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Genauigkeit bei Kombination der Systeme?

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  1. Genauigkeit bei Kombination der Systeme?

    Autor: Flasher 25.09.15 - 13:07

    Welche Genuauigkeit bekommt man dann letztlich hin in einem Consumer Produkt wie einem Smartphone, wenn alle drei System kombiniert werden? (GPS/GLONASS/GNSS)

    Da dürfte man doch langsam auch in den zweistelligen Zentimeterbereich kommen - oder?

  2. Re: Genauigkeit bei Kombination der Systeme?

    Autor: LesenderLeser 25.09.15 - 13:29

    Flasher schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Da dürfte man doch langsam auch in den zweistelligen Zentimeterbereich
    > kommen - oder?

    Man ist sogar schon weiter, der drei- und vierstellige Zentimeterbereich ist schon lang kein Problem mehr.

    ...es ist Freitag ;)

    Ich denke das noch ein zusätzliches System zu einer höheren Genauigkeit wenig nützt, außer es liefert selbst genauere Daten. Will man schon jetzt eine hohe Genauigkeit erreichen, verwendet man mehrere GPS Empfänger, die etwas voneinander entfernt sind. Damit lassen sich dann genauere Daten berechnen. Der Name dieser Technik ist mir leider gerade entfallen.

  3. Re: Genauigkeit bei Kombination der Systeme?

    Autor: mnementh 25.09.15 - 13:51

    Flasher schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Welche Genuauigkeit bekommt man dann letztlich hin in einem Consumer
    > Produkt wie einem Smartphone, wenn alle drei System kombiniert werden?
    > (GPS/GLONASS/GNSS)
    >
    > Da dürfte man doch langsam auch in den zweistelligen Zentimeterbereich
    > kommen - oder?
    Ganz so einfach ist das nicht. Die Basis der Positionsbestimmung bei GPS (und ich nehme an das ist bei Galileo, Glonass oder Beidou genauso), ist dass die Satelliten die Zeit von ihrer eingebauten Atomuhr senden. Der GPS-Empfänger misst nun um wie viel verspätet das Signal bei ihm eintrifft und bestimmt daher die Entfernung zum Satelliten. Dann schaut er nach wo der Satellit zu der Zeit auf seiner Bahn sein müsste und modelliert aus der Entfernung zu mehreren Satelliten seine eigene Position. Man nimmt ganz gerne vier Satelliten, damit einer als Zeitreferenz dient, dann braucht das Gerät nicht die genaue Zeit, sondern nur noch die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen der Zeitpings.

    Das größte Problem ist dabei die sehr genaue Zeitbestimmung. Wie gesagt, nicht die Uhrzeit selbst unbedingt, aber immer noch sehr genau den Abstand. Die Satelliten sind etwa 25.000 km hoch, bei Lichtgeschwindigkeit sind die Signale also eine Zehntelsekunde unterwegs. Noch wichtiger sind aber die Unterschiede in den Entfernungen, die deutlich kleiner sind. Eine sehr genaue Zeitmessung im Millisekundenbereich oder sogar besser ist also wichtig.

    Zudem ist die Berechnung nicht ganz trivial. Das könnte ein Smartphone schon deutlich fordern.

    Zudem bin ich vom Prinzip her nicht sicher wieviel mehr Genauigkeit man gewinnt. Mit vier Satelliten hat man den Schnittpunkt dreier Kugeloberflächen mit einem Fehlerbereich. Mit mehr Satelliten kann man mehr Schnittpunkte bestimmen und die Fehlerbereiche weglassen, die nicht von allen Kombinationen abgedeckt. Ob man damit aber die Genauigkeit mehr als verdoppeln kann halte ich fraglich. Definitiv hat man aber mit mehr Satelliten eine höhere Ausfallsicherheit.

  4. Re: Genauigkeit bei Kombination der Systeme?

    Autor: TheSUNSTAR 25.09.15 - 14:04

    Du meinst vielleicht DGPS-Systeme. Sind verschiedene GPS-Empfänger nahe beieinander so sind die größten Messfehler auf freiem Felde, die ionosphärenbedingten Fehler, ja die gleichen. Das Signal nahm ja den gleichen Weg. Letztlich durch einfache Subtraktion kann man daher die relative Position dieser Empfänger zueinander genauer bestimmen als ihre absolute Position auf der Erde (relative positioning). Ist aber die Position eines Empfängers bekannt, dann kann man wiederum Laufzeitfehler bestimmen und wenn man diese verteilt können die anderen auch absolut besser werden (DGPS).

    Die erzielbare Genauigkeit ist aber nicht direkt abhängig von der Anzahl an Satelliten. Nur weil man auf einmal 3x so viele hat wird man deshalb nicht zwangsläufig genauer. Ganz so einfach wie Flasher sich das vorstellt ist es also auch nicht. Wenn ich nun statt 5 15 falsche Messungen habe werde ich trotzdem nicht besser. Zentimeter-Genauigkeit ist aktuell kein Problem, setzt aber nach wie vor teure Hardware, Korrekturdienste und, insbesondere bei mobilen Anwendungen, weitere Sensorik voraus. Billige Handy-Empfänger haben nichts von alledem. Die Antennen sind schlecht, die Signalverarbeitung verrauscht, auf eine Frequenz beschränkt und offenbar werden auch nicht via Datenkanal Korrekturen eingeholt. Damit helfen viele Satelliten am ehesten in Städten, man muss es eben nur schaffen die total schrottigen Messungen (blöde Häuser überall) zu verwerfen...

  5. Re: Genauigkeit bei Kombination der Systeme?

    Autor: gstueb 25.09.15 - 15:01

    mnementh schrieb:
    > Das größte Problem ist dabei die sehr genaue Zeitbestimmung. Wie gesagt,
    > nicht die Uhrzeit selbst unbedingt, aber immer noch sehr genau den Abstand.
    > Die Satelliten sind etwa 25.000 km hoch, bei Lichtgeschwindigkeit sind die
    > Signale also eine Zehntelsekunde unterwegs. Noch wichtiger sind aber die
    > Unterschiede in den Entfernungen, die deutlich kleiner sind. Eine sehr
    > genaue Zeitmessung im Millisekundenbereich oder sogar besser ist also
    > wichtig.

    Was die Genauigkeit zum großen Teil beeinflusst, sind atmosphärische Störungen, die die Laufzeit der Signale beeinflussen. Beim im Artikel genannten EGNOS empfangen Bodenstationen die Sateliten-Signale und berechnen die Abweichung zwischen ermittelter und der bekannten tatsächlichen Position. Diese Abweichungen werden dann über (bestimmte) Satelliten wieder an die Empfänger weitergeleitet. In manchen Bereichen, z. B. bei Flughäfen werden die Abweichungen auch per Funk an die Empfänger gesendet, das nennt man dann einfach DGPS.

    Eine Millisekunde Zeitauflösung wäre übrigens etwas wenig. Bei 300000 km pro Sekunde Licht-/Signalgeschwindigkeit könnte man die Entfernung zum Satelliten nur auf 300 km genau bestimmen - das wäre etwas wenig. Die zeitliche Auflösung dürfte also um den Faktor 1 Million höher sein.

    Die Berechnungen erledigt im übrigen nicht das Smartphone sondern die in Hardware gegossene Software auf dem GPS-Chip.

  6. Re: Genauigkeit bei Kombination der Systeme?

    Autor: TheSUNSTAR 25.09.15 - 18:05

    EGNOS und DGPS sind schon zwei paar Schuhe. Der Grundansatz mittels bekannter stationärer Stationen Korrekturdaten zu berechnen und zu verteilen ist zwar der gleiche, die Ausrichtung ist aber eine andere. EGNOS ist ein Stück weit komplexer. Dort wird z.B. ein Ionosphärenmodel errechnet welches es Einfrequenzempfänger ermöglicht den Ionosphärenfehler relativ gut herauszurechnen. Das ist praktisch ein 2D Grid mit dem ursächlichen Gesamtelektroneninhalt. Dazu gibt es noch durch Live-Tracking Korrekturen für die Satellitenpositionen sowie deren Uhrzeitenfehler. Durch die vielen Stationen wird der Fehler also viel genauer aufgegliedert, wodurch EGNOS Baukastenartig von verschiedenen Empfängern genutzt werden kann.

    Klassisches DGPS geht nicht so weit, da bekommst du pro Satellit eine Korrektur und der Kram muss von Haus aus bissel zusammenpassen. Wobei die Grenzen irgendwo auch fließend sind. Manche DGPS Systeme versuchen diese Fehler auch aufzuteilen, z.B. auf Ionosphäre und "sonstiges", aber 3D Korrektur der Satellitenposition ist beispielsweise bei nur einem Referenzempfänger nicht möglich.

  7. Re: Genauigkeit bei Kombination der Systeme?

    Autor: LASERwalker 25.09.15 - 23:38

    Real Time Kinematic

    Dieses profitiert sehr von mehr Satelliten da relativ gute Signale für die Phasenmessung benötigt.

    Interessant ist auch dass Galileo die Anzahl von L1 + L5 Satelliten erhöht. Im Januar soll der letzte GPS IIF hochgehen, dann werden 19 L1 + L5 Satelliten im All sein, bis Ende 2016 23. Dann werden wohl endlich günstigere Zweikanalempfänger möglich sein.

  8. Re: Genauigkeit bei Kombination der Systeme?

    Autor: masel99 26.09.15 - 22:58

    Es sind bereits 10 IIR-M Satelliten (L1+L2) und 7 IIF (L1+L2+L5) in Betrieb. DGPS bringt deutlich mehr als 2 Frequenzen, deswegen wird die breite Masse das kaum interessieren.

    Die letzten beiden Starts der IIF Satelliten ist imho für 30.10.2015 und 3.2.2016 vorgesehen.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 26.09.15 23:00 durch masel99.

  9. Re: Genauigkeit bei Kombination der Systeme?

    Autor: masel99 26.09.15 - 23:38

    Bessere Empfänger sind heutzutage Geräte wie diese

    http://www.novatel.com/products/gnss-receivers/oem-receiver-boards/oem6-receivers/oem638/

    Ein Smartphone wird in nächster Zeit wohl kaum eine höhere Genauigkeit aufweisen.

  10. Re: Genauigkeit bei Kombination der Systeme?

    Autor: LASERwalker 27.09.15 - 00:17

    Für Echtzeit-DGPS müssen Referenzdaten empfangen werden (brauch Internet), im Chip verarbeitet werden (können nur teurere Chips), das ganze Kostet noch was (SAPOS, OmniSTAR, ...) und funktioniert nur in der Nähe von Referenzstationen.
    Genauer ist es, aber dafür funktionieren Zweikanalempfänger überall und sind einfach zu Benutzen.

    Du hast Recht, GPS IIF-12 ist nun auf den 3. Februar angesetzt. Die nächsten L2C-fähigen Satelliten werden frühestens 2017 gestartet (GPS3). Da OCX wieder mal Verzögerungen hat wird es wohl noch etwas länger dauern. Bis dann werden bereits mehr L5 Satelliten (GPS + Galileo) im Orbit sein. Die neuen Beidou Satelliten senden übrigens auch auf L5. Deshalb glaube ich nicht dass ein Hersteller auf L2C setzt.

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