Schnelles GPS oder schnelles Boot?

[Petermännchen]

Ja, meines fragt auch 12 Satelliten ab.
Deren Emfangsqualität kann ich nachsehen, einige davon sind recht schwach.

Gruß

Peter

[tritonnavi]

Einige müssen sogar schwach sein, weil sie gerade am Horizont verschwinden oder auftauchen. Das ändert sich auch innerhalb kürzer zeit, da die ja um die Erde kreisen.
Mindestens 4 sollten bei genauen Messungen aber schon stärker zu empfangen sein. Und die sollten dann auch möglichst nicht zu eng zusammenstehen (Wird bei den meisten GPS grafisch dargestellt).

Normalerweise liefern GPS aber auch Zahlenwerte für die gesamte Empfangsqualität, dann braucht man die Grafiken nicht selbst interpretieren.
Gruß
tritonnavi

[Christo Cologne]

...wichtig ist glaube ich auch, das die Altitude richtig, also auf Null gestellt ist - oder?

[Petermännchen]

Mach mal auf deutsch. Is das wie früher der Weissabgleich bei digicams?

Gruß

Peter

[tritonnavi]

zumindest ähnlich...
Altitude ist die Höhe.
Die Höhe kann man, jedenfalls bei GPS die ich kenne, bei gutem Empfang nicht einstellen und bei schlechtem Empfang kann man generell keine genauen Angaben erwarten.

Außerdem wäre auch bei schlechtem Empfang die Nullstellung der Höhe meistens falsch, weil sich wohl kaum eine GPS-Antenne exakt auf Höhe Null, Version WGS 84, befindet.

Versuch einer einfachen Erklärung:
Das GPS-System hat eine eigene "Vorstellung" von der Erdoberfläche. Diese heißt WGS 84 und ist ein Ellipsoid (die Erde ist ja doch keine Kugel...) mit bestimmten Maßen.

Jeder Punkt direkt auf der Oberfläche des Ellipsoiden hat für das GPS die Höhe Null. Diese Höhe unterscheidet sich an fast jedem Ort der Erde von der tatsächlichen Höhe Null vor Ort (Auch auf Seekarten).
Daher zeigt das GPS auch meistens Abweichungen von Null an, obwohl sich die GPS-Antenne praktisch fast auf der Wasseroberfläche (kleine Boote) befindet.

Wenn das GPS nur 3 Satelliten (Bei Garmin heißt das 2-D-Navigation) ausreichend empfängt und trotzdem schon eine Positionsbestimmung (plus Geschwindigkeit usw.) erfolgen soll, verwendet das Gerät einen Trick:
Es tut so, als wenn es sich direkt auf dem Ellipsoiden befindet. Es unterstellt also die Höhe Null. Dadurch steht der Abstand vom Erdmittelpunkt fest, und eine Positionsberechnung kann erfolgen.

Wenn sich die GPS-Antenne tatsächlich weiter von dieser Höhe Null weg befindet (z.B. auf einem Berg), stimmt die Position nicht mehr, weil eben die eine Berechnungsgrundlage (die angenommene Höhe) fehlerhaft ist.
Dies kann man bei einigen GPS-Geräten ausgleichen, in dem man die bekannte, korrekte Höhe in das GPS-Gerät eintippt. Aber wer kennt schon die exakte Höhe, gem WGS 84, auf einer Bergwanderung, wenn er nur Karten hat, die ein anderes Kartendatum zur Grundlage haben?

Komplett arbeitet das GPS-Gerät erst mit 4 gut empfangbaren Satelliten (Garmin: 3D-Navigation). Erst mit 4 Satelliten wird auch die Höhe über dem Ellipsoiden selbstständig berechnet und kann dann, jedenfalls bei den Geräten die ich kenne, (logischerweise) nicht mehr per Hand verstellt werden.
Nur in diesem Zustand können daher auch genauere Angaben des GPS erwartet werden.

Gruß
tritonnavi

[Christo Cologne]

Peter,

wasist eigentlich aus deinem High-Speed-GPS geworden?

[Chippy]

Moin ihr Teerjackens,
wie es sich so trifft, habe ich mich gestern mit einem alten Freund über dies Thema unterhalten.
Nach Wälzen aller verfügbaren Quellen und Active Sync unserer Gehirne kamen wir zu folgendem Ergebnis (und geben es mal dem Forum zur Prüfung weiter) :

Sobald man steht - oder bei manchen GPessen sehr langsam fährt - scannt das Gerät automatisch das Firmament nach irgendwelchen Satelliten, die in der Zwischenzeit wohl ´aufgegangen´ sein mögen.
Die verschiedenen Signale, die sich ja dauernd in der Stärke ändern, bringt das Gerät in Beziehung zueinander und berechnet die Position dabei neu.

Er folgt dabei der evolutionären Denkweise unserer Frauen, dass nur das Stärkste auch das Beste ist.

Die - sehr schnell ablaufenden Neuberechnungen kommen dabei zu - wenn auch geringfügig - verschiedenen Positionen.
Diese Unterschiede interpretiert das Gerät als zurückgelegte Distanzen.
Diese Distanzen fügt er den vorher berechneten Distanzen hinzu und kommt dadurch zu ungenauen Geschwindigkeitsangaben.

Da diese (scheinbar) geringfügig zurückgelegten Distanzen meist kleiner sind als der Fehlerkreis (Streukreis) des Gerätes, zeigt es das natürlich nicht graphisch als ´Ruckeln´ an.
Aber der Wert der FÜG ändert sich und wird verfälscht.

Daher der Name.

Hier stehe ich und kann nicht anders. Gott helfe mir.

Gruß Rolf

[tritonnavi]

Hallo Rolf,
das GPS scannt den Himmel ständig (nicht nur bei Stillstand oder sehr langsamer Fahrt) nach neuen Satelliten ab, die gerade "aufgegangen" sind.

Wenn dem nicht so wäre, würde das GPS spätestens nach ein paar Stunden permanenter Bewegung nichts mehr berechnen können. Die am Anfang benutzten Satelliten sind ja auch irgendwann "untergegangen" bzw. schlecht empfangbar.

Stell dir mal vor, was, wenn dem nicht so wäre, einem KFZ-Navigationsgerät in der Innenstadt passieren würde. Dort gehen ständig Satelliten unter (meistens hinter Häuserschluchten) und der GPS empfängt auf einmal andere Satelliten. Wenn das nicht permanent und auch bei schnellerer Bewegung so wäre, würde innerhalb von ein paar Minuten nach Fahrtantritt nichts mehr gehen.

Die Genauigkeit einer Position hängt nicht direkt mit der Berechnungsgeschwindigkeit des GPS-Empfängers zusammen.

Von der Berechnungsgeschwindigkeit hängt eigentlich nur das "Alter" der Position ab.

Die Position wird zusammenhängend mit den parallel zur Verfügung stehenden Daten berechnet. Normale Empfänger schaffen dies, inkl. der Ausgabe an die NMEA-Schnittstelle, in immer unter einer Sekunde.
Somit kann immer nur die Position von vor ca 1 Sekunde angezeigt werden.

Die Genauigkeit hängt von anderen Umständen ab (z.B. Winkel der verwendeten Satelliten zueinander, unterschiedliche Signallauf geschwindigkeiten durch unterschiedliche Luftschichtung usw.)

Ein GPS-Gerät könnte überhaupt nicht annähernd so schnell rechnen, wie es nötig wäre, wenn die Werte aller 4 Satelliten nicht parallel zu Verfügung stünden.
Der Fehler wäre dann nicht nur ein kleines Ruckeln! Navigation wäre mit so einer Methode bei Signalen, die annähernd mit Lichtgeschwindigkeit laufen, praktisch nicht möglich.

Abschätzung der Größenordnung:
Wenn der Rechner (GPS) für nur e i n e Berechnung eine hunderttausendstel Sekunde brauchen würde, wäre schon ein Fehler in der Berechnung des Abstands vom Satelliten von 3000 m vorhanden. Ein normales GPS-Gerät kann aber nicht mal so schnell rechnen.

gruß
tritonnavi

[Chippy]

Moin Tritonnavi,
jo, wenn Du mi dat so verklohrst, denn is dat wohl doch ne so as wi dat dacht hebbt.
Man blots:
Wieso zappelt mien Auto GPS, wenn he steiht, so alle poor Sekundens oder Minutens woanners hen? 0der he dreiht de Vorausrichtung van den Auto. Dorbi steiht dat Ding innen Carport?
Wat gifft dat dor denn vör´n Erklärung vör?
Segg mi dat mol.
Wenn dat eener weet denn büst Du dat doch woll!.
Gruß Rolf

[tritonnavi]

Hallo Rolf,
ick will dat mol versöken:

Das mit dem „Zappeln“ der Werte bei Stillstand des GPS kommt hauptsächlich durch die Ungenauigkeit, die System bedingt vorhanden ist.

Es ist ja nichts statisch an dem Gesamtsystem GPS.
Die Satelliten düsen mit über 5000kn um die Erde und die Erde dreht sich zusätzlich auch nicht gerade langsam um sich selbst.

Jetzt sitzt so ein anspruchsvoller Mensch mit seinem 150Euro-GPS am Steg und wundert sich, dass die Position „nur“ in einem 10m-Kreis bleibt.
Wenn er morgens seinen GPS anwirft und einen Track aufzeichnen lässt, stellt er sogar fest, dass die Positionsabweichung zuerst noch größer ist und sich erst nach einiger Zeit „beruhigt“.

Was ich damit sagen will:
In dem Gesamtsystem mit diesen riesigen Relativgeschwindigkeiten zwischen den Komponenten (Satelliten zu GPS-Empfänger) und minimalen Unterschieden in der Signallaufzeit, reichen Kleinigkeiten, um eine Abweichung von ein paar Metern auf der Erdoberfläche zu erhalten.

Wir nutzen ja nur die Consumer-Variante des GPS.
Unsere Geräte können z.B. nicht berechnen, um wieviel sich die Signallaufzeit durch Brechung (GPS-Signale haben ja quasi optische Eigenschaften) in der Ionosphäre verlängert. Die Ionosphäre hat auch nicht überall die gleichen Eigenschaften. Durch die große Geschwindigkeit der Satelliten, sind ständig leicht veränderte Schichten unserer Atmosphäre zwischen deinem GPS und dem Satelliten.

Und dies musst du dir bei 4 Satelliten vorstellen, die alle an unterschiedlichen Standorten zur gleichen Zeit sind. Die Fehler können sich aufheben, aber auch addieren.
Allein nur durch diesen Effekt, ist die Genauigkeit begrenzt.

Die militärische Variante nutzt z.B., im Gegensatz zur Einfachvariante des GPS, 2 unterschiedliche Trägerfrequenzen, mit deren Hilfe sich dieser Fehler berechnen und somit minimieren lässt.

Normalerweise ist die Änderungsgeschwindigkeit der Position recht langsam, so dass im Stand merkwürdige Werte für FüG und KüG angezeigt werden, die bei etwas höherer Geschwindigkeit aber kein Rolle mehr spielen. Das war sogar zu den Zeiten so, als das Zivil-GPS noch mit künstlich verschlechterten Signalen leben musste.
Die Position „eierte“ zwar durchschnittlich im ca 100m-Kreis, die Geschwindigkeitswerte waren aber fast genauso brauchbar wie heutzutage (wie heute, ab einer gewissen Mindestgeschwindigkeit!).

Unsere GPS berechnen FüG und KüG aus den Unterschieden der aufeinander folgenden Positionen. Professionelle GPS können ihre Geschwindigkeit mit dem Doppler-Effekt berechnen, was genauer sein soll.

Als Gegenmaßnahmen verwenden einige GPS z.B. Dämpfungen. Geschwindigkeits- und Richtungsänderungen werden nicht direkt (jede Sekunde) weitergegeben, sondern langsam mit einer gewissen Einwirkzeit.

Neuere GPS (meisten SIRF 3, o.ä.) haben die sogenannte Static Navigation:
Die Schalten die Werte für FüG und KüG bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit (meistens so 3-4km/h) einfach ab bzw. zeigen dann FüG = 0 und KüG = letzter Wert.

Für Autofahrer genau das Richtige.
Für Segelbootfahrer und Wanderer eher nicht so gut.

Damit muss man wohl leben.
Gruß
tritonnavi

[Chippy]

Moin Tritonnavi,
ich gläuf, nu hebb ick dat all.
Danke för de Möh, de Du Di mokt hest.
Bist´n fixen Dutt!!.
Gruß Rolf

[xana]

Zitat von Petermännchen

Ja, meines fragt auch 12 Satelliten ab.
Deren Emfangsqualität kann ich nachsehen, einige davon sind recht schwach.

Gruß

Peter

ist das mit deiner Geschwindigkeit jetzt geklärt?

Bei meinem Gerät kann man bei den Einheiten folgendes wählen


Landmeile - metrisch - Nautisch - Yard

Für die Anzeige von Seemeilen muss man Nautisch auswählen!

Grüße
Xana

[Seestern]

Zitat von tritonnavi

[...]
Neuere GPS (meisten SIRF 3, o.ä.) haben die sogenannte Static Navigation:
Die Schalten die Werte für FüG und KüG bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit (meistens so 3-4km/h) einfach ab bzw. zeigen dann FüG = 0 und KüG = letzter Wert.

Für Autofahrer genau das Richtige.
Für Segelbootfahrer und Wanderer eher nicht so gut.

Damit muss man wohl leben.
Gruß
tritonnavi

Diese Funktion ist übrigens (zumindest im Chipsatz) abschaltbar - vorausgesetzt, der SW-Hersteller hat dafür auch eine anwender-bedienbare Funktion geschaffen.

Die Genauigkeit hängt u.a. auch noch davon ab, wielange das GPS schon eingeschaltet ist, denn:
Das GPS macht letztendlich nichts anderes, als die Signale der Satelliten, die _deren_ Position und die Uhrzeit der Aussendung enthalten, in Entfernungen zu diesen Satelliten umzurechnen und aus diesen Entfernungen den einen Punkt zu bestimmen, an dem es sich vermutlich aufhält.
Die (in Sachen Lichtgeschwindigkeit maßlos ungenaue) Quartzuhr im Empfänger führt erstmal zu um einige 100, vielleicht 1000m falsche Entfernungsangaben. Da es aber bei 3 Satelliten nur genau zwei Positionen im Raum gibt (und einer davon ist wahrscheinlich nicht auf der Erdoberfläche oder in der Nähe davon), kann der Empfänger aus der Abweichung und den Signalen der weiteren Satelliten die Ungenauigkeit seiner Uhr errechnen und korrigieren.

Ich bin übrigens noch keineswegs davon überzeugt, dass die GPS-Ungenauigkeit zu ein paar Knoten Abweichung in der Geschwindigkeit geführt haben soll.
Ich verwende ein ALAN MAP 500 (SIRF-II) zum Radfahren, Bootfahren (Verdränger und Gleiter) und Geocaching (i.d.R. zu Fuß) und habe selten Ausreißer in der Geschwindigkeit von mehr als 10%, die sich länger als wenige Sekunden halten.