Positionsberechnung unerheblich, denn intern gilt UTC.
Es gibt sicher keinen vernünftigen Grund, nach einem Transport über einige Zeitzonen die ursprüngliche --nun falsche-- Zeitzone zu belassen, aber Auswirkungen hätte das lediglich auf die Zeitanzeige für den Benutzer. Die Zeit bis zum Fix würde sich nicht vergrößern, Zeitdaten im Almanach sind in UTC und hängen damit nicht von der Länge bzw. Zeitzone ab.
Grüße Bunav
** N51.30° E6.59° ** nüvi 760TFM, GPSMAP 76Cx, Foretrex 101 **
Hallo,
Dass die SABS geostationär und damit nur in bestimmten Regionen auf der Erdkugel zu sehen sind, ist auch bekannt. Was mich aber verblüfft, ist dass deren Positionen in der Firmware der Geräte verankert sein soll. Das wäre in meinen Augen ja ein herber Fehler im System-Design. Das würde bedeuten, dass ich ohne FW-Update keinen neuen SABS nutzen kann, auch wenn sie das Teil direkt über mir parken würden.
Nur die möglichen Standort der SBAS stehen fest, aber nicht ob sich tatsächlich ein Satellit dort befindet und welcher Satellit sich an der jeweiligen Position befindet. Die möglichen Satellitenposition der SBAS sind in einem Globalen Abkommen festgelegt.
Und ja, als WAAS zu einem weltweiten System aufgebohrt wurde war ein Firmware-Update fällig. Die ersten SBAS-tauglichen Geräte, wie eTrex und Geko kannten zu anfang nur die WAAS-Satelliten. Schaue mal in Change-Log einiger Garmin-Empfänger.
Der Garmin Geko wurde z.B erst mit der Version 2.20 EGNOS-tauglich.
Gruss Joern Weber
Deswegen habe ich eingehakt und bemerkt, dass die lokale Zeit keine Rolle spielt. Die Zeitzoneneinstellung bei einem GPS-Empfänger dient lediglich der Anzeige der Lokalzeit, ist aber für die Positionsberechnung unerheblich, denn intern gilt UTC.
Es gibt sicher keinen vernünftigen Grund, nach einem Transport über einige Zeitzonen die ursprüngliche --nun falsche-- Zeitzone zu belassen, aber Auswirkungen hätte das lediglich auf die Zeitanzeige für den Benutzer. Die Zeit bis zum Fix würde sich nicht vergrößern, Zeitdaten im Almanach sind in UTC und hängen damit nicht von der Länge bzw. Zeitzone ab.
Es gibt schon einen vernünftigen Grund die Zeitzone zu korrigieren. Denn an Hand der Zeitzone kann der Empfänger in etwa den Meridian bestimmen an dem er sich befindet. Dabei spielen die politisch bedingte Versatz der Zeitzonen keine Rolle. Dem Empfänger reicht es grob seine eigene Zeitzone zu kennen, um an Hand dieser über das Almanach die möglichen sichtbaren Satelliten für ein Warmstart zu errechnen. Andernfalls muss er auf einen Kaltstart zurück fallen. Und das kostet dann richtig Zeit.
Gruss Joern Weber