Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Allgemeine Fragen zu GPS und verwandten Themen

Moderator: Roland

Knappi
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Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von Knappi » 07.01.2009 - 17:03

Hallo Leute!

Beim Versuch das GPS-System nachzuvollziehen stellt sich mir immer wieder eine Frage zu Ephemeriden und Almanach:

Angenommen ich führe einen Kaltstart durch und empfange fünf Satelliten. Weshalb muss ich zuerst die kompletten Almanach-Daten empfangen (~12,5 min)? Schließlich sendet mir doch jeder dieser fünf Satelliten alle 30 Sekunden seine Ephemeriden-Daten, aus denen ich die Position des Satelliten gleich viel genauer bestimmen kann. Theoretisch müsste ich doch nach spätestens 60 Sekunden eine komplette Nachricht von allen Satelliten empfangen haben und könnte dann gleich eine genaue Position bestimmen. Warum also den "Umweg" über den Almanach?

Kann mir jemand bei meinem "Denkfehler" weiterhelfen??

Grüße

Thorsten

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Taurus
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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von Taurus » 07.01.2009 - 22:47

Hab gerade mal nachgeschaut, bei mir in den Unterlagen von der Uni steht drin das die Ephemeriden 12min brauchen um komplett übertragen zu werden.
Die Ephemeriden enthalten ja die kompletten Keppler-Elemente, Uhrenparameter, Klobuchar-Modell für die Ionosphäre und noch ein bisschen mehr... das ganze als binäre Daten umgesetzt, da kommt schon einiges zusammen, weshalb da 30sec nicht reichen werden das zu übertragen. Ich vermute du hast da Almanach und und Ephemerid verwechselt...

Der Almanach enthält ja nur die groben Daten eines anderen Satelliten um dessen Akquisition zu stützen, weshalb da 30sec schon angemessener erscheinen.

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Roland
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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von Roland » 07.01.2009 - 23:37

Hallo,

danke dass noch Einer mitmacht.

Biete noch diesen fabelhaften
Kowoma-Link

Das führt zu meinem Konflikt mit A-GPS.
Dass eine aus Zellortung stammende Näherungskoordinate den Fix beschleunigt, ist mir schon klar.
Was sollen aber sog. "Instant Ephemeries" entsprechender Drittanbieter bringen. Bessere als die vom GPS-Betreiber kann es - ok kaum*) - geben. Man muss sie nur speichern.

*) Kaum, weil vielleicht ein Schlauberger eine etwas bessere Kalman-Filterung ausgetüftelt haben könnte. Die Verschiebung einzelner Satelliten kann dieser aber nicht prädizieren, die kennt zuallererst der Betreiber.


Grüße Roland

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Taurus
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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von Taurus » 08.01.2009 - 00:43

Wenn du von A-GPS sprichst, dann kommen wir ja automatisch in den Mobiltelefon-Bereich (jaja, ich weiß... mit "Zellortung" auch).

Aber erstmal zur Satelliten-Verschiebung. Ich denke mal du meinst Bahnkorrekturen, oder ?
Wenn nämlich eine Bahnkorrektur durchgeführt wird, wird sowieso das Unhealthy-Flag gesetzt und der Sat wird nicht in die Positionsrechnung einbezogen, was die Kalman-Filterung hinfällig werden lässt...

Zu den Instant-Ephemeriden:
Bei Instant denk ich immer an heißes Wasser und Suppe. Was für die Ephemeriden soviel bedeutet, wie das sie erst aufbereitet werden müssen. Ich könnte mir vorstellen das die Instant-Ephemeriden einen Warm-Start ermöglichen sollen. Sie enthalten also, vermutlich verbesserte Almanachdaten von Satelliten, die gerade im Sichtbereich der Basisstation sind.

Ziel von A-GPS soll es ja sein, möglichst viel Arbeit dem Handy abzunehmen, und das Auswerten der Ephemeriden ist schon ein ordentlicher Knochenjob für so einen kleinen Handy-Chip.
Es gibt da 2 Lösungsansätze: Das Handy misst die Pseudoranges und berechnet selbst die Position oder es misst die Pseudoranges, sendet sie an die Basisstaion und die berechnet die Position und sendet sie dann an das Handy.

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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von XPosition » 08.01.2009 - 02:54

Hallo Thorsten,
du machst kein Denkfehler. Das stimmt schon.
Ohne die Almanach-Daten läßt sich das schon prima berechnen.
Dauert vielleicht eine halbe Minute länger oder so.

Es liegt also nur an der Firmware vom Empfänger(nicht alle), die den vorsichten Weg wählen.

Warum ?
Da fällt mir z.B. die subframe 4, page 18 ein. :)
Also dass die Daten zur Berechnung der korrekten UTC Zeit nur alle 12.5min erscheinen.
So eine Sekunde mag vielleicht für viele egal sein, aber manche vertrauen darauf.

Tja und da gibt es ja noch Leute die einfach ein GPS Sender bauen um andere zu ärgern.
Da wäre es natürlich gut zu wissen ob die Ephemeriden mit den Almanach-Daten übereinstimmen.
Also sogar etwas mehr als 12.5min.(Abgleich von mehreren Almanach-Daten)
Das macht aber niemand... Oder ?

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Roland
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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von Roland » 09.01.2009 - 00:35

Hallo,


spaßeshalber nochmal zum Argument
... möglichst viel Arbeit dem Handy abzunehmen
Die armen kleinen Handys müssen ja 5 Megapixel Fotos, Videosequenzen, Mp3-Player, Email- und Internetdienste, Office-Funktionen, 3D-Map-Funktionen usw. abwickeln. Zum Telefonieren kann man sie glaube auch benutzen, bin da nicht ganz auf dem Laufenden.
Ach - Platz für den Scherkopf des Elektrorasierers muss auch noch bleiben. :twisted:

Scheinbar gibt es Handys, die beide GPS-Funktionen bieten
http://www.enovo.ch/handys/lg/detail_lg ... enoir.html
(Zufallsfund)


Grüße Roland

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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von Deichgraf » 09.01.2009 - 13:39

.... AGPS funktioniert nicht nur bei Handys; mein Morelink-Logger ist auch AGPS-fähig. Die Ephemeriden werden für 7 Tage über ein PC-Programm - Daten liefert online ein Server des Herstellers - in den Chip geladen, und der Fix ist unter freier Himmelssicht in max. 4 Sekunden da.

Gruß
Günther

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Taurus
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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von Taurus » 09.01.2009 - 13:45

So wie ich das verstehe geht es da weniger um die Rechenzeit die der Handy-Chip haben muss, sondern darum wieviel Energie er verbraucht. Denn so ein schnöder Akku ist nunmal ziemlich schnell leer wenn ich mitm Handy navigieren will.

Meiner Ansicht nach würde aufm Handy ja eher ein Stadtplan von der Stadt in der ich gerade bin ausreichen wo ich einfach nur eingebe "Straße X, Hausnummer Y" oder "Straße X, Straße Y" (für eine Kreuzung). Das ist zwar dann fürs Auto blöd, aber die meisten Handy-Displays sind sowieso zum navigieren im Auto ungeeignet.

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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von Knappi » 09.01.2009 - 16:06

XPosition hat geschrieben:Hallo Thorsten,
du machst kein Denkfehler. Das stimmt schon.
Ohne die Almanach-Daten läßt sich das schon prima berechnen.
Dauert vielleicht eine halbe Minute länger oder so.

Es liegt also nur an der Firmware vom Empfänger(nicht alle), die den vorsichten Weg wählen.

Warum ?
Da fällt mir z.B. die subframe 4, page 18 ein. :)
Also dass die Daten zur Berechnung der korrekten UTC Zeit nur alle 12.5min erscheinen.
So eine Sekunde mag vielleicht für viele egal sein, aber manche vertrauen darauf.
Hallo XPosition!

Deine Antwort ergibt meiner Ansicht nach einen Sinn. Ich denke, das Ganze könnte noch dadurch beschleunigt werden, wenn die einzelnen Satelliten den Almanach zeitversetzt senden würden.

Grüße

Thorsten

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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von Taurus » 10.01.2009 - 00:49

Knappi hat geschrieben:Ich denke, das Ganze könnte noch dadurch beschleunigt werden, wenn die einzelnen Satelliten den Almanach zeitversetzt senden würden.
Nein, macht es nicht. Zum einen ist es nicht möglich den Sendezeitpunkt so zu gestalten das die Satelliten hintereinander senden, da sich die Satelliten ja bewegen und die Synchronisierung des Sendezeitpunktes nur für einen Ort auf der Welt möglich ist...
Zum anderen läuft ja die Auswertung der einzelnen Satellitendaten parallel ab, wodurch es völlig Wurscht ist wer wann sendet...

Aber ich stelle fest, das mir der Unterschied zwischen Ephemerid und Almanach nicht klar ist.
Ich zitiere mal aus Werner Mansfeld "Satellitenortung und Navigation" S.129:
Werner Mansfeld - Satellitenortung und Navigation hat geschrieben:Unterrahmen 2 und 3
Die beiden Unterrahmen enthalten die Ephemeridendaten des im Betrachtungszeitpunkt empfangenen GPS-Satelliten:
-mittlere Anomalien der Satellitenbahn zur Betrachtungszeit
-Referenzzeit der Ephemeriden
-große Halbachse der Satellitenbahnellipse
-Exzentrizität der Satellitenbahnellipse
-Rektaszension des aufsteigenden Knotens zur Bezugszeit
-Inklinationswinkel zur Bezugszeit
-Argument des Perigäums
-Korrekturfaktoren zum Inklinationswinkel
-Korrekturfaktoren zu Bahnradien
-Differenz der Winkelgeschwindigkeit gegenüber dem mittleren Wert
-Ausgabedatum der Ephemeridendaten
Jetzt mal Licht ins Dunkle... wo ist der Unterschied zwischen Almanach und Ephemerid ???

XPosition
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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von XPosition » 10.01.2009 - 02:09

Deine Antwort ergibt meiner Ansicht nach einen Sinn.
Na so richtig eigentlich auch nicht.
Die Empfänger sind ja optimiert hauptsächlich mal schnell zumindest ein SV zu empfangen,
und dann bekommen sie ja die Zeit(das Jahr) schnell geliefert. Und falls sie in den letzten 2 Jahren mal eingeschaltet waren, wissen sie wie die Schaltsekunden zu berücksichten ist.
Mir ist es auch nicht so klar, warum da manche so vorsichtig sind.

Na, eigentlich ist es ja so, dass ein Empfänger die Almanac-Daten speichert, um sie beim wieder einschalten
benutzten zu können um eine ungefähre Position zu ermitteln.
Das ist dann der am Anfang unschöne Trackverlauf bei Gps-Loggern :)
Manchen GNSS Chips kann man auch mitteilen, dass sie die Almanac-Daten gar nicht benutzen sollen.
Das dauert zwar etwas länger, aber dann werden auch gleich genauere Positionen geliefert.

Tja, und bei AGPS werden die Ephemeriden und Almanach Daten via Netz übermittelt.
Anhand von den sofort gelieferten Ephemeriden, kann dann natürlich schneller genau Positioniert werden.
Jetzt mal Licht ins Dunkle... wo ist der Unterschied zwischen Almanach und Ephemerid ???
Die Almanach Daten sind einfach eine etwas ungenauere Beschreibung der Bahndaten.

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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von Jörn Weber » 10.01.2009 - 12:56

XPosition hat geschrieben: Mir ist es auch nicht so klar, warum da manche so vorsichtig sind.
Präventivmaßnahme gegen Sabotage? Ein langlebiges Almanach ist nicht so schnell zu stören, wie die kurzfristigen Ephemeriden.
Na, eigentlich ist es ja so, dass ein Empfänger die Almanac-Daten speichert, um sie beim wieder einschalten
benutzten zu können um eine ungefähre Position zu ermitteln.
Das Almanach hat den entscheidenden Nachteil, das seine Daten stark altern. Bei den A-GPS Daten ist der natürliche Systemfehler, welcher das Almanach altern lässt, in gewissen Grenzen auf Grund historischer Daten mit eingerechnet. Dadurch ist die Genauigkeit der A-GPS über einen bestimmten Zeitraum höher als die des Almanachs.

Das ist dann der am Anfang unschöne Trackverlauf bei Gps-Loggern :)
Manchen GNSS Chips kann man auch mitteilen, dass sie die Almanac-Daten gar nicht benutzen sollen.
Das dauert zwar etwas länger, aber dann werden auch gleich genauere Positionen geliefert.
Letzteres muss nicht sein. Ein u-blox 5 mit A-GPS aber deaktivierter Almanach-Navigation findet den Fix in 5 Sekunden.

Jetzt mal Licht ins Dunkle... wo ist der Unterschied zwischen Almanach und Ephemerid ???
Die Almanach Daten sind einfach eine etwas ungenauere Beschreibung der Bahndaten.
Almanach-Daten sind alte Bahndaten, bei denen die Bahnfehler seit dem letzten Einschalten nicht mehr korrigiert wurden.
Ephemeriden sind aktuelle Bahndaten
A-GPS-Daten sind für die Zukunft prognostizierte Bahndaten unter Berücksichtigung der aktuell voraussehbaren Bahnfehler.

Gruss Joern Weber

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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von Roland » 12.01.2009 - 01:44

Hallo,

Taurus hat geschrieben:Aber ich stelle fest, das mir der Unterschied zwischen Ephemeriden und Almanach nicht klar ist.
Man sollte um diese Uhrzeit keine Antworten mehr verfassen - aber dann findet man im Netz eine von
Thomas Grombein
Wäre nur zu ergänzen, das der Almanach wohl eine Woche gültig bleibt und somit entsprechend veraltet sein kann. Die Ephemeriden werden alle 2 - 4 Stunden erneuert.

Gut, mit A-GPS-Diensten kann man aktuellere nutzen. Aber macht ein Meter plus oder minus soviel aus ?
Oder bringens die besseren Zeitkorrekturen ?

(Man sollte um diese Uhrzeit auch keine Fragen mehr stellen ...)

Gute Nacht
Roland

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Jörn Weber
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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von Jörn Weber » 12.01.2009 - 12:13

Roland hat geschrieben: Wäre nur zu ergänzen, das der Almanach wohl eine Woche gültig bleibt und somit entsprechend veraltet sein kann.
Nein 180 Tage, erst dann fürht der Empfänger einen Kaltstart aus. Innerhalb der 180 Tage und einer Orstveränderung unter 800 km führen die Empfänger einen Warmstart aus.

Gut, mit A-GPS-Diensten kann man aktuellere nutzen. Aber macht ein Meter plus oder minus soviel aus ?
Oder bringens die besseren Zeitkorrekturen ?
Der Unterschied liegt in der Startgeschwindigkeit beim Einschalten. Ich habe es mit Systemen MTK und u-blox getestet. Günter berichtet gleiches von Skytraq. Ein mit AGPS gefütterter Empfänger brauch im Durchschnitt 5 Sekunden bis zu ersten Fix. Und dieser Fix ist dann auch ein endgültig stabiler und optimaler Fix, während Empfänger ohne AGPS immer noch nach dem ersten Fix noch ca. 30 bis 60 Minuten bis zum optimalen Fix benötigen.

Gruss Jörn Weber

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KoenigDickBauch
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Re: Verständnisfrage Ephemeriden Almanach

Beitrag von KoenigDickBauch » 12.01.2009 - 16:45

Hallo Jörn,
Jörn Weber hat geschrieben:Der Unterschied liegt in der Startgeschwindigkeit beim Einschalten. Ich habe es mit Systemen MTK und u-blox getestet. Günter berichtet gleiches von Skytraq. Ein mit AGPS gefütterter Empfänger brauch im Durchschnitt 5 Sekunden bis zu ersten Fix. Und dieser Fix ist dann auch ein endgültig stabiler und optimaler Fix, während Empfänger ohne AGPS immer noch nach dem ersten Fix noch ca. 30 bis 60 Minuten bis zum optimalen Fix benötigen.
Benötigen sie dazu eine interne durchlaufende Uhr? Oder reicht ihnen schon der Empfang eines Satelliten um ihre Uhr hinreichend zu synchronisieren?

Gruß
Thomas

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