Genauigkeit GPS-Tacho?

Zitat von extemecarver

.... auch bei schlechtem Empfang ist die Geschwindigkeit meist noch sehr genau - nur halt nicht unter 3-4km/h

Mit der neue GPS-SW 2.90 für das HCx habe ich es geschafft, im
Tripcomputer Geschwindigkeiten von unter 2 km/h angezeigt zu bekommen
und zwar konstant und nicht nur mal sporadisch. Von einzelnen
Schwankungen mal abgesehen. Nur die Leute haben mich im Stadtwald etwas
seltsam angesehen: Schleichend, fast im Stillstand mit zwei GPSr in den Händen.
Das 60Cx hat auch sauber unterhalb von 2 km/h angezeigt. Im Cafe am See
machte ich eine Pause. Dort hat es mit 0,4 km/h reagiert. Als ich es
vom Tisch zu mir heran holte. (Eine Strecke von ca. 50cm!)
Das war sicher nur zufällig eine kurze Drift, die durch meine massive
Hand per Empfangsverschlechterung verursacht wurde, aber wer weiß???

eben, ohne Dopplereffekt wuerde das nicht gehen....

Mit 2.90 bin ich auch mal wieder positiv ueberrascht --- kann mir aber vorstellen dass jene User die mit Drifts probs hatten, etwas schlechter dran sind.

Ich bin mir quasi sicher dass die Elevationwinkel nochmal deutlich gesenkt wurden, weil an Plaetzen wo ich sonst nie mehr als 2-3 Satteliten hatte, bekomme ich nun einen recht stabilen Fix ohne Zickzacklog... Da wird wohl geglaettet ohne Ende....

Zitat von extemecarver

... Da wird wohl geglaettet ohne Ende....

Hi,
das vermute ich auch, aber das Ergebnis war überzeugend. Siehe meine Vergleichstracks:
http://www.naviboard.de/vb/sho…php?p=310815&postcount=19
eine solch ruhige Aufzeichnung hatte ich seit meinem Geko201 und dem
VistaC nicht mehr.

Hat inzwischen eigentlich jemand beim Vista HCx Nmea freigeschaltet bekommen?
Gab ja mal ein paar Hacker die sich da dran gemacht haben....

so schoen wie die Tracks jetzt sind, waere das wirklich mal interessant...

Zitat

Der GPS-Empfänger führt aber keine Richtungsmessungen durch, sondern erkennt den Satelliten am Signal und "weiß" die Position aus dem Almanach. Diese Informationen sind immer gleich, egal ob das Signal direkt oder reflektiert im Empfänger ankommt.

Genau das ist der Punkt - habe ich ja geschrieben. Bei einem Signal, das direkt vom Satelliten kommt, kennt das Gerät die Richtung, da es die Position des Satelliten und seine eigene kennt. Die eigene Position muß dabei nicht genau bekannt sein - einige km hin oder her haben keinen Einfluß auf den Winkel - der Satellit ist schließlich 36 tkm weit weg.

Bei einem reflektierten Signal kennt das Gerät die wahre Richtung des empfangenen Signals nicht, da es keine schwenkbare Richtantenne eingebaut hat. Daher ist der Dopplereffekt bei reflektierten Signalen nicht auswertbar, da die Größe der Frequenverschiebung von der Geschwindigkeit und dem Winkel zwischen Empfänger und Sender abhängt.

Zitat

Bei einem reflektierten Signal kennt das Gerät die wahre Richtung des empfangenen Signals nicht, da es keine schwenkbare Richtantenne eingebaut hat

Ein GPS-Gerät das sich nicht bewegt kennt NIE die Richtung zum Satelliten. Dazu müsste es ein Lagestabilisierungsystem eingebaut haben. Da ich aber das GPS-Gerät, und damit auch die Antenne in drei Freiheitsgraden in alle möglichen Richtungen drehen kann, MUSS es dem GPS-Gerät völlig Wurst sein, aus welcher Richtung das Signal kommt.

Und auch reflektierte Signale haben eine Dopplerverschiebung, denn das Signal kommt von einem sich bewegendem Satelliten. Es sollte, und da gebe ich Dir recht, nicht ausgewertet werden. Nur leider greifen sich modernere Chipsätze auch Reflektionssignale, und werten sie aus.

Deshalb sehen die Tracks von einem Oregon so schlecht aus, und die Tracks vom VISTA Cx so gut, weil der VISTA Cx halt die Reflektionssignale rausfilter. Und somit kommt der VISTA Cx schon gar nicht in das Problem eine Dopplerauswertung bei Reflektionssignalen machen zu müssen.

mfg
JLacky

Zitat von extemecarver

Hat inzwischen eigentlich jemand beim Vista HCx Nmea freigeschaltet bekommen?
...

Hi,
da brauchst Du keine Hacks.
Mit Franson GPS-Gate kannst Du die NMEA-Daten dem HCx über die
USB-Schnittstelle entlocken und aufzeichnen.
Das Problem ist nur, daß Du dann ein Netbook mitschleppen musst...
Aufgezeichnet werden die Daten auf der SD-Karte oder im ActiveLog jedenfalls nicht.
Wenn es da einen Hack geben sollte, habe ich davon leider noch nichts gehört.
Im Garmin-Protokoll sind die Daten auch über die USB-Schnittstelle live
verfügbar. Einer internen Aufzeichnung auf SD-Karte sollte also nichts im
Wege stehen.

eben, ich hatte gehoert dass sich ein paar Leute im Osten mal drangemacht haben, intern bei den hcx Geraeten Nmea zu speichern.

Hallo Andreas,

Zitat von andreas.wernicke

Warum soll der Empfänger die ursprüngliche Position und Richtung des Satelliten nicht kennen?

Wenn er das Signal empfangen kann, kann er den Satelliten am übertragenen Code identifizieren und kennt die Position des Satelliten aus dem im Emfänger gespeicherten Satellitenfahrplan. Darauf basiert ja auch die ganze Positionsbestimmung, und im übrigen auch die Auswertung von Reflexionen hierbei.

viele Grüße

Andreas

Alles anzeigen

das Problem der reflektierten Signale ist, daß sie nicht aus der Richtung kommen, aus der sie der Empfänger erwartet. Ich erkläre es nochmal ganz ausführlich:
Der Empfänger bekommt ein Signal eines Satelliten. Er kennt seine eigene Position und die des Satelliten. Damit kennt er die Richtung, aus der ein unreflektiertes Signal kommt. Wird aber das Signal irgendwo reflektiert, kommt es in Wahrheit aus einer anderen Richtung. Diese Richtung kennt der Empfänger nicht - dazu bräuchte es eine Richtantenne.

Nun hängt der Dopplereffekt, d.h. die Größe der Frequenzverschiebung sowohl von der Geschwindigkeit als auch von der Bewegungsrichtung ab, d.h. vom Winkel zwischen Signalausbreitungsrichtung und Geschwindigkeitsvektor des Empfängers.

Wenn der Empfänger eine Dopplerverschiebung des reflektierten Signals auswertet, kommt er unweigerlich zu einer falschen Geschwindigkeit, da der Einfallwinkel des Signals nicht der ist, den er aufgrund der Position des Satelliten erwartet.

Vielleicht liegt das Mißverständnis daran: entscheidend ist die Einfallsrichtung des Signals und nicht die, unter der es der Sender emittiert hat. Bei unreflektierten Signalen sind beide gleich, bei reflektierten sieht es anders aus.

Herzliche Grüße,
Bernhard

Zitat

das Problem der reflektierten Signale ist, daß sie nicht aus der Richtung kommen, aus der sie der Empfänger erwartet.

Gibt es dazu auch eine fundierte Quelle, die belegt, wie der Empfänger die Richtung zum Satelliten berechnet?

Zitat

Der Empfänger bekommt ein Signal eines Satelliten. Er kennt seine eigene Position und die des Satelliten. Damit kennt er die Richtung, aus der ein unreflektiertes Signal kommt.

Woher sollte der Empfänger wissen aus welcher Richtung das Signal kommt?

Zitat

Nun hängt der Dopplereffekt, d.h. die Größe der Frequenzverschiebung sowohl von der Geschwindigkeit als auch von der Bewegungsrichtung

Das ist meiner Meinung nach nicht korrekt ausgedrückt. Die Frequenzverschiebung hängt von der Relativgeschwindigkeit ab. Und dabei ist die Bewegungsrichtung egal, weil sie schon in die Relativgeschwindigkeit eingerechnet ist.

Zitat

Wird aber das Signal irgendwo reflektiert, kommt es in Wahrheit aus einer anderen Richtung. Diese Richtung kennt der Empfänger nicht - dazu bräuchte es eine Richtantenne.

Eben, da der Empfänger keine Richtantenne hat, kann er weder die Richtung des reflektierten Signals, noch die Richtung des ursprünglichen Signals kennen. Was er ja auch nicht braucht, und daher hat er ja auch keine Richtantenne.

Meiner Meinung nach ist diese ganze Richtungsgeschichte völlig unwichtig. Der Empfänger erwartet das Signal nicht aus einer bestimmten Richtung, er erwartet, sofern ein FIX vorliegt, das das Signal in einem bestimmten Zeitfenster mit einer bestimmten Frequenz eintrifft.

mfg
JLacky

@JLacky: Du hast leider Null Ahnung von der dem Dopplereffekt zugrunde liegenden Physik.

Lies bitte den entsprechenden Abschnitt in wikipedia. Danach hast Du die Physik zwar immer noch nicht verstanden, aber wenigstens hast Du es Schwarz auf Weiß.

http://de.wikipedia.org/wiki/Dopplereffekt

Im Falle elektromagnetischer Wellen ist der Relativistische Dopplereffekt relevant. Hier gibt es aufgrund der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit auch den sog. Transversalen Dopplereffekt. Bei klassischen Wellen, z.B. Schallwellen würde nur ein Relativbewegung in Einfallsrichtung zu einer Frequenzverschiebung führen.

Die entscheidende Formel ist die Nr. 10. Dort gibt es zwei Parameter: die Geschwindigkeit v und der Winkel alpha. Wenn ich alpha nicht kennt, kann ich aus der Formel v nicht berechnen (die anderen Größen kennt bzw. mißt der Empfänger).

Zitat

@JLacky: Du hast leider Null Ahnung von der dem Dopplereffekt zugrunde liegenden Physik.

Ah, Du hast es gemerkt. Ich brauche auch gar keine Ahnung zu haben, dafür haben wir ja Dich hier.

Daher habe ich Dich ja auch gefragt, woher weiss das GPS-Gerät die Richtung zum Satelliten, wenn es keine Richtantenne hat?. Aber leider kannst Du Deine eigenen Aussagen wohl nicht belegen. Irgendwelche kryptischen Formel zitieren, ist brotlose Kunst. Erkläre es doch mal mit einfachen Worten, so das 99% der User hier es verstehen.

mfg
JLacky

Hi,
wenn wir mal den Unterschied zwischen elektromagnetischen Wellen und
Schallwellen weglassen, würde ich das eigentlich so verstehen:

Angenommen ich höre nur auf einem Ohr und stehe auf der Straße während
sich ein Polizeiauto mit Martinshorn nähert, dann kann ich anhand der
Tonhöhenverschiebung erkennen, ob es sich mir nähert oder sich von mir
entfernt. Leider kann ich aber die Richtung nicht bestimmen, da ich ja nur
auf einem Ohr höre. Mit ein wenig Übung könnte ich aber schätzen, wie
schnell es sich nähert oder entfernt.
Mit zwei Ohren könnte ich zusätzlich die Richtung bestimmen aus der das Signal kommt.

Die gleiche Situation jetzt in einer Wohnung. In einem Nebenraum ist das
Fenster offen und ich kann in dem Raum in dem ich mich befinde alles
hören, was draußen passiert. Wenn sich jetzt das Martinshorn ertönt, dann
kann ich immer noch erkennen, ob es sich nähert oder entfernt, obwohl das
Signal mehrfach innerhalb der Wohnung reflektiert wird.
Das Bestimmen der Richtung wird in diesem Falle mit zwei Ohren jedoch
fehlerhaft sein, da ich das Signal in Richtung der offenen Zimmertür, die
zum Nachbarraum führt zuordnen werde.

Im übertragenen Sinn auf das Thema hier müsste ich allerdings im ersteren
Falle eher mit irrer Geschwindigkeit auf ein fast stehendes Polizeifahrzeug
zu rennen und im zweiten Fall sogar noch meine ganze Wohnung mit transportieren.....

So oder so ähnlich stelle ich mir das auch für einen GPSr vor:
Er hat nur ein Ohr (Antenne) und kann deshalb keinesfalls die Richtung
feststellen, aus der das Martinshorn (SAT-Signal) kommt.
Er kann anhand der Tonhöhenänderung (Frequenzverschiebung) aber sehr
wohl die Geschwindigkeit bestimmen.

Zitat

So oder so ähnlich stelle ich mir das auch für einen GPSr vor:
Er hat nur ein Ohr (Antenne) und kann deshalb keinesfalls die Richtung
feststellen, aus der das Martinshorn (SAT-Signal) kommt.

So sehe ich das auch, schöner Vergleich.

Zitat

Er kann anhand der Tonhöhenänderung (Frequenzverschiebung) aber sehr
wohl die Geschwindigkeit bestimmen.

Das GPS-Gerät kennt seine eigene Position, und es kennt die Bahndaten des Satelliten. Daraus kann es die Relativgeschwindigkeit zum Satelliten, und daraus wieder die Frequenzverschiebung berechnen. Kommt das Signal jetzt nicht mit der berechneten Frequenz an, bedeutet das, das sich das GPS-Gerät bewegt, und die Differenz aus der berechneten Frequenzverschiebung und der tatsächlichen Frequenzverschiebung ist der Anteil, der durch die Bewegung des GPS-Gerätes eingebracht wird. Aus dieser Differenz ergibt sich dann die Geschwindigkeit des GPS-Gerätes.

Natürlich bezieht sich diese Betrachtung nicht nur auf einen einzelnen Satelliten, sondern in dafür müssen mehrere Satelliten einbezogen werden, damit am Ende die Geschwindigkeit in der waagrechten Ebene ermittelt werden kann.

Das verfahren scheint so exakt zu funktionieren, das sich manche Chip-Hersteller zutrauen eine Genauigkeit von 0,05m/s für die Ermittlung der Geschwindigkeit anzugeben. Wenn ich sehe, das manche GPS-Empfänger eine Positionsdrift von 2m oder mehr von einer Messung zur anderen aufweisen, was ja dann einer Geschwindigkeit von mindestens 2m/s entspricht, dann wäre in diesem Fall die Dopplergeschwindigkeit um den Faktor 40 mal genauer wie die Geschwindigkeit aus der Positionsermittlung in der Trackaufzeichnung. Reife Leistung!

mfg
JLacky

Hi,
noch etwas, für mich, Neues: Heute hatte ich mit dem HCx zum ersten mal
einen Fix mit drei SATs, also einen 2D-Fix. Bisher wollte mein HCx um's
Verrecken nicht mit einer Positionsbestimmung mit weniger als vier SATs
beginnen. Das hat aber nur ein paar Sekunden gehalten, dann war es auch
schon wieder ein Fix mit mehr als drei SATs.
In Bewegung wollt es heute keinen Fix machen, erst als ich stehen geblieben
bin, hat es sich bequemt die SATs zu fixieren. Das kann aber viele Gründe
haben und morgen schon anders aussehen. Ich achte nicht so darauf, da ich
normalerweise einen stabilen Fix vor der Tour bei einer kleinen Zig....-Pause
abwarte.