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.
Laut dem was ich gelesen hatte u.a. Laufzeitverzögerungen der Ionisphäre..
Diese Genauigkeit ist für mich akademisch und deaktiviert 
Hallo Bunav,
„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. (???)
du übersiehst eine wesentlichen Fakt, der Empfänger hat nicht nur einen Sender zur Verfügung dessen Dopplershift er auswerten kann, sondern mehre. Je nach dem welche und wie viele Satetlliten ein Empfänger dazu verwendet, je besser oder schlechter ist seine Fähigkeit festzustellen ob er sich in Bewegung befindet oder nicht. Auch Multipath Empfang spielt dabei noch eine Rolle. Ein Empfänger hat selbst das Signal von geostationären Satelliten SBAS zur Verfügung um einen Dopplershift zu messen oder auch nicht. Auch die Fähigkeit die eigene Zeitbasis mit denen der Satelliten zu synchronisieren ist von Empfänger zu Empfänger unterschiedlich gut ausgeprägt.
Mehrfach habe ich schon versucht hier drüber mit Leuten zu diskutieren, welche die Firmware in den GPS-Chipsätzen entwickeln. Sobald man aber ins Detail geht ist dabei Schluß, da dann Werksgeheimnisse zur disposition stehen.
Gruss Joern Weber
Hallo Klaus,
Alles anzeigen
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......
Die Frage ist berechtigt. Jeder GPS-Chipsatz besitzt ein grobes Atmosphären- und Ionosphärenmodell, und zwar unabhängig vom SBAS. Mach dir einfach mal den Spaß und frage paar Chiphersteller nach dessen Parametern. Im günstigsten Fall wird dir vor Beantwortung der Frage ein strafbewehrtes non disclose agreement angeboten. Die führenden Hersteller haben zu diesen Themen unterschiedliche weit entwickelte Forschungsprojekte laufen. Wem es näher interessiert, der kann sich bei der ESA einen kostenfreien Zugang auf Daten der Basisdaten des SBAS beschaffen. Den Sachverstand dieser daten der Inonospäre auszuwerten und zu bewerten muss dann aber schon jeder selber aufbringen. Intressant ist dabei zu beobachten wenn die Tag- und Nachtgrenze am Standort des Empfängers durchläuft. Ein Empfänger kann diesen Durchlauf in seinem Ionosspährenmodell berücksichtigen oder auch nicht.
Gruss Joern Weber
du übersiehst eine wesentlichen Fakt, der Empfänger hat nicht nur einen Sender zur Verfügung dessen Dopplershift er auswerten kann, sondern mehre. Je nach dem welche und wie viele Satetlliten ein Empfänger dazu verwendet, je besser oder schlechter ist seine Fähigkeit festzustellen ob er sich in Bewegung befindet oder nicht.
Hallo Joern,
das möchte ich so nicht stehen lassen. Es gibt bei komplexen Dingen sicher vieles, was man übersehen kann, aber die triviale Tatsache mehrerer Satelliten und entsprechender Frequenzänderungen übersehe ich bestimmt nicht.
Alle Frequenzänderungen (Doppler) sind proportional dem Betrag der Relativgeschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger, und auch aus drei oder mehr Geschwindigkeitsbeträgen relativ zu einem SAT lässt sich nicht die Relativgeschwindigkeit zur Erde ermitteln. Ohne Positionsberechnung über mindestens drei Entfernungen (~ Signallaufzeiten) sind die Richtungen der gemessenen (Doppler-) Geschwindigkeiten unbekannt.
Geschwindigkeiten werden im täglichen Leben fast immer reduziert auf ihren Betrag. Bei Geschwindigkeitsbegrenzungen auf der Straße reicht das ja vollkommen aus, und auch beim Frequenzversatz der pfeifenden Lok gibt es keine Probleme, solange der Beobachter an den Schienen steht.
Bewegt sich aber der Beobachter (im einfachsten Fall auf dem Parallelgleis), fällt es den meisten Mitmenschen schwer, immer nur die Differenz der beiden Geschwindigkeiten zu betrachten, unabhängig von der Bewegungsrichtung –der Lok entgegen oder in ihrer Fahrtrichtung!!
Grüße Bunav
** nüvi 760TFM, GPSMAP 76Cx, eTrex H **
Ohne Positionsberechnung über mindestens drei Entfernungen (~ Signallaufzeiten) sind die Richtungen der gemessenen (Doppler-) Geschwindigkeiten unbekannt.
Die Richtung braucht man doch garnicht.
Einzig und alleine die Tatsache, das es eine durch Dopplerverschiebung ermittelte Geschwindigkeit gibt die größer 0 ist, reicht aus, um z.B. bei den älteren GARMIN-Geräte den Geschwindigkeitsfilter zu realisieren. Die Richtung des Geschwindigkeitsvektors ist dabei egal.
GARMIN gibt z.B. für die Geschwindigkeitsmessung am 60CS 0,05m/s an. Und das liegt in der Genauigkeit mindestens um den Faktor 100 unter dem Wert, der durch Trackpunktevergleich erziehlt werden kann. Und daher kann das Gerät sehr gut unterscheiden ob ein Trackpunkt aufgezeichnet wird oder nicht.
Eine Trackaufzeichnung ist meiner Meinung nach für eine exaktere Auswertung untauglich, wenn dabei die Dopplergeschwindigkeit nicht ausgewertet wurde, wie das z.B. die älteren GARMIN-Geräte mit dem Geschwindigkeitsfilter machen, oder wenn man nicht nachträglich die Möglichkeit hat, die Dopplergeschwindigkeit in die Auswertung einfließen zu lassen, wenn man z.B. eine komplette NMEA-Trackaufzeichung vorliegen hat.
mfg
JLacky
Hallo Bunav,
das möchte ich so nicht stehen lassen. Es gibt bei komplexen Dingen sicher vieles, was man übersehen kann, aber die triviale Tatsache mehrerer Satelliten und entsprechender Frequenzänderungen übersehe ich bestimmt nicht.
Ich hoffe du fühlst Dich wegen meiner Ausdrucksweise nicht auf dem Schlips getreten.:D
Zitat
Alle Frequenzänderungen (Doppler) sind proportional dem Betrag der Relativgeschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger, und auch aus drei oder mehr Geschwindigkeitsbeträgen relativ zu einem SAT lässt sich nicht die Relativgeschwindigkeit zur Erde ermitteln. Ohne Positionsberechnung über mindestens drei Entfernungen (~ Signallaufzeiten) sind die Richtungen der gemessenen (Doppler-) Geschwindigkeiten unbekannt.
Die Bahnparameter, somit deren Vektoren und indirekt auch die Geschwindigkeit, der Sender sind in den Ephemeriden-Speicher des "warmgelaufenen" Empfängers enthalten. Der Empfänger weiß also exakt wie sich jeder einzelne Satellit auf welcher Bahn und mit welcher Geschwindigkeit um die Erde bewegt. Damit kann der Empfänger als erstes den Bewegungsunterschied zwischen Erde und Satellit errechen und als zweites den Bewegungsunterschied zwischen dem Empfänger und dem Satellit berechnen. Aus der Differenz beider Bewegungsberechnungen ergibt sich, ob sich der Empfänger in Ruheposition oder in Bewegung befindet. Wertet ein Chipsatz jetzt nicht nur den Dopplershift eines Satelliten aus, sondern den Dopplershift mehrer Satelliten, so kann er daraus sogar im Extremfall die eigene Position ohne Kenntnis der Codedaten bestimmen. Profesionelle Empfäner mit ausreichend CPU-Kapazität machen das auch. Allerdings ist dazu erheblich mehr Rechenleistung zu erforderlich, als den herkömmlichen Chipsatz zur Verfügung steht. Auf Grund der beschränkten Rechenleistung und fehlenden Antennenkalibrierung begnügen sich die herkömmlichen Chipsätze wie der Phasetrack12 noch darauf, mittels Dopplershift nur zu ermitteln ob sich der Empfänger in Bewegung befindet oder nicht. Neuere Chipsätze, wie der SirfStar 2 und 3 machen das an einem Schwellwert von ca. 4 km/h fest. Mit dem Antaris 4 und 5 gibt es einen Chipsatz der sogar mit einem variablen Schwellwert für den static thereshold arbeitet. Hintergrund ist das dieser Chipsatz mehr CPU-Kapazität zur Verfügung hat. Und der static thereshold ist nur ein Anwendungsfall für die Auswertung des Dopplereffektes. Zwischen static thereshold und kompletter Positionsbestimmung liegt da eine erhebliche Bandbreite von technischen Möglichkeiten, die sich realiesieren lassen um die Positionsbestimmung zu verbessern.
Ich kann mir vorstellen, dass der Cathesio vom STM mit dem ARM7 Prozessor sogar hardwaretechnisch ausreichend CPU-Power besitzt, um die Position über den Dopplershift bestimmen zu können.
Wenn du das ganze nachvollziehen möchtest, dann nehme einen Geko201 oder ein alten eTrex mit PhaseTrack12 Chipsatz und seriellen Anschluß her und greife die Doppler-Werte dieses Empfängers ab und werte sie mit der CPU-Power deines Desktop-PC aus. Die entsprechenden Tools um die Kinematik auf dem PC zu realisieren gibt es im Netz. Irgendwo im Forum von kowoma haben wir das schon mal detailiert diskutiert. Ich möchte das deshalb hier nicht weiter ausführen.
Zusammenfassend gehen in die Auswertung des Dopplereffektes folgende Qualitätsparameter ein.
1. Leistungsfähigkeit der CPU des GPS-Chipsatzes
2. Güte der Antenne (Patch, Helix usw.)
3. Güte der Antennenkalibration, sowei überhaupt vorhanden. Das schließt die Antennenzuleitung mit ein.
Gruss Joern Weber
Hallo,
Eine Trackaufzeichnung ist meiner Meinung nach für eine exaktere Auswertung untauglich, wenn dabei die Dopplergeschwindigkeit nicht ausgewertet wurde, wie das z.B. die älteren GARMIN-Geräte mit dem Geschwindigkeitsfilter machen, oder wenn man nicht nachträglich die Möglichkeit hat, die Dopplergeschwindigkeit in die Auswertung einfließen zu lassen, wenn man z.B. eine komplette NMEA-Trackaufzeichung vorliegen hat.
Ja du hast recht, von einem GPS-Logger der mir die Rohdaten aufzeichnet träume ich auch. Mit den Antaris 4 wäre das sogar technisch möglich. Nur hat sich bisher noch niemand gefunden, der einen derartigen Logger baut. Die Hersteller wollen sich das hochprofitable Geschäft mit den geodätischen Empfängern nicht verderben und sich ausserdem nicht in die Karten schauen lassen. Garmin bereut bestimmt heute noch, das sie es zugelassen haben, das die Phasetrack12 die Rohdaten nach aussen liefern.
Man muss ja schon froh sein das die iBT/QStarz jetzt wenigstens PDOP, HDOP, VDOP, Azimut, Elevation und SNR mit loggen.
Gruss Joern Weber
Hallo JLacky,
natürlich weiß ich seit einigen Jahren, dass du sinngemäß sagst „Geschwindigkeiten ermittelt der Empfänger nicht aus Positionsdifferenzen sondern aus der Frequenzverschiebung infolge des Doppler-Effektes“. Wenn ich das nun kritisch betrachte und darauf hinweise, welcher Aufwand notwendig ist, dann geht es mir um das, was physikalisch möglich (und notwendig) ist. Dabei trenne ich Sache und Person.
Leider muss ja „es steht im Internet“ nicht heißen, das es sich auch so verhält. In anderen technischen Bereichen halten sich hartnäckige „Volksweisheiten“, und es besteht keine Chance, dass sich da etwas ändert, denn „das schreiben doch alle“.
Was mich selbst betrifft, werde ich in fremden Bereichen wohl auch Mengen an unzutreffenden Feststellungen aufgenommen haben.
Aber für Begriffe wie z.B. Geschwindigkeit und Beschleunigung nehme ich für mich in Anspruch, dass ich weiß, wovon ich rede. Das Fatale ist, dass so ziemlich jeder glaubt, diese Größen zu kennen, es ist aber nicht mehr als lediglich ein Glaube. Ein sehr schönes Demonstrationsobjekt ist z.B. der zeitliche Verlauf der Kolbenbewegung in einem Verbrennungsmotor (allgemein: Kurbeltrieb). Verständlicherweise werden hier nur sehr wenige V(t) oder a(t) angeben können.
In Beitrag #16 habe ich die mir bekannten Grundlagen zum Dopplereffekt zusammengestellt, solange es dabei keine Abstriche gibt, bleibt es bei der Feststellung
Zum Messen der Geschwindigkeit des Empfängers relativ zur Erde reicht allein die Kenntnis einer Dopplershift nicht aus.
Ich weiß nicht, wie intensiv du dir diesen Beitrag angesehen hast, auf jeden Fall kann ich keinesfalls bestätigen:
Die Richtung braucht man doch garnicht.
Einzig und alleine die Tatsache, das es eine durch Dopplerverschiebung ermittelte Geschwindigkeit gibt die größer 0 ist, reicht aus, um z.B. bei den älteren GARMIN-Geräte den Geschwindigkeitsfilter zu realisieren. Die Richtung des Geschwindigkeitsvektors ist dabei egal.
Das ist doch gerade das Grundproblem, wir suchen „die Geschwindigkeit“, d.h. die Geschwindigkeit gegenüber der Erde, aber sie ist nicht identisch mit der Dopplergeschwindigkeit, die angibt, mit welcher Geschwindigkeit sich GPSR und Satellit aufeinander zu oder voneinander weg bewegen..
Auch die Größenordnung sollte zu denken geben: wenn ich meinen Empfänger auf den berühmten Gartentisch lege (Geschwindigkeit Null relativ zur Erde), können sich Satelliten mit Geschwindigkeiten von mehreren tausend km/h auf mich zu oder von mir weg bewegen und eine entsprechende Dopplershift bewirken.
Es steht außer Frage, dass sich Dopplergeschwindigkeiten auch für die Geschwindigkeitsangabe am GPS-Empfänger heranziehen lassen, aber „Gerät ist in Ruhe, wenn Dopplershift gleich Null“ gilt auf keinen Fall allgemein.
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Hallo Joern,
kein Zweifel, dass die Geschwindigkeitsvektoren der Satelliten bekannt sind. Weil aber die Geschwindigkeitskomponente in Richtung SAT (sie ist durch die Dopplershift bekannt) und die gesuchte Geschwindigkeit relativ zur Erde völlig unterschiedliche Größen darstellen, bleibt meine Aussage bestehen: die Position des GPS-Empfängers muss bekannt sein, sonst lässt sich die Richtung vom Empfänger zum SAT (schon wieder ein Vektor) nicht angeben.
Ein weiterer Grund: Geschwindigkeit relativ zur Erde ist nicht identisch mit Geschwindigkeit des Empfängers, die Rotationsgeschwindigkeit der Erde hängt nun mal von der Position ab..
Um Wiederholungen zu vermeiden, habe ich die Reihenfolge des Rechengangs umgekehrt. Hier reden wir vom Ermitteln der Empfängergeschwindigkeit aus der Frequenzshift (verursacht durch eine Komponente der Relativgeschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger). Das stark vereinfachte Beispiel des folgenden Beitrags geht von bekannter Empfängergeschwindigkeit aus, stattdessen ist die für den Dopplereffekt maßgebende Geschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger gesucht.
Solltest du die hier recht einfache Rechnung durchführen, wird vielleicht eher klar, dass ein ruhender GPSR sehr wohl eine Doppler-Frequenzänderung der SAT-Trgerfrequenz feststellt.
Bleiben noch zwei Fragen meinerseits:
… nehme einen Geko201 oder ein alten eTrex mit PhaseTrack12 Chipsatz und seriellen Anschluß her und greife die Doppler-Werte dieses Empfängers ab und werte sie mit der CPU-Power deines Desktop-PC aus.
1) „Abgreifen der Dopplerwerte eines etrex“ habe ich zunächst nicht verstanden. Inzwischen nehme ich aber an, du meinst damit NMEA-Datensätze wie z.B $GPRMC oder Garmins $PGRMF, $PGRMV.[INDENT] Warum soll es ein altes Gerät (Chipsatz) sein? GPSMAP 60Cx/76Cx oder etrex H liefern ebenfalls $GPRMC-Sätze?
In welcher Form soll der PC die V(t)-Werte auswerten?
Du unterstellst „Dopplerwerte“, wo aber ist der Beweis, dass diese Geschwindigkeiten aus der strittigen Dopplershift stammen?
Nach meiner Ansicht sprechen die Geschwindigkeitsausgaben neuerer Empfänger gerade gegen die Annahme, sie stammten aus Dopplermessungen: neuere Geräte zeigen im Stand (Geschwindigkeit mit Sicherheit Null) sehr viel häufiger Geschwindigkeiten ungleich Null. Wenn sie denn aus der Dopplerrechnung stammten –die ja genauer sein soll- wie lassen sie sich dann erklären? Die Frequenzabweichungen der Satelliten werden sich wohl kaum vergrößert haben?
[/INDENT]2) Du erwähnst die „Güte derAntennenkalibration“, was meinst du damit?
Kalibrieren (Sonderfall Eichen) im Zusammenhang mit Antennen gibt bei mir (noch) keinen Sinn.
Grüße Bunav
** nüvi 760TFM, GPSMAP 76Cx, eTrex H **
(Siehe Beitrag #28)
Im Fall der Geschwindigkeitsermittlung durch den Dopplereffekt vergleicht der Empfänger E die gemessene Frequenz des Senders S mit der tatsächlich abgestrahlten Sendefrequenz. Angenommen, alle benötigten Größen sind bekannt (Positionen E und S, Geschwindigkeitsvektor des Senders, Bewegungsrichtung des Empfängers), dann lässt sich der Betrag der Geschwindigkeit des Empfängers berechnen.
Um die Problematik aufzuzeigen, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger nicht etwa die gesuchte Geschwindigkeit des Empfängers ist, kehre ich die Reihenfolge der Aufgabenstellung um: VS und VE sind nach Richtung und Betrag bekannt, ebenso die Positionen S, E. Gesucht ist nun die Komponente der Relativgeschwindigkeit in Richtung r der Verbindungslinie SE.
Um als Einstieg den Rechenaufwand gering zu halten, handelt es sich um ein ebenes Problem, überdies erleichtert der Sonderfall senkrecht aufeinander stehender Geschwindigkeiten die Aufgabe. Statt Vektorrechnung (im Falle dreidimensionaler Vektoren sehr angebracht) kann man hier auch mit Winkelfunktionen und Dreiecken rechnen.[INDENT]
[/INDENT]Zahlenwerte:
VS = 100 km/h (
VE = 35 km/h
a = 120 m, b = 140 m
Frage: „Mit welcher Geschwindigkeit bewegen sich E und S aufeinander zu oder entfernen sich voneinander?“
Als Hinweis: zwei Geschwindigkeiten sind bekannt, es treten aber insgesamt vier Geschwindigkeiten auf. Zwischen E und S gibt es eine Relativgeschwindigkeit, die Richtung verläuft jedoch im allgemeinen Fall nicht in Richtung r. Die vierte beteiligte Geschwindigkeit ist die Komponente der Relativgeschwindigkeit in Richtung r.
Die Aufgabe ist übrigens vergleichbar mit der Situation, dass sich ein Fahrzeug mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt, die Bewegungsrichtung aber nicht auf das Ziel gerichtet ist. Dafür gibt der GPS-Empfänger die „Gutgmachte Geschwindigkeit“ an, d.h. die Geschwindigkeitskomponente in Richtung des Zielpunktes.
Hat man sich mit der Betrachtungsweise vertraut gemacht, kann man die Fragestellung variieren.
Variante 1: Wie groß muss VE sein, damit die Dopplershift verschwindet, d.h. der Abstand der Punkte E und S soll sich nicht ändern.
Wer aus der Getriebelehre den Begriff „Scheibe“ kennt, wird die Drehung des Dreiecks ESM um den Momentanpol M sehen, so dass man eine äußerst einfache Kontrollrechnung besitzt.
Variante 2: Die eigentliche Fragestellung der Navigation: bekannt ist aus der Frequenzänderung die Komponente der Relativgeschwindigkeit in Richtung r (z.B. 42 km/h), gesucht wird die Geschwindigkeit des Empfängers VE.
Jede Fragestellung lässt sich eindeutig beantworten, vielleicht eignet sich dieses einfache Beispiel, um die notwendigen Rechenschritte besser zu erkennen.
Grüße Bunav
** nüvi 760TFM, GPSMAP 76Cx, eTrex H **
Hallo Bunav,
kein Zweifel, dass die Geschwindigkeitsvektoren der Satelliten bekannt sind. Weil aber die Geschwindigkeitskomponente in Richtung SAT (sie ist durch die Dopplershift bekannt) und die gesuchte Geschwindigkeit relativ zur Erde völlig unterschiedliche Größen darstellen, bleibt meine Aussage bestehen: die Position des GPS-Empfängers muss bekannt sein, sonst lässt sich die Richtung vom Empfänger zum SAT (schon wieder ein Vektor) nicht angeben.
Ein weiterer Grund: Geschwindigkeit relativ zur Erde ist nicht identisch mit Geschwindigkeit des Empfängers, die Rotationsgeschwindigkeit der Erde hängt nun mal von der Position ab..
Jain. Es reicht wenn, wegen der Eigenrotation der Erde, annähernd die Breite bekannt ist, auf welcher sich der Empfänger befindet. Übrigens ist nur die absolute Rotationsgeschwindigkeit auf der Erde von der Breite abhängig, die Winkelgeschwindigkeit ist konstant. Ich habe daher irgendwann mal geschrieben, das ein heiß gelaufener Empfänger Voraussetzung ist. Das schließt ein, dass er bereits einen Fix hatte.
Zitat
Solltest du die hier recht einfache Rechnung durchführen, wird vielleicht eher klar, dass ein ruhender GPSR sehr wohl eine Doppler-Frequenzänderung der SAT-Trägerfrequenz feststellt.
Das ist doch selbstverständlich, da sich auch bei einem im Stillstand befindlichen Empfänger die Erde und die Satelliten bewegen.
Bleiben noch zwei Fragen meinerseits:
Zitat
1) „Abgreifen der Dopplerwerte eines etrex“ habe ich zunächst nicht verstanden. Inzwischen nehme ich aber an, du meinst damit NMEA-Datensätze wie z.B $GPRMC oder Garmins $PGRMF, $PGRMV.
Nein. Das Garmin-Protokoll besitzt einen undokumentierten Befehl, mit dem ich den Phasetrack12 Chipsatz die Rohdaten entziehen kann. Dieser ist irgendwo in den Tiefen des Garmin-SDK versteckt. Es gibt in der Szene Tool-Kit's um die Daten aus den Phasetrack12 auszulesen:
http://artico.lma.fi.upm.es/numerico/miembros/antonio/async/
http://www.precision-gps.org/
Zitat
Warum soll es ein altes Gerät (Chipsatz) sein?
Weil nur die Phasetrack12 und SiRFStar2 Chips die die Rohdaten mit den Phasewerten herausrücken. Bei allen neueren GPS-Chipsätzen sind diese Daten blockiert. Der Hintergrund ist, das die Hersteller für diese Funktionalität von den Produzenten geodätischer Empfänger extra Geld sehen wollen. In Europa, Australien und Nordamerika fallen diese Empfänger zusätzlich unter das Kriegswaffen-Gesetz.
Ausnahme ist die schweizer Firma u-Blox. Die verkaufen dir ein geodätisches Evalution Kit auch für kleines Geld.
Zitat
In welcher Form soll der PC die V(t)-Werte auswerten? Du unterstellst „Dopplerwerte“, wo aber ist der Beweis, dass diese Geschwindigkeiten aus der strittigen Dopplershift stammen?
Eine harten Beweis kann ich dir nicht liefern. Ich kann dir nur indirekt beweisen das der Phasetrack12 und der Antaris diese Werte aufzeichnen und der Firmware das Empfängers zur Verfügung stellen.
ZitatNach meiner Ansicht sprechen die Geschwindigkeitsausgaben neuerer Empfänger gerade gegen die Annahme, sie stammten aus Dopplermessungen: neuere Geräte zeigen im Stand (Geschwindigkeit mit Sicherheit Null) sehr viel häufiger Geschwindigkeiten ungleich Null. Wenn sie denn aus der Dopplerrechnung stammten –die ja genauer sein soll- wie lassen sie sich dann erklären? Die Frequenzabweichungen der Satelliten werden sich wohl kaum vergrößert haben?
Auch im Stand, wie Du selber schon angemerkt hast, ist der Frequenzshift nicht konstant. Deshalb lässt sich via Doppeler-Effekt unterhalb von 3 km/h, also auch im Stand, nicht ohne weiteres entscheiden, ob sich der Empfänger in Ruhe befindet oder nicht. Jetzt kann man es sich leicht machen und ala SiRF alles unter 4 km/h als Stillstand des Empfängers betrachten. Das nennen sie dann static navigation. Man kann aber wie u-blox/Amtel hingehen und sich Gedanken darüber machen die Phasedaten zu filtern und zu glätten. Mit genügend CPU-Power kann man aus den letzten empfangenen Phadesdaten eine Voraussage für die nahe Zukunft treffen. Damit sind wir wieder bei einem Erweiterten Kalman-Filter, der untypische Phasenwerte Werte von den ortsüblichen typischen Phasewerten trennt. u-Blox hat diesen Filter inzwischen soweit verbessert, das sie mit einem stufenweise einstellbaren static threshold von 0,1 km/h arbeiten können.
Zitat
2) Du erwähnst die „Güte derAntennenkalibration“, was meinst du damit?
Kalibrieren (Sonderfall Eichen) im Zusammenhang mit Antennen gibt bei mir (noch) keinen Sinn.
Die Länge der Antennen-Zuleitung geht in die Phasedaten mit ein. Der Empfänger muss diese also wieder herausrechnen. Dazu ist die Kenntnis der Antennenlänge erforderlich. Jede Antenne verursacht ausserdem abhängig von der Empfangsrichtung leicht unterschiedliche Phasewerte. Diese muss der Empfänger auch berücksichtigen, wenn er die Phasedaten verarbeiten will. Deshalb hat ein guter Empfänger ein grobes Antennenmodell in der Firmware gespeichert.
Gruss Joern Weber
Hallo Joern,
ein bisschen Annäherung haben wir ja immerhin. Ich habe beschrieben, dass sich die Geschwindigkeit des Empfängers nur dann aus der Dopplershift ermitteln lässt, wenn die Position des Empfängers bekannt ist, du meinst, die Breite allein sei ausreichend:
Es reicht wenn, wegen der Eigenrotation der Erde, annähernd die Breite bekannt ist, auf welcher sich der Empfänger befindet.
Ich weiß nicht, warum du mit „annähernd“ zufrieden bist, aber auch eine möglichst genaue Breitenangabe reicht nicht aus.
Das ist das bereits angesprochene Problem, dass „Geschwindigkeit“ im täglichen Leben fast immer reduziert wird auf „Betrag der Geschwindigkeit“, dafür genügt allein die Breiteninformation.
Für das klassische Modell „Tonhöhenänderung der pfeifenden Lokomotive" reicht die herkömmliche Autofahrersicht, Geschwindigkeit nur als Betrag zu sehen, und die Vektoreigenschaft kann man hier weglassen.
Aber: ein Punkt auf der Erde bewegt sich auf einer Kreisbahn, d.h. die Geschwindigkeit ändert sich ständig (Vektor!!). Das ist nun mal eine fundamentale Tatsache der Kinematik, dass jede Bewegung auf gekrümmter Bahn immer eine Geschwindigkeitsänderung bedeutet und damit auch eine Beschleunigung vorliegt. Das folgt übrigens direkt aus der Definition einer Geschwindigkeit.
Es gibt also zwei zwingende Gründe, dass die vollständige Positionsangabe notwendig ist, nur so lässt sich Empfängergeschwindigkeit angeben und nur damit liegt die Richtung (Ortsvektor ==> Einheitsvektor) zwischen Empfänger und Sender fest.
Ich habe es schon geschrieben, aber das geht auch leicht unter: die Frequenzänderung (Dopplershift) ist proportional der Komponente der Relativgeschwindigkeit E-S in Richtung des Ortsvektors E-S.
Auch ohne Kenntnis des GPSR-Innenlebens ist damit die Aussage möglich, nur mit diesen Werten lässt sich aus der Dopplershift die Geschwindigkeit des Empfängers relativ zu seiner Umgebung berechnen.
Ein „warmgelaufener Empfänger“ besitzt ja die Information über seine Position, Dopplershift liefert dann eine Zusatzinformation.
Zur beschriebenen Dopplerausgabe im GARMIN-Protokoll würde mich noch interessieren, ob sie als Frequenzabweichung oder als Doppler-Geschwindigkeit zur Verfügung steht, und ob das GARMIN-Protokoll simultan auch alle benötigten Daten des zugehörigen Satelliten (Position, Geschwindigkeit) enthält.
Gehst du davon aus, dass die Geschwindigkeitswerte der NMEA-Ausgabe nicht aus Positionsdifferenzen ermittelt werden sondern aus der Dopplershift?
Und danke für den Hinweis wegen des Kalibrierens der Antenne. Unter dem von dir beschriebenen Kompensieren kann ich mir etwas vorstellen.
Grüße Bunav
** nüvi 760TFM, GPSMAP 76Cx, eTrex H **
Ich weiß nicht, warum du mit „annähernd“ zufrieden bist, aber auch eine möglichst genaue Breitenangabe reicht nicht aus.
Mit annähernd meine ich, das die breite auf etwa 100 bis 200 Meter genau bekannt sein muss, um die Rotationsgeschwindigkeit der Erde an betreffender Stelle berechnen zu können. Die Bahndaten der Satelliten sollten mit der Genauigkeit der Ephemeriden-Speicher bekannt sein. Allerdings kann zumindest auch der Antaris mit der Genauigkeit des Almanachs auskommen. Daszu muss man ihn aber ausdrücklich konfigurieren.
Zitat
Das ist das bereits angesprochene Problem, dass „Geschwindigkeit“ im täglichen Leben fast immer reduziert wird auf „Betrag der Geschwindigkeit“, dafür genügt allein die Breiteninformation.
Für das klassische Modell „Tonhöhenänderung der pfeifenden Lokomotive" reicht die herkömmliche Autofahrersicht, Geschwindigkeit nur als Betrag zu sehen, und die Vektoreigenschaft kann man hier weglassen.
Der Vektor des Empfängers wird im übrigen bei allen modernen Chipsätzen per Phasenshift ermittel und über den NMEA VTG-Datensatz ausgegeben. Es ist nur die Frage wie genau diese das hinbekommen. Der SiRFStar3 kann das unter 4 km/h und der Antaris 4 unter 0,1 km/h schon nicht mehr ordentlich. Der MTK V2 funktionier selbst unterhalb von 0,1 km/h. Hier kommen die vielen Kanäle zum tragen. Die Phaseshift geschichten können in separaten Kanälen erledigt werden, weil der Empfänger jeden Satelliten in mehren Kanälen glcihzeitig verarbeitet.
Zitat
Es gibt also zwei zwingende Gründe, dass die vollständige Positionsangabe notwendig ist, nur so lässt sich Empfängergeschwindigkeit angeben und nur damit liegt die Richtung (Ortsvektor ==> Einheitsvektor) zwischen Empfänger und Sender fest.
Es klinkt zwar etwas verwirrend, aber ein Empfänger benötigt nicht zwingend die Code-Daten des GPS um die eigene Position und seine Bewegungsdaten zu ermitteln. Er kann um diese Daten oder Teile davon zu ermitteln, auch ausschließlich den Phaseshift des Trägersignals verwenden. u-Blox verwendet dieses Verfahren definitiv und gibt es auch zu, wenn man sie direkt fragt. Allerdings nennen sie einem keine Details.
Zitat
Ich habe es schon geschrieben, aber das geht auch leicht unter: die Frequenzänderung (Dopplershift) ist proportional der Komponente der Relativgeschwindigkeit E-S in Richtung des Ortsvektors E-S.
Auch ohne Kenntnis des GPSR-Innenlebens ist damit die Aussage möglich, nur mit diesen Werten lässt sich aus der Dopplershift die Geschwindigkeit des Empfängers relativ zu seiner Umgebung berechnen.
Ein „warmgelaufener Empfänger“ besitzt ja die Information über seine Position, Dopplershift liefert dann eine Zusatzinformation.
Korrekt. Genau so ist es. Per Dopplershift werden momentan ausschließlich Zusatzinformationen unter Kenntniss der eigenen Position gewonnen. Diese werden verwendet für:
1.
Track degrees und speed welche für den NMEA Datensatz VTG notwendig sind. Der Track degrees sorgt dafür, das die Karte in einem Strassen navi beim Stilstand an der Amperl keinen Eiertanz vollführt. Auch die Geocacher wissen einen Track degrees zu schätzen der bei möglichst niedriger Geschwindkeit noch funktioniert. Und hier liegt der große Vorteil der Phaseshift-Daten, sie sind auch bei niedrigsten Geschwindigkeiten noch stabiel, währen die Code-Daten schon ungenaue als der Abstand zwischen zwei Trackpunkten sind.
2.
Die Empfänger verwenden die die Phaseshift-Daten um in schwierigen Empfangslagen, die Berechnung der Position zu unterstützen. Zum einen wird der Track geglättet und zum anderen wird bei einer zugeringen Anzahl von empfangbaren Satelliten eine Pseudoposition der Satelliten errechnet und diese zur Multilateration heran gezogen. Selbst bei 4 Empfangbaren Satelliten macht es noch sind, von einem 5. Satelliten aus zeitnahen historischen Daten die Pseudopossition zu berechnen, und diese in die Stabilisierung der Position mit einfließen zu lassen.
Zitat
Zur beschriebenen Dopplerausgabe im GARMIN-Protokoll würde mich noch interessieren, ob sie als Frequenzabweichung oder als Doppler-Geschwindigkeit zur Verfügung steht, und ob das GARMIN-Protokoll simultan auch alle benötigten Daten des zugehörigen Satelliten (Position, Geschwindigkeit) enthält.
Es wird der reine Phasenshift, so wie er vom Receiver gemessen wird, nach aussen geliefert. Die Bahnelemente der satelliten kann entweder aus eine Navstar-Satelliten abzapfen. (Einer reicht in diesem Fall, da alle Navstar die Position von allen Navstars kennen und senden) oder aus einer externen DGPS-Quelle beziehen. Die DGPS-Quelle kann SBAS oder IALA oder RTCM sein. Es ist sogar möglich die Bahndaten ala InstandFix oder AssitNow im voraus zu berechnen und zu speichern.
Zitat
Gehst du davon aus, dass die Geschwindigkeitswerte der NMEA-Ausgabe nicht aus Positionsdifferenzen ermittelt werden sondern aus der Dopplershift?
Klares ja. Beim MTK und Antaris-Chipsatz kann ich es sogar indirekt beweisen. Wenn bei diesen Chipsätzen bei niedriger Geschwindigkeit der Abstand zwischen zwei Messungen unter 5 Meter fällt und der Positionsfehler der Codedaten deutlich über 10 Meter liegt vollführt der Track einen Eiertanz, aber der VTG-Datensatz liefert im Feld Speed und track dregress immer noch den korrekten Wert. Oder anderes ausgedrückt, ie Codedaten besitzen eine beweisbar beschränkte Stabilität. Dadurch können sie unterhalb von 3 bis 4 km/h nicht mehr zur Bestimmung des track degrees verwendet werden. Da aber der track degrees für die navigation von Seefahrzeugen und KFZ existenziell wichtige ist, hat Garmin sich bezeiten etwas einfallen lassen. Die anderen Chiphersteller haben nachgezogen. Des halb gibt es heute kaum noch Beschwerden darüber, das die in Fahrtrichtung geschalteten Karten von Navi-geräten im Stillstand Karussel fahren. Vor dem Phasetrack12 war das noch ein übles Problem. Garmin hat dann jehrelang versucht ihre Lösung für das Problem geheim zu halten. Auf dem Consumer-Markt ging das solange gut bis SiRF dann Motorolas GPS-Division gekauft hat. Damit viel SiRF das Know How der militärischen Empfänger und der in den Lowrance Marine-Enmpfängern verwendeten Chipsätze in die Hand. Insbesondere der M12, wie er auch im heute noch im iFinderGo oder Silva Multinavigator eingesetzt wird, hat die prinzipielle gleiche Technologie verwendet. Mit der letzten Firmware des SiRFStar 2 hat SiRF dann das Garmin-Monopol in dieser Frage für den Massenmarkt geknackt.
Gruss Joern Weber
Hallo Joern,
beim Antaris4 müsstest wohl du nur mit u-center eine Trackaufzeichnung machen, die sowohl die Geschwindigkeit im NMEA-Format, als auch einen Record der binären NAV-VELNED Message enthält.
Am besten bei verschiedenen Geschwindigkeiten.
Dann machst du einen Direkt-Vergleich des duplizierten Log-Files mit Hilfe 2er gleichzeitig gestarteten u-center-Anwendungen auf dem PC.
Dank der Zeitstempel sind die jeweils gleichen Trackpointpaare schnell lokalisiert.
Wenn du s ganz genau wissen willst, dann teste auch den Einfluss der unterschiedlichen "Dynamic Platforms" bei den unterschiedlichen Geschwindigkeiten aus.
Nur so als Idee...
Stefan
Hallo Stefan,
beim Antaris4 müsstest wohl du nur mit u-center eine Trackaufzeichnung machen, die sowohl die Geschwindigkeit im NMEA-Format, als auch einen Record der binären NAV-VELNED Message enthält.
Ja, auch das ist machbar. Was mich aber beim Antaris 4 bisschen ärgert ist, dass es keinen Logger im Endkundenbereich gibt, der mehr als nur Position, Geschwindigkeit, Höhe und Vektor loggen kann. Denn somit bleiben das alles nur graue Theorie. Oder kennst Du einen Logger mit Antaris 4, der mehr kann als die Teile von Wintec.
Um mal zu verdeutlichen was momentan mit einem MTKV2 in einem QStarz Nano geht hier mal einen Auszug aus einem GPX-File das aus dem binären Speicherabzug des Loggers mit dem Freeware-Tool bt747 erstellt wurde anbei. Man sieht hier sehr deutlich, dass zum einen der Fix 5 mal die Sekunde (alle 200 Millisekunden) erstellt wird. Ausserdem werden auch die Qualitätswerte, Geschwindigkeit und track degrees mit aufgezeichnet. Gibt es einen Logger mit Antaris-Chipsatz, der das auch kann?
Wozu das gut ist?
Man kann damit z.B. das Beschleunigungsverhalten von Fahrzeugen, z.B. Mopeds, analysieren. Bei 5Hz und ca. 100km/h hat man dann alle 5,0 Meter statt alle 25,0 Meter einen Wegpunkt im Beschleunigungsdiagramm. Selbs bei der Aufzeichnung von Wanderwegen macht es sind die Qualitätsparameter mitzuschreiben. Denn dann kann man hinterher wenn es Genauigkeitsprobleme gegenüber den Landkarten gibt, nachweisen ob der Empfänger bei der Aufzeichnung schlechten GPS-Empfang hatte oder die Karte einen Fehler besitzt.
Gruss Joern Weber
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Hallo Jörn,
da ist dir die Dekade verrutscht. Bei 100 km/h legst du in einer Sekunde knappe 28 m zurück, d.h. bei 5 Hz hast du etwa alle 5,5 m einen Wegpunkt.
Hallo Jörn,
da ist dir die Dekade verrutscht. Bei 100 km/h legst du in einer Sekunde knappe 28 m zurück, d.h. bei 5 Hz hast du etwa alle 5,5 m einen Wegpunkt.
Du hast recht. Sorry.
Gruss Joern Weber
Joern,
nö, so einen Antaris4-Logger kenn ich im Moment leider auch keinen.
Das, was dir vorschwebt, schreit ja geradezu nach einem winzigen Firmwareupdate.:)
Vielleicht kann man Wintec dazu überreden, die proprietäre PUBX 00-Message ( auch ASCII-Format ) mitzuloggen, oder noch besser, dem Nutzer die freie Wahl zwischen den zu loggenden NMEA(ASCII)-Datensätzen zu lassen...dann kann man alles "unwichtige" abbestellen,
--> Platz für mehr Trackpoints.
In der PUBX 00-Message ist kein PDOP enthalten, aber dafür die Schätzwerte für Horizontal accuracy und Vertical accuracy in m .
In die gehen mehr Parameter ein, als in den PDOP, also für deine Zwecke noch wertvoller und mit mehr Bezug zur Praxis...
Soo gross dürfte die Mühe für Wintec nicht sein...
Dann wäre da natürlich noch Bedarf an Software, der daraus ein GPX-File strickt.^_^
Stefan
Stefan
Hi, Jörn,
innerhalb kürzester Zeit springt der pdop-Wert von 2.00 auf 1.17, siehst Du diese Empfangs-Verbesserung im Track?
Gruß
Günther
innerhalb kürzester Zeit springt der pdop-Wert von 2.00 auf 1.17, siehst Du diese Empfangs-Verbesserung im Track?
http://www.maxqdata.com./
Ich habe den Ausschnitt gepostet um das Formnat zu demonstrieren, nicht wegen seines Inhaltes. Das Teil lag bei mit auf dem Fensterbrett....
Gruss Joern Weber
Hallo zusammen,
ein interessantes Tool zur bewertung der Gürte eines GPS-Empfängers gibt es hier. NMEA-Stat erfast aus dem NMEA-File die wichtigsten Qualitätsparameter und bereitet sie statistisch auf.
http://homepage2.nifty.com/k8/gps/
Gruss Joern Weber
