Beiträge von chris1234

Ob man im erdbezogenen oder fahrzeugbezogenen Koordinatensystem rechnet spielt tatsächlich keine Rolle. Da es aber um den Logger geht, muss man zumindest die Kräfte betrachten, die der Logger misst und nicht die Kräfte, die zwischen Straßen und Reifen wirken. Auch wenn die in der Summe gleich sind, hat der Logger festgelegte Bezugsachsen und kann in jeder Achsrichtung auch nur die Komponenten erfassen, die in dieser Richtung auftreten.

Für die Berechnung spielt es keine Rolle, ob mit Kräften oder Beschleunigungen gerechnet wird, solange man sich an Newton mit F = m * a hält und nur die Bewegung interessiert. Die Beschleunigungsmesser messen zwar tatsächlich eine Kraft, die aber aus der Auslenkung einer Messmasse resultiert. Daher wird auch üblicherweise die Beschleunigung a = F/m angezeigt. Die tatsächliche Kraft hat zwar prinzipiell dieselbe Aussagekraft, ist aber schwieriger zu interpretieren. Mit einem Wert "9,81 m/s²" oder "1*g" kann man nun mal mehr anfangen, als mit "7,3 mN".

Verwirrend wird es aber, wenn man unklare Bezeichnungen wählt. Du schreibst:
"für Neigungswinkel > 0 wird der Kosinuswert < 1, also a > g !", und etwas später "Die Messwerte verringern sich mit dem Kosinus des Schräglagenwinkels", sagst aber nicht, in welche Richtung es geht!

Da wir mit Worten allein nicht weiterkommen, ist es sicher sinnvoll, sich ein Bild von der ganzen Sache zu machen.

Die linke Darstellung zeigt das Fahrzeug in Schräglage, die rechte ist nur die um den Schräglagenwinkel gedrehte Darstellung. Die Gleichungen gelten unabhängig davon, ob man das Gesamtfahrzeug mit seiner Masse betrachtet oder nur die Messmasse der Kraftsensoren. Es gibt einen Kraftsensor, der in Richtung der Fahrzeughochachse die Kraft FHoch misst und einen Kraftsensor, der in Richtung der Fahrzeugquerachse misst. In die Gleichungen muss man die Messmasse einsetzen, wenn man die Anzeige in Newton haben will, bzw. die Kräfte durch die Messmasse teilen, wenn man die Anzeige in m/s² haben will.

[Blockierte Grafik: http://www.mintelonline.de/Dokumente/Technik/Fahrwerk/Zweirad_Schraeglage.png]

Zitat von blue0711

Hier gehts wohl gerade um den theoretischen Rest, nicht ums fahren.

Völlig falsch. Hier geht es ja immer noch um Datalogging-Systeme. Mit einem guten Datalogger kann man halt einen fahren lassen und sieht hinterher genau, was dabei herausgekommen ist.

Da wir tatsächlich reichlich OT geworden sind, kann ein Moderator die Beiträge ab Nr. 37 mal in einen eigenen Thread ins Unterforum "Motorräder" verschieben. Da passt es besser.

@Bunav:
Du trennst die verschiedenen Koordinatensysteme nicht sauber.

Das Koordinatensystem des motorradfesten Messystems ist um den Schräglagenwinkel gegenüber dem erdbezogenen Koordinatensystem geschwenkt. Es ist üblich, die Bezeichnungen Hoch-, Quer- und Längsachse auf das fahrzeugeigene Koordinatensystem zu beziehen. Die Bezeichnungen Zentrifugal-, bzw. Zentripetalbeschleunigung beziehen sich auf das erdbezogene Koordinatensystem. Der Begriff Normalbeschleunigung ist ohne Angabe der Bezugsebene nicht eindeutig.

zu a) Nur der fahrzeugeigene Beschleunigungssensor für die Hochachse des Fahrzeugs registriert bei Schräglage eine Beschleunigungsänderung gegenüber der Geradeausfahrt. Registriert der fahrzeugeigene Querbeschleunigungssensor einen Wert ungleich Null, kippt das Fahrzeug und fährt nicht mit konstanter Schräglage.

zu b) Das Motorrad federt bei Schräglage ein, weil in Richtung der Fahrzeughochachse die Resultierende aus Zentrifugal- und Gewichtskraft wirkt. Da Zentrifugal- und Gewichtskraft senkrecht zueinander stehen, ist die Resultierende immer größer als die größte Teilkomponente, nämlich um den Faktor 1/(cos (Schräglagenwinkel))

zu c) Die Beschleunigung in Richtung der Fahrzeughochachse ist abhängig von der "Erdbeschleunigung" g, da diese eine Komponente der auf das Fahrzeug wirkenden Resultierenden ist. g ist die Normalbeschleunigung im erdbezogenen Koordinatensystem mit der Erdoberfläche als Bezugsebene. Es besteht eine feste Beziehung zwischen Schräglagenwinkel, Zentrifugal- und Gewichtskraft, weil nur bei dem Schräglagenwinkel = atan (Zentrifugalkraft / Gewichtskraft) = atan (Zentrifugalbeschleunigung / Erdbeschleunigung) eine Kurvenfahrt ohne Umkippen möglich ist.

Hausaufgabe zum nächsten Mal: Fertige eine Skizze eines Einspurfahrzeugs bei konstanter stabiler Kurvenfahrt an und trage die im Schwerpunkt wirkenden Einzelkräfte und die Resultierende ein. Gib für die Kräfte jeweils die Formel zur Berechnung an.

Bevor wir eventuell aneinander vorbeireden, sollten wir uns auf einheitliche Begriffe einigen.

Da das Messsystem fest mit dem Fahrzeug verbunden ist, bietet es sich an, die Bezeichungen Quer-, Längs- und Hochkraft auf die Fahrzeughauptachsen zu beziehen.

Beschränken wir uns bei dem Messsystem zunächst nur auf lineare Beschleunigungsmessungen, also auf Kraftmessungen und lassen Gyroskope oder andere Drehwinkelmessgeräte mal außen vor. Wird jeweils ein Beschleunigungsmessgerät pro Fahrzeughauptachse verwendet, erhält man bei Kurvenfahrt mit gleichbleibender Geschwindigkeit und Schräglage für die Quer- und Längsbeschleunigung den Wert Null. In Richtung der Hochachse wird die Beschleunigung a = g / cos (Schräglagenwinkel) angezeigt.

Nur wenn das Messystem keine Schräglage erfährt, z. B. in einem Auto, zeigt es die Radialbeschleunigung mit dem Querbeschleunigungssensor unmittelbar an und der Hochkraftsensor liefert wie bei Geradeausfahrt den Wert m*g. Ohne Lagestabilisierung ist es aber nicht möglich, das Messystem bei einem Einspurfahrzeug nicht mitschwenken zu lassen.

Will man die reale Bewegung eines Einspurfahrzeugs im Raum mit einem fahrzeugfesten Messsystem aufzeichnen, sind daher immer Drehwinkelmessgeräte notwendig, die ein mechanisches oder elektronisches Gyroskop enthalten.

Oder noch schlimmer: Er hat bis zur letzten Woche erfolgreich Kaffemaschinen verkauft!

Ah, ich dachte du öffnest GoogleMaps aus GoogleEarth heraus. Sorry, habe dann auch keine Ahnung.

@Bunav:
Bei einem Einspurfahrzeug muss bei Kurvenfahrt eine Schräglage gefahren werden, so dass die Resultierende aus Zentrifugal- und Gewichstskraft durch den Reifenaufstandspunkt geht. Andernfalls kippt das Fahrzeug in die Kurve (zu viel Schräglage), bzw. aus der Kurve heraus (zu wenig Schräglage). Bei einem Fahrzeug mit unendlich dünnen Reifen verläuft die Resultierende dann genau in Richtung der Fahrzeughochachse. Ein mit dem Fahrzeug verbundenes Messsystem registriert auch nur diese Resultierende. Ein am Fahrzeug befestigtes Pendel zeigt keine Schräglage an, eine auf der Sitzbank liegende Kugel rollt nicht herunter. Es treten keine Kräfte quer zur Fahrzeughochachse auf, sondern nur in Richtung der Hochachse - das Fahrzeug und alles, was sich darauf befindet, wird "schwerer".

Ein realer Reifen ist natürlich nicht unendlich dünn. Je breiter der Reifen, desto größer muss die Schräglage sein. Durch die Reifenbreite spielt auch die Schwerpunktshöhe eine Rolle. Je niedriger der Schwerpunkt, desto größer muss die Schräglage sein. Der Effekt ist bei den üblichen Reifenbreiten nicht besonders groß, er liegt ungefähr im Bereich von maximal 5° bei relativ großen Schräglagen. Dadurch entsteht eine geringe Kraft quer zur Fahrzeughochachse. Ein mit dem Fahrzeug verbundenes Messsystem registriert eine geringe Querkraft woraus mit der gemessenen Geschwindigkeit eine viel zu kleine Schräglage und ein viel zu großer Kurvenradius errechnet werden würde.

Um ein Dead Reckoning mit einem Zweirad zu ermöglichen, muss man daher die Winkeländerung eines Gyros, dessen Drehachse mit der Fahrzeughochachse zusammenfällt und zusätzlich Querkraftsensoren auswerten. Zusätzlich erschwert wird das Dead Reckoning bei einem Motorrad noch dadurch, dass die Geschwindigkeitsmessung bei Kurvenfahrt nicht mehr zuverlässig funktioniert, weil der dynamische Abrollumfang des Reifens in Schräglage spürbar kleiner ist als bei aufrechter Fahrt. Insgesamt eine ziemlich aufwändige Sache im Vergleich zu einem Zweispurfahrzeug.

@Joern_Weber:
Du hast natürlich recht, wenn es nur um die normale, von Menschen betriebene Trackauswertung/-betrachtung geht. Wenn man die Auswertung benötigt, um Rückschlüsse auf inkrementale Fahrzeugbewegungen zu ziehen oder eine Steuerung, bzw. Regelung zu verwirklichen, muss man zusätzlich immer noch eine Plausibilitätsüberwachung ausführen und Messwerte verwerfen die nach menschlichem Ermessen unmögliche Fahrzeugbewegungen bedeuten. Sonst könnte es ziemlich eindrucksvolle Fahrmanöver geben wenn die Regelung versucht, die Bewegung zu korrigieren. Aber das ist tatsächlich schon eine etwas spezielle Anwendung (die aber in Fahrzeugen heutzutage schon alltäglich ist).

Zu den Loggern, bzw. Empfängern: Ich muss mal versuchen, mich etwas schlauer zu machen, was bei Garmin zwischen Empfänger und dem Navigationsprogramm passiert, aber wahrscheinlich wird man da kaum ausreichende Informationen bekommen und ebenso wahrscheinlich wird Garmin auch die Möglichkeiten eines PNA nutzen und eine einfachere und daher für meine Überlegung unbrauchbare Variante der Datenübergabe verwenden. Mit einem PDA ist das Leben in der Beziehung schon deutlich leichter.

In GoogleEarth kannst du die Wegpunkte auch löschen, dann bleibt die Linie immer noch erhalten. Zur Not die Datei nochmal speichern und erneut in GoogleEarth öffnen.

Zitat von Joern_Weber

Genau hier gehen unsere Meinungen auseinander.

Nein, das glaube ich nicht. Einfach deshalb, weil ich keine Vergleichsergebnisse habe und mir deshalb noch keine feste Meinung gebildet habe. Aber eine kontinuierliche Positionsbestimmung durch Auswertung mehrerer Empfänger unterliegt ja immer noch den absoluten Fehlern jedes einzelnen Empfängers. Wenn alle Empfänger über einen Zeitraum mehrerer Messungen "zufällig" jeweils alle den gleich großen Fehler haben, wird auch der gefilterte Track eben diesen Fehler aufweisen, der im Falle des GPS ja ziemlich groß sein kann. In der Praxis wird sich sicher ein kleinerer mittlerer Fehler einstellen, aber der nicht feststellbare absolute Fehler kann sehr groß werden.

Bei jeder Filterung, also auch beim Kalman-Filter kommt als besonderes Problem noch dazu, dass man zunächst Grenzwerte definieren muss. Einerseits, wie "glatt" die aufgezeichnete Kurve sein soll und andererseits, welche Extremwerte in dem System auftreten können. Wird der Filter nicht auf die realen Bewegungsverhältnisse abgestimmt, geht entweder einiges an wichtigen Informationen verloren oder es wird Datenmüll produziert. Das gilt natürlich auch für Beschleunigungsmesser und Gyros, deren Vorteil liegt einfach in der höheren Grundgenauigkeit des Sensors, so dass eine schlecht angepasste Filterung weniger Auswirkungen hat.

Allerdings relativiert sich das Problem insofern, als dass man üblicherweise entweder einen möglichst guten Track haben will oder eine möglichst genaue Bewegungsanalyse in einigen wenigen Punkten. Im ersten Fall hätte ich ein hohes Vertrauen in die Multiplexauswertung, im zweiten Fall eher in die Auswertung einer Inertialsensorik.

Zum Empfängeraustausch:
So richtig habe ich mich damit noch nicht beschäftigt. Ich bin bisher davon ausgegangen, dass immer der Empfänger auch die Auswertung übernimmt und dann fertig aufbereitete (Positions-)Daten in einem weitestgehend standardisierten Format (NMEA) an das weiterverarbeitende Gerät, also das Navigationsprogramm übergibt. Aber je mehr ich darüber nachdenke, desto mehr komme ich zu dem Schluss, dass es mit der Standardisierung nicht allzuweit her sein kann. Ich glaube, ich muss einfach mal ein inniges, elektromechanisch/elektronisch geprägtes Zwiegespräch mit meinem alten Streetpilot führen.

@heinzjb:

Die kleinen Patch-Antennen haben immer einen Verstärker, also auch die auf der Comkor-Seite. Die Stromaufnahme liegt typischerweise bei 20 mA bis 40 mA. Genaueres erfährt man aber nur aus dem Datenblatt.

In der Adresssuche geht auch die deutsche Postleitzahl anstelle des Ortsnamens.

Irgendwie bin ich mir auch nicht ganz sicher, ob man vor Google langsam gesunde Angstgefühle entwickeln muss oder ob es dafür nicht schon längst zu spät ist.

Der Preis, den man für die rasante Entwicklung Googles zahlen wird, ist zwar weitestgehend unklar, aber auf jeden Fall höher als der, für die Unterstützung des OSM, selbst dann, wenn man den Zeitfaktor mit einbezieht.

@Joern_Weber:
In den Gerätebeschreibungen der Kenwood-Geräte (= Garmin GVN 53) taucht der Hinweis auf, in ähnlicher Form auch auf deren Homepage, dort heißt es: "Das Kernstück dabei bildet der GPS-Empfängers SiRF Star III, der dank der schnellen und präzisen Positionsbestimmung auf den „Speed Pulse“ verzichten kann". Wo ich den ähnlichen Hinweis bei Garmin gelesen habe, weiß ich nicht mehr. Der Vorgänger (GVN 52) hatte noch den Phasetrac + Gyro). Das unterstützt jedenfalls meine Meinung, dass man bei Garmin rigoros versucht, sich einer Weiterentwicklung auf dem Sektor der Fahrzeugnavis nicht nur zu verweigern, sondern durch konsequentes, bewusstes Verschlechtern der bestehenden Gerätepalette den Standard des Marktangebots möglichst zu drücken.

Das Angebot an Empfängern mit Dead Reckoning ist zugegebenermaßen nicht besonders groß. In der Billigklasse der Navis kann ich den Verzicht ja noch verstehen, kostet der Empfänger mit Dead-Reckoning-Fähigkeit bei u-blox immerhin 50 Euro mehr. Das Gyroskop und eine Temperaturkompensation kommen dann noch dazu. Aber in der Preisklasse über 1000 € für das Komplettsystem ist das nur ein schlechter Witz und Volksverdummung.

Die MaxQData-Logger haben übrigens auch "nur" maximal 10 Hz für das GPS. Für die Beschleunigungs- und Gyromessung wird mit maximal 100 Hz gemessen und nur für die anderen Kanäle lassen sich 500 Hz realisieren. Das lässt sich z. B. für die Aufzeichnung bestimmter Motor- oder Fahrwerksdaten mit zusätzlicher Sensorik nutzen. Die hohe Samplingrate geht aber auch zu Lasten der anderen Kanäle, die dann nur noch mit einer geringeren Samplingrate arbeiten.

Das Multiplexen mehrerer Empfänger ist zwar eine interessante Methode, wird aber die Messgenauigkeit nur im günstigsten Fall erhöhen, da ja jeder Empfänger für sich immer noch nur die normale Genauigkeit aufweist. Aber im günstigsten Fall wird man mit einem guten Glättungsalgoritmus schon ganz gute Ergebnisse erzielen. Im Fahrzeugsektor bringt das aber nur einen eingeschränkten Gewinn, weil hier die Gier-, Wank- und Nickraten von großem Interesse sind, die man mit Gyros quasi kostenlos dazubekommt. Will man das mit GPS-Empfängern realisieren, müsste man ja mit mindestens drei synchronisierten Empfängern arbeiten, die im Fahrzeug einen möglichst großen Abstand haben.

Zum Rumbasteln im Hobbybereich halte ich die u-blox Varianten mit der dazugehörigen Entwicklungsumgebung aber schon für ganz interessant. Der Speedbox kann man damit schon Paroli bieten, was Leistungsfähigkeit und Preis angeht.

Was mich in dem Zusammenhang interessiert, ist die Frage nach der Übergabe der NMEA-Daten aus dem Empfänger an das eigentliche Navi, also ob es prinzipiell möglich ist, den Empfänger aus einem Navi durch einen anderen Empfänger/Logger zu ersetzen. Da die Logger oft ziemlich leicht und gut zu konfigurieren sind, müsste es doch eigentlich möglich sein, dem Navi nur die Standard-NMEA-Daten zu übergeben. Ein Quest mit Dead-Reckoning fürs Moped oder wenigstens mit einem neuen Multipath-Empfänger, wäre für mich schon ein Knaller. Bei den Preisen, die für aktuelle Logger verlangt werden und deren Baugröße eigentlich ziemlich interessant.

@BRotondi:
Die Einschränkung auf Pkws und Lkws bezieht sich nur auf die Driftbox und die Performancebox. Das liegt daran, dass die Geräte die Bewegung im Raum durch Beschleunigungssensoren berechnen und mit dem GPS-Signal korrigieren. Wenn man aber nur die Beschleunigung in einer Ebene misst, kann man nicht ermitteln, ob das Fahrzeug mit Schräglage durch die Kurve fährt. Die Beschleunigung des fest am Fahrrad oder Moped montierten Geräts ist bei Kurvenfahrt in Querrichtung des Geräts gleich null, das System "glaubt" also, dass es geradeaus geht. Damit ist der Wert völlig nutzlos und es bleibt nur noch die GPS-Information, die für den gedachten Einsatzzweck aber auch bei 10 Hz noch zu ungenau ist.

@Joern_Weber:
Im Prinzip hast du natürlich recht, aber mir ist ein Messsystem lieber, das so wenig wie möglich auf externe Systeme angewiesen ist. Daher ist mir auch das Prinzip lieber, das GPS nur als Korrekturwert zu verwenden. Für den Fußgängerbereich trifft das ganz sicher nicht zu, weil man dort mit der Beschleunigungsmessung einfach nur viel zu viel Datenmüll produziert. Da sind die neuen Empfängergenerationen ein echter Fortschritt. Im Bereich der Fahrzeugnavigation und der Fahrzeugdatenlogger halte ich die neuen Empfänger für ziemlich überflüssig. Ein alter Phasetrac mit Dead Reckoning über einen Geschwindigkeits- und drei Beschleunigungssensoren ist durch einen neuen Empfänger praktisch nicht mehr zu verbessern. Aber auch hier gilt wieder "keine Regel ohne Ausnahme". Wenn die Geschwindigkeit schwierig zu messen ist, ist ein guter GPS-Empfänger natürlich schon von Vorteil, weil er dann diesen Part übernehmen kann.

Absurd wird es für mich allerdings, wenn Garmin bei seinen neueren Festeinbauten damit wirbt, dass es ein Vorteil der neuen SirfStar ist, dass kein Geschwindigkeitssignal mehr notwendig ist. Der Entfall des Dead Reckoning bei Navis für Straßenfahrzeuge ist an Blödsinnigkeit meiner Meinung nach kaum zu überbieten. In der nächsten Generation der Navis könnte man ja auch auf den GPS-Empfänger verzichten. Vorteil: Keine Antenne mehr notwendig.

Back to Topic:
Hast du einen Link für die hochfrequenten GPS-Empfänger?

@Joern_Weber:
Die Logger sind nur für Pkws und Lkws interessant, weil sie meines Wissens nach für das Dead Reckoning nur zwei Achsen auswerten. Die dritte Achse wird nur als Messwert angezeigt.

Für Fußgänger und Zweiradfahrzeuge muss man noch etwas mehr investieren. Da liefert 2d-Systems aber etwas passendes, weil die alle drei Achsen für das Dead Reckoning erfassen und somit bei Schräglage des Fußgängers oder Zweirads in Kurven auch noch funktionieren.

Systeme, die nur zwei Achsen beim Dead Reckoning erfassen, liefern unsinnige Werte bei Schräglage in Folge der Zentrifugalkräfte. Alle Systeme arbeiten primär mit den Beschleunigungsmessern und nutzen das GPS nur für Stützwerte. Die Dead-Reckoning-Erfassungsrate liegt typischerweise bei 40 Hz und mehr.

Wer also als Fußgänger auch bei erhöhter Marschgeschwindigkeit ein cm-genaues Log braucht, kann sich mit dem System körperlich und finanziell verausgaben. Ich kenne 2d-Systems aus der Fahrzeugtechnik, da funktioniert es wirklich unglaublich gut.

@heinzjb:
Die Patch-Antennen haben immer einen Verstärker, wenn sie über ein Kabel angeschlossen werden, sind also aktiv. Passive Antennen verwendet man nur, wenn sie unmittelbar am Gerät angebracht sind.

Bezüglich der Spannungen für aktive Antennen:
Soweit ich weiß, benötigen ältere Antennen immer mindestens 5 V. Die 3-V-Technik kam erst etwas später und seit einigen Jahren gibt es Geräte (z. B. das Quest), die nur maximal 3 V liefern. Ich habe von meinem Streetpilot III noch eine aktive Patch-Antenne, die 5 V benötigt und die am Quest gar nicht funktioniert, am Streetpilot aber einwandfrei.

Die 3-V-Antennen arbeiten aber auch an alten Geräten, die 5 V liefern, weil in den Antennen eine Spannungsstabilisierung vorhanden ist. Die heute erhältlichen Antennen benötigen wohl immer 3 V, wenn kein anderer Spannungswert angegeben ist.

Die LED kannst du abklemmen, sie ist für die Funktion nicht notwendig. Mir ist aber ein Spannungsregler einer relativ billigen Schaltung an Dauerplus unsympathisch, weshalb ich ihn immer abschaltbar anschließen würde, also über Kl. 15 (Zündung an) oder über einen zusätzlicher Schalter. Auch mit einem Ampere Strom, den die Sicherung zulässt, kann man ein Moped abfackeln.

Bist du sicher, dass das GPS III 1,5 V Phantomspannung liefert? Dafür gibt es meines Wissens nach keine Antennen. Mein alter Streetpilot liefert jedenfalls 5 V. Dürfte in diesem Fall aber egal sein, da die GPS-III-Antenne, soweit ich weiß, keine Aktiv- sondern eine Passiv-Antenne ist und daher keine Spannungsversorgung benötigt.

Die mps-Dateien sind eine uralte Garmin-Version, die vom gdb-Format abgelöst wurde. MapSource kann das mps-Format seut etlichen Versionen nicht mehr lesen.

dxf-Dateien sind AutoCAD-Dateien, die als Austauschformat zwischen verschiedenen Programmen zur Kartenerstellung genutzt werden.

CNE = CityNavigatorEurope
RMU steht für Retail-Map-Update
Sub-Assy ist entweder ein neues Schimpfwort oder bedeutet einfach, dass es sich um eine Untergruppe der Kartenwerke handelt.

Im Klartext: Das ist einfach eine ganz normale Update-DVD.