fortgeschrittene Trackanalyse

Hallo zusammen,

anbei liegt ein Track im CSV-Format.

http://www.naviboard.de/vb/att…d=4439&stc=1&d=1218360917

Dieser minimalen Testtrack wurde mit einem speziell konfigurierten QStarz BT-Q1200 ultra Logger erstellt. Diesen hat mir dankenswerter Weise der deutsche Generalimporteur von Qstarz die Firma Variotek überlassen.
Er enthält nicht nur wie bei anderen Chipsätzen üblich die Daten für die Koordinaten, die Höhe und die Bewegungsdaten, sondern auch alle Angaben zur Beurteilung der Qualität des Empfangs an jedem Trackpoint. Damit wäre man normaler Weise in der Lage die Empfangssituation an einem bestimmten Ort relativ gut zu bewerten und daran die tatsächliche Empfangsleistung von GPS-Empfängern zu bewerten. Das Haupthindernis dabei ist die fehlende Software zur Auswertung der Daten. Die software
müsst folgendes Leisten:

1. Die von dem MTK Chipsatz erfasten Daten visualisieren.
2. Mehre Tracks unterschiedlicher Logger synchronisieren.

Hat jemand eine Idee hierzu?

Gruss Joern Weber

Erinnert mich stark an NMEA, da hat sich wohl jemand inspirieren lassen.

Zitat

Hat jemand eine Idee hierzu?

Ich sehe schon, das Datenformat ist Dein Aufhänger zur Wiederaufnahme unserer ehemaligen Diskussion:

http://www.naviboard.de/vb/showthread.php?t=26282

Zitat von blackwilli

Erinnert mich stark an NMEA, da hat sich wohl jemand inspirieren lassen.

Ja, warum auch etwas neues erfinden wenn es schon da ist.

Zitat

Ich sehe schon, das Datenformat ist Dein Aufhänger zur Wiederaufnahme unserer ehemaligen Diskussion:

http://www.naviboard.de/vb/showthread.php?t=26282

Nö, warum? Ich akzeptiere deine Argumente.

Gruss Joern Weber

Hallo zusammen,

ich habe mir jetzt ein paar Testdaten für Excel/OpenOffice Calc zu spielen mit den Zahlen aufbereitet. Dabei wurden der WBT201 und der QStarz BT Q1200 ultra verwendet. Beide Geräte hatte ich auf eine Position pro Sekunde eingestellt.

http://www.naviboard.de/vb/att…d=4450&stc=1&d=1218379667
Interpretieren möchte ich sie allerdings noch nicht.

Gruss Joern Weber

Zitat von nordlicht

Hallo Joern,

der Link funktioniert bei mir nicht (Feuerfuchs 2.0.0.16).

Sollte jetzt funktionieren.

Gruss Joern Weber

Hi, Jorn,
Du solltest tatsächlich von Deinen GPS-Geräten jeweils ein NMEA-Log aufzeichnen.
Diese Logs kannst Du dann z.B. mit VisualGPS abspielen und so visuell die Logs vergleichen und so schnell die Koordinaten, Höhe, HDOP usw. und damit die Qualität des Empfängers zu checken.

Eine Messreihe der Uni Karlsruhe hat gezeigt, dass ein Elevationscut bei 20° die besten Höhenangaben liefert, auch X u Y sind sehr gut.
Als bei den Messreihen ein Antennenstativ einsackte, verschlechterten sich die Messergebnisse um den Faktor 5,5.
Ein GPS am Gürtel wird nie optimale oder beste Ergebnisse liefern.

Gruß
Günther

Zitat von Voyager

Hi, Jorn,
Du solltest tatsächlich von Deinen GPS-Geräten jeweils ein NMEA-Log aufzeichnen.
Diese Logs kannst Du dann z.B. mit VisualGPS abspielen und so visuell die Logs vergleichen und so schnell die Koordinaten, Höhe, HDOP usw. und damit die Qualität des Empfängers zu checken.

Mit VisualGPS kann ich einiges visualisieren. Allerdings nich objektiv nachrechnen. Der QStrarz-Logger stellt die für NMEA verwendeten Rohdaten als Datenbank im csv-Format zur Verfügung, welche ich direkt in Excel oder OO Calc verwursten kann.

Zitat

Eine Messreihe der Uni Karlsruhe hat gezeigt, dass ein Elevationscut bei 20° die besten Höhenangaben liefert, auch X u Y sind sehr gut.

Du meinst das hier:

https://www.gik.uni-karlsruhe.…/mayer/BFO_BS/BFO_GPS.pdf

von Xiaoguang Luo gibt es einige Interessante arbeiten.

Hierbei wird auch "nur" ein statisches System betrachtet. Dynamische System sind deutlich komplexer, dort kann man den Elevations Cut Off nicht einfach übernehmen. Zu steil am Himmel stehende Satelliten auszublenden oder niedriger zu Gewichten, damit sie die geometrischen Berechnungen nicht verfälschen, ist das eine. Zu niedrig am Himmel stehende Satelliten mit schwachen dirkten Signal aber starken Multipath-Signal ist das andere. In kritischer Umgebung überhaupt noch ein Signal zu bekommen, weil der Öffnungskegel nicht Lotrecht zentriertist, ist ein weiteres Thema .
Ein guter Empfänger kann auch die Spezifika seiner dynamische Eigenbewegung berücksichtigen und auch dann noch, wenn er nur noch indirekte Signale erhält, per Doppler Effekt die Geschwindigkeit des Empfängers errechnenen. Eventuell kann er sogar noch nachweisen, das der Empfänger die Bewegungsrichtung linear beibehält. Aus beiden Nebeninformationen kann er dann die aktulle Position auf Basis der letzten gültigen Position berrechnen. Schaue dir mal die Tracks von Autodurchfahrten durch einen Tunnel an. Anschließend stelle dir bitte einen Wald als Aufreihung von vielen Tunneln vor. Eine clevere Empfänger-Software kann hier viel helfen oder auch nicht.

Den Track bei unterschiedlich schnell wechselnde Abschattung von Satelliten durch Laub zusammen mit Störungen durch Mehrwegeempfang(Multi-Path) und durch einen satten Laubwald generell geschwächten Signals bei den niedrigen Geschwindigkeiten eines Fußgängers möglichst lange korrekt darzustellen, halte ich für die gößte Herausforderung an einen Outdoor-GPS-Empfänger.

Zitat

Als bei den Messreihen ein Antennenstativ einsackte, verschlechterten sich die Messergebnisse um den Faktor 5,5.
Ein GPS am Gürtel wird nie optimale oder beste Ergebnisse liefern.

Genau. Deswegen empfehle ich immer den Empfänger auf der Schulter zu tragen. macnetz hatte deswegen seinem Empfänger schon mal im Schlaphut deponiert. Praktisch ist das aber mehr ein Gag. Der Schulterriemen des Rucksacks ist aber zur Befestigung ein durchaus realistischer Ort. Sehr schön lässt sich das mit der Tragetasche von Navilock für 4 EUR umsetzen:

http://www.navilock.de/produkt…eltasche_fuer_BT-GPS.html

Die immer kleiner werdenden GPS-Logger eröffnen aber auch ein immer grösseren Freihraum. Die Nano von Qstraz kann man tatsächlich bequem im Geldfach des Basecap tragen.
Desweiteren überlege ich zur Zeit, ob es sinnvoll ist, nicht mal einen alten Teleskop-Wanderstock zur Teleskop-Antenne für den Rucksack umzubauen und ein Antaris 5 oder ein MTK 66CH Logger drauf zu schrauben. Das wäre dann die Umsetzung von Xiaoguang Luo Erkenninissen bei statischen Systemen auf dynamische Anwendungen.

Referenzen zur Hardware:
http://variotek.de/?p=101
http://www.navilock.de/produkt…oducts/60096_NL-404P.html

Gruss Joern Weber

Zitat von Voyager

Ein GPS am Gürtel wird nie optimale oder beste Ergebnisse liefern.

Hallo,

das sehe ich auch so . . .
und wer dann hier im Forum über Empfangsprobleme jammert und sein GPSR nicht in möglichst optimaler Empfangsposition betreibt hat eine kindliche Vorstellung vom GPS-System.

Auf gut dokumentierte Tracks mit dem neuen Chip im Oregon (Nüvi 5xx) bin ich schon gespannt.

Grüsse - Anton

PS: ich trage auch mein eTrex gelegentlich um den Hals oder in der Tasche. Dann stelle ich aber keine Ansprüche an die Track-Aufzeichnung

Hallo Anton,

Zitat von macnetz

und wer dann hier im Forum über Empfangsprobleme jammert und sein GPSR nicht in möglichst optimaler Empfangsposition betreibt hat eine kindliche Vorstellung vom GPS-System.

Ich weiß zwar nicht wie Du "kindliche Vorstellungen" definierst aber Tragekomfort ist auch ein nicht zu vernachlässigendes Argument.

btw. Die optimale Trageposition am Körper, findet sich in keiner Doku die ich bisher gesehen habe.

Gruss Joern Weber

Zitat von Joern_Weber

Ich weiß zwar nicht wie Du "kindliche Vorstellungen" definierst

Hallo Jörn,

beispielsweise so:
- die GPS-Satelliten senden meine Position (je mehr desto besser)
- der GPS-Empfänger zeigt auch am Gürtel baumelnd einen Empfang von mehr als 4 Satelliten an

also muss meine Position dem Gerät auf 1m genau bekannt sein.

Grüsse - Anton

Hi,
es wird keine fortgeschrittene Trackanalyse in dem Sinne geben, um damit die Güte eines Gps-Chips bzw. der Empfängereinheit festzustellen.

Ich habe gestern mit meinem Loggeer einen Track aufgezeichnet, der wirklich allererste Sahne ist.

Also habe ich die Konfiguration heute auf einem Spaziergang getestet; der Track sah aus, so wie wir hier oben im Norden sagen, wie ein Bulle pi**t, in GE sahe der Track gar nicht so übel aus. Der Track war 601 m lang, die Einstellung alle 2 Sekunden und 0 m.
Die nächste Konfiguration war dann 2 Sek. und alle 2 m. Der Track war nur noch 570 m lang und sah wirklich gut aus. Streckenweise lag der Track sogar auf der richtigen Straßenseite.
Die 3. Konfiguration mit 2 Sek. und 3 m brachte einen Track von 566 m Länge, war relativ gut, aber insgesamt schlechter als Track 2. Lag vielleicht auch daran, dass dieser Track eine Stunde später aufgenommen wurde.

Ich weiß jetzt, dass mein Logger im Fussgängermodus mit 2 Sek. und 2 m eine gute Konfiguration hat. Das Problem ist dabei aber auch noch, dass im Stand die Geschwindigkeit bis auf 4 km/h hochgehen kann und der Logger so lustig Meter zählt. Ich kann zwar auch die Geschwindigkeit konfigurieren, aber so schnell will ich nun auch nicht laufen.

Fazit: Es macht manchmal Spass, sich einen Track anzuschauen, eine Empfangsanalyse ist damit nicht möglich.

Aber den Geschwindigkeitstest im Stand hat der Venus 5-Chip mit 4 km/h gewonnen; die iBT mit dem MTK-Chip 32 schafft nur 0,1 km/h, der Triton mit dem SiRF III kam immerhin schon auf 2 km/h. Der Loox wurde wegen SN-Dopings disqualifiziert.

Gruß
Günther

Hallo Günter,

Zitat von Voyager

Ich weiß jetzt, dass mein Logger im Fussgängermodus mit 2 Sek. und 2 m eine gute Konfiguration hat. Das Problem ist dabei aber auch noch, dass im Stand die Geschwindigkeit bis auf 4 km/h hochgehen kann und der Logger so lustig Meter zählt. Ich kann zwar auch die Geschwindigkeit konfigurieren, aber so schnell will ich nun auch nicht laufen.

Bei einem Antaris-Chipsatz kann man mit dem u-Center den static threshold auf 0,5 km/h setzen. Das ist für einen Fußgänger optimal.
Bei SiRF heißt das gleiche Feature static navigation und kann leider nur fest auf 4 km/h eingestellt werden. Für Fusgänger ist das suboptimal. Der MTK32 lässt sich diesbezüglich nicht einstellen. Den Venus 5 kenne ich nicht. Aber wenn ich dessen Binary-Protocoll richtig interpretier, lässt sich bei dem praktisch nichts einstellen:

http://www.mr-lee-catcam.de/BI…003_v3_binary_message.pdf

Gruss Joern Weber

Hi, Joern,
ich kann bei meinem Logger (Venus 5) auch eine Geschwindigkeit vorgeben, allerdings nur ganze Zahlen, beginnend bei 1 km/h.
Da der Chip aber im Stand bis zu 4 km/h erreicht, wäre ja eine Einstellung erst wie beim SiRF III sinnvoll, also auch 4 km/h.

Mein MTK-Chip in der iBT hat eine Mini-SN eingebaut; bis 3,704 km/h wird der Trackwinkel nicht fortgeschrieben, die Position wird aber auch unter diesem Geschwindigkeitswert ausgegeben.

So versucht wohl jeder Hersteller auf seine eigene Art und Weise das Driften deer Positon im Stand oder bei niedrigen Gechwindigkeiten in den Griff zu bekommen.

Auffällig ist jedoch, dass insbesondere die 50-und-mehr-Kanäler im 1 Sekundentakt sehr "zackige" Tracks aufzeichnen.

Mein GPS 72 zeichnet bei 1 Sek. einen super Track, ein Spurwechsel ist klar erkennbar, wenn auch mit der üblichen Positionsabweichung, aber immerhin.

Es geht in der Praxis also weniger darum, welcher Chip den besten Empfang liefert, sondern darum, wer kann diesen Chip am besten an den Fussgängermodus anpassen.

Bei höheren Geschwindigkeiten liefern alle Chips ein super Ergebnis ab.

Gruß
Günther

Hallo Günter,

Zitat von Voyager

Hi, Joern,
ich kann bei meinem Logger (Venus 5) auch eine Geschwindigkeit vorgeben, allerdings nur ganze Zahlen, beginnend bei 1 km/h.
Da der Chip aber im Stand bis zu 4 km/h erreicht, wäre ja eine Einstellung erst wie beim SiRF III sinnvoll, also auch 4 km/h.

Ob der Empfänger sich in Bewegung befindet oder nicht, wird nicht aus der Enfernungsmessung zweier Positionen bestimmt, sondern vom Chip direkt mittels Dopplereffekt gemessen. Jenachdem wie gut oder schlecht diese Dopplermessung funktioniert, je präziser lässt sich ein static threshold vorgeben. Der Customer-SiRF3 kennt hierzu nur einen festen Schwellwert.

Zitat

Mein MTK-Chip in der iBT hat eine Mini-SN eingebaut; bis 3,704 km/h wird der Trackwinkel nicht fortgeschrieben, die Position wird aber auch unter diesem Geschwindigkeitswert ausgegeben.

Der Grund hierfür ist das die Firmware den Doppeleffekt nicht wirklich ausnutzt.

Zitat

So versucht wohl jeder Hersteller auf seine eigene Art und Weise das Driften der Position im Stand oder bei niedrigen Geschwindigkeiten in den Griff zu bekommen.

Es ist momentan nur eine wirklich brauchbare Methode hierfür bekannt, und das ist die Auswertung des Doppler-Effektes. Nur diese Methode kann definitiv ermittel ob sich der Empfänger bewegt oder nicht. u-blox hat das bisher am besten umgesetzt.

Zitat

Auffällig ist jedoch, dass insbesondere die 50-und-mehr-Kanäler im 1 Sekundentakt sehr "zackige" Tracks aufzeichnen.

Diese Empfänger bestimmen auch tatsächlich einmal pro Sekunde und oft sogar öfter die Position. Der Trick dabei ist, das sie einen Satelliten gleich in mehren Kanälen empfangen. Das geht logischer Weise nur bei Chipsätzen mit vielen Kanälen.

Zitat

Mein GPS 72 zeichnet bei 1 Sek. einen super Track, ein Spurwechsel ist klar erkennbar, wenn auch mit der üblichen Positionsabweichung, aber immerhin.

Man kann jetzt darüber Streiten ob man eine Glättung des Tracks haben will oder nicht. Mit den Glättungsalgorithmen kann man sich auch ins Knie schießen. Ich bin der Meinung das der Chipsatz die ungeglätteten Werte zu liefern hat. Denn die Glättung des Tracks kann man auch später noch nachholen.

Zitat

Es geht in der Praxis also weniger darum, welcher Chip den besten Empfang liefert, sondern darum, wer kann diesen Chip am besten an den Fußgängermodus anpassen.

Korrekt. Die hohe Kunst ist es die Firmware so zu gestallten, dass sie auch bei niedrigen Geschwindigkeiten sauber funktioniert.

Zitat

Bei höheren Geschwindigkeiten liefern alle Chips ein super Ergebnis ab.

Nö, auch bei höheren Geschwindigkeiten gibt es Unterschiede. Fahre mal mit verschiedenen GPS-Empfängern in einen ausreichend langen Strassentunnel mit Tempo 80 km/h rein. Anschließend schaue mal welcher der Empfänger am längsten die Position gehalten hat. Mir fällt gerade ein, dass die Gardasana Oxidentale dafür die beste Teststrecke wäre.

Gruss Joern Weber

Tja, da haben wir wieder mal den Dopplereffekt mit der Vorstellung, was für die pfeifende Lokomotive aus dem Physikunterricht gilt, ließe sich auch einfach auf das Ermitteln der Geschwindigkeit eines GPS-Empfängers übertragen.

Hat sich an den Grundlagen etwas geändert, was ich möglicherweise verpasste, oder gilt noch, was ich in Erinnerung habe?[INDENT] 1) Ändert sich der Abstand zwischen Sender (hier SAT) und Empfänger, d.h. haben sie eine Relativgeschwindigkeit zueinander, dann empfängt man eine abweichende Sendefrequenz.

2) Die empfangene Frequenz verringert sich, wenn sich die Entfernung vergrößert und umgekehrt.

3) Die Differenz der empfangenen Frequenz und der (bekannten) tatsächlichen Sendfrequenz liefert einen eindeutigen Wert des Betrags der Geschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger.

4) Arbeiten mit dem Dopplereffekt erfordert eine hochpräzise Frequenzmessung im Empfänger und Vergleich mit der tatsächlichen Sendefrequenz. Berechnen der Relativgeschwindigkeit ist dann ein mathematisch einfacher Vorgang, da kann es keine unterschiedlichen Methoden einzelner Hersteller geben.
[/INDENT]Diese vier Aussagen benötige ich, sollten sie nicht vollständig gelten, dann informiert mich und spart euch den nachfolgenden Text.

Der kleine Unterschied ist nun, dass nicht die Geschwindigkeit der Lokomotive zum Beobachter gemessen wird sondern die Geschwindigkeit zwischen GPSR und SAT. Dieser Wert interessiert aber nicht, was soll man schon mit der Aussage anfangen, die Geschwindigkeit zwischen SAT und Empfänger beträgt z.B. 10.000 km/h?
An der gesamten Prozedur der Positionsermittlung –mit all ihren zahlreichen Fehlerquellen- führt kein Weg vorbei.

Bleiben aus meiner Sicht noch zwei Anmerkungen:

Zitat von Joern_Weber

Es ist momentan nur eine wirklich brauchbare Methode hierfür bekannt, und das ist die Auswertung des Doppler-Effektes. Nur diese Methode kann definitiv ermittel ob sich der Empfänger bewegt oder nicht

Das „ Nur“ bezeichne ich eindeutig als falsch. Geschwindigkeiten relativ zur Erde lassen sich selbstverständlich auch ohne Kenntnis der Dopplershift ermitteln. Trackauswertungsprogrammen steht in der Regel keinerlei Geschwindigkeitsinformation zur Verfügung, sie werten allerdings meist -als einfachste Methode- lediglich Wegdifferenzen zwischen zwei benachbarten Trackpunkten aus.

Zitat von Joern_Weber

Der Grund hierfür ist das die Firmware den Doppeleffekt nicht wirklich ausnutzt.

„Nicht“ oder „nicht wirklich“?
Für die Auswertmethode gibt es keinen Spielraum -siehe 4)- der Weg ist eindeutig.
Nicht-Auswerten des Dopplereffekts andererseits soll (erstes Zitat) definitiv keine Geschwindigkeitsberechnung erlauben. (???)

Grüße Bunav
** nüvi 760TFM, GPSMAP 76Cx, eTrex H **

Ok,
das mit dem Dopplereffekt ist nun einigermaßen klar....:)
Um das Ganze ein wenig auf die Spitze zu treiben:
Wie verhält es sich eigentlich mit der Dichte des Mediums durch das das SAT-Signal muss?

Tief stehende SATs senden durch ein dichteres Medium (Rotverschiebung) als "senkrecht" stehende.... (längere Laufzeit?)

Welchen Einfluss hat das denn auf die Messung?

Ach ja, und dann auch noch die Brechung des Signals am Übergang zur Atmosphäre.........:D
u.s.w......

Find ich echt spannend was Ihr da zusammentragt. Was die Empfangs-Qualität, und die daraus resultierende Track-Qualität angeht kann ich Eure Erfahrung wirklich nur untermauern. Wenn ich das Gerät am Schultertragriemen des Rucksacks trage erhalte ich sehr gute Resultate. Ganz im Gegensatz dazu wenn ich es "lediglich" an meinem Gurt anhänge.

Fazit aus dieser Erkenntnis: Das Gerät möglichst hoch und möglichst frei am Körper plazieren. Ist zwar nicht neu, kann aber nicht genug betont werden.

Zitat von WilliL

... dafür gibts spezielle Satelliten, die senden Korrekturdaten. Bei eingeschaltetem WAAS/EGNOS ...

Dafür braucht es nicht zwingend WAAS/EGNOS. Solche Korrekturdaten werden bereits im "normalen" GPS-Signal von allen GPS-Satelliten übertragen. WAAS/EGNOS bringt da "nur" zusätzliche Informationen, und deren Nutzen ist zur Zeit noch eher Fragwürdig.