Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Allgemeine Fragen zu GPS und verwandten Themen

Moderator: Roland

ssquare_de
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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von ssquare_de » 10.05.2009 - 14:16

Hallo Till,


den aktuellen Firmwarestand stellst du so fest:

ucenter --> "MessageView" --> " MonVer" aufrufen



Stefan


P.S. Gerade ist mir noch was zu den "nur 3 Sats in RTKNAVI" eingefallen: :shock:

Wenn diesbezüglich nur der Rover-Empfänger über die Funkstrecke Zicken macht, besteht die Möglichkeit, dass die Bandbreite der Funkstrecke nicht ausreicht, alle konfigurierten Messages störungsfrei zu übertragen.
Und der Rest fällt einfach wegen dem Datenüberlauf hinten runter.
Speziell die NMEA-Messages in ihrem ASCII-Format benötigen viel Platz.
Deaktiviere am Rover doch mal probeweise alles bis auf die beiden von RTKNAVI benötigten RAW-Messages und überprüfe, ob alle Schnittstellen(GPS,Funk,seriell-USB...) in der Kette vom Rover bis zu RTKNAVI auf die gleiche Bitrate eingestellt ist.
Der Funk wird wohl der Flaschenhals sein.
Was sagt das Datenblatt des Funkmoduls zu dem Thema aus?
Welche Datenrate packt das Teil zuverlässig?

Bekommen wir schon irgendwie hin... :)

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anfänger
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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von anfänger » 11.05.2009 - 15:56

Hallo,

also die Firmware ist momentan 4.0 was sich aber spätestens morgen ändert. Da hätte ich noch eine Frage: Was sind denn hier (Message View -> UBX -> MON -> VER) die Extensions? Könnte das noch ein beeinträchtigendes Element meines Vorgängers sein?

Bandbreite ist bei den Geräten momentan auf 38400 Bits/s. Die heutigen Messungen habe ich auch nur über USB Kabel ohne Funkstrecke gemacht.
Mit folgenden Settings:
  • Elevation Mask: 10
  • SNR Mask: 0
  • Troposphere Estimation On
  • X 3797153.27 Y 585201.25 Z 5074137.42
  • Empfänger lagen ruhig 70cm auseinander
An der Konfiguration der SAM-LS ist ausserdem geändert worden:
  • Measurement Period: 125ms
  • Navigation Rate: 2 (hat dann eine Navigation Frequency von 4Hz)
  • NMEA deaktiviert
  • Nur UBXRXMRAW und UBXRXMSFRB aktiviert
Bei den Logfiles von RTKNAVI konnte ich nur die Solutions plotten.....Hätte ich den anderen Logfiles eine bestimmte Endung geben müssen?
Geloggt wurden Rover, Base und die Solution jeweils dreimal.
Was mir weiterhin aufgefallen ist: Die Berechnung lief nicht immer durch, es gab Unterbrechungen. Es waren zwischen 9-11 Satelliten sichtbar, es wurden aber höchstens 5 genutzt. Im Schnitt eher immer 3. Der Pegel der sichtbaren Satelliten waren zwischen 30-50dbHz. Warum das Programm nicht alle genutzt hat ist mir ein Rätsel (SNR war ja auf 0).

EDIT: Hab jetzt nur die Logfiles der Solutions angehangen, wegen der Größe
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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von ssquare_de » 11.05.2009 - 17:46

Hallo Till,


an den Solutions müssen wir noch feilen. :?

Was mich ein wenig verwirrt, ist der Firmwarestand 4.0 auf deinen Empfängern.
Laut Doku auf ublox Website dürfe es die auf deinen beiden SAM-SL
http://www.u-blox.de/products/sam_ls.html
doch gar nicht geben.
Anfangs war da die 3.0 Firmware oben und dann kam für dieses Produkt doch gleich die aktuelle 5.0 Firmware?!?
Wie kommt die 4.x da rauf?
Im Zweifelsfall ruf doch morgen mal, mit allen Angaben aus ucenter-->MON VER bewaffnet, in der Schweiz an.

Du solltest die Update-Rate beider Empfänger erstmal auf 1/s lassen, also im Message View-Fenster unter CFG-RATE:
Measurement Period: 1000 ms
Navigation Rate: 1 cyc
ergibt dann eine Navigation Frequency von 1Hz.

Sonst fallen in kurzer Zeit solche Datenberge an. :)

Ich habe mich bislang hauptsächlich mit dem Postprocessing-Teil von RTKLIB beschäftigt.
Deshalb weiss ich über die Aufzeichnungsmöglichkeiten von RTKNAVI noch nicht 100% Bescheid.
Wie hast du die 3 Solutionfiles aufgezeichnet?
Doch wohl über die drei "..." direkt über dem "Stop"-Button in der Benutzeroberfläche?

Bin auch schon gespannt, was das Firmwareupdate auf Version 5.00 bewirkt.
Die Extensions brauchen dich nicht weiter stören, das ist vermutlich nur für den ublox-Support wichtig.

Finden die Versuche unter freiem Himmel statt?
Von Wänden, gar grösseren Metall- und Wasserflächen solltest du dich aus Multipathgründen eher fernhalten.

...."Geloggt wurden Rover, Base und die Solution jeweils dreimal."...
Logge beim nächsten Versuch mal nur die Solutions.
Du kannst unter den Options --> Setting1 den Positioning Mode bei den 70cm-Versuchen auch mal auf "Static" stellen.


Stefan

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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von anfänger » 11.05.2009 - 20:12

Wie hast du die 3 Solutionfiles aufgezeichnet?
Doch wohl über die drei "..." direkt über dem "Stop"-Button in der Benutzeroberfläche?
*hust* nein, über die output möglichkeit rechts oben...
Finden die Versuche unter freiem Himmel statt?
ja. nur ein baum ist in der nähe.....

Einstellungen werde ich vornehmen und diesmal die Solutions "richtig" mitloggen *hüstel*

Freu mich schon auf morgen...

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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von ssquare_de » 11.05.2009 - 20:18

Hallo Till,


ich habs mir gerade nochmal in RTKNAVI angesehen:
Deine Logging-Einstellungen mit "oben rechts" passten so schon. :!:




Stefan

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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von anfänger » 12.05.2009 - 18:04

Hallo,
Deine Logging-Einstellungen mit "oben rechts" passten so schon
aber seltsamerweise sind die Textdateien besser formatiert wenn ich das so mache wie du weiter oben beschrieben hast (3-Punkte-Button über STOP).

Ein weiterer Tag im Garten und ich habe echt Farbe bekommen, wenigstens etwas gutes :D
Beide Module sind auf die aktuelle Firmware geflasht worden und naja, besser siehts immer noch nicht aus...
Es ist zwar nicht mehr ganz so wild wie ein einzelner Empfänger, aber eine eindeutige Genauigkeit bzw. "Orientierungssicherheit" ist nicht festzustellen.
Vielleicht ist mein Rechner zu schlapp oder ich habe echt noch Multipatheinflüsse....ich muss mal irgendwo aufs Dach! Morgen werde ich meine Spannungsversorgung mit dem Oszi nachmessen, wegen dem Ripple.
Wegen dem Rechner hab ich Bedenken, da als OS ja Ubuntu 8.10 drauf ist und XP über VirtualBox läuft. Der Laptop ist steinalt und schaffts vielleicht nicht mehr so richtig.

Weitere Fragen die mir heute in den Sinn gekommen sind:
Warum braucht rtknavi zwei Inputs um im Single Modus mitzuloggen?
Muss ich die Uhrzeiten in den GPS Empfängern irgendwie synchronisieren?
Gibt es eine Möglichkeit die GPS-Empfänger zu überprüfen ob alles okay ist?

Ich hab die Logfiles mal mit angehangen, aber lohnenswert sind die nicht. Anhand der Farbe der Punkte kann man den Modus (Kinematic, DGPS, Static oder Single) erkennen. Sollte an dem Zahlenwust von rtk_xxxxx der Modus+Zahl angegeben sein, so ist die Zahl die Elevation Mask.
Dateianhänge
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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von ssquare_de » 13.05.2009 - 01:33

Hallo Till,



jetzt müssen wir uns die Daten, die rtknavi von beiden Empfängern zur Verfügung gestellt werden, doch mal näher ansehen.
Dazu solltest du zunächst bei beiden Empfängern neben den beiden RAW-Messages auch NAV-POSECEF, NAV-CLOCK und NAV-SVINFO aktivieren.
Statische Aufstellung der Receiver in der gleichen Umgebung wie bisher.
Logdauer 30 min.
Aufzeichnungsrate 1/s.
Die beiden zeitgleichen Logs mit ucenter im .ubx-Format erstellen.

Dann können wir mit rtkconv.exe daraus RINEX-Files erstellen.
Die geben uns im Plotter detailliert Auskunft über die Datenqualität.
Anschliessend kann auch ein Postprocessing-Versuch durchgeführt werden.

Im Modus "SINGLE"-Auswertung brauchst du natürlich nur einen Empfänger, den Rover.
Die Synchronisation beider Sat-Beobachtungen soll ja die Software rtknavi leisten.
Die Überprüfung der Empfänger werden wir mal mit den beiden obigen .ubx-Logfiles versuchen.

Die letzten Logversuche waren zum Teil natürlich extrem kurz.
Vielleicht müssen da im Schnitt mindestens 20-30 Min. ausgewertet werden, um eine verlässliche und genaue Position des Rovers bestimmen zu können?


Stefan

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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von anfänger » 14.05.2009 - 19:54

hallo,

gestern hab ich mir mal ein anderes Notebook besorgt, läuft schon ein wenig flüssiger. Leider hat es an den Ergebnissen nicht viel geändert. Was ich seltsam finde; wenn man bei RTKNAVI über die 3-Punkte-Taste über dem STOP-Button mitloggt, denn sind die Anzahl der Werte wohl begrenzt? Über die Solutionausgabe in ein File (Über die Rechts-Oben-Taste) konnte ich tatsächlich eine halbe Stunde mitloggen. Komischerweise wird dann ein zusätzliches .tag File erzeugt...
Aber immer noch das Problem das RTKNAVI nicht alle "evtl möglichen" Satelliten benutzt.
Das Mitloggen der ubx-Files lief gut (Die zusätzlichen Daten NAV-POSECEF, NAV-CLOCK und NAV-SVINFO sind mit aufgenommen worden).

Wenn man die Files vergleicht sind die rtk_xxxx, wenn man sie zusammen ansieht ziemlich gut....jedenfalls das kinematic Ergebnis. Schade das das mit den halben-Stunden Logs wieder aufgehoben wird.

Interessantes File was ich gestern während Recherche gefunden habe (als Quelle angegeben auf der RTKLIB Seite): klickmich

Ich selber habe die Daten noch nicht einem Postprocessing unterzogen, werde ich heute abend mal versuchen, ich hoffe die Daten geben mehr Aufschluss.

Bitte hier klicken, um die Daten zu laden. Das Forum hier unterstützt wohl nur bis 512kB...
Wenn in den ubx-Files ein Zeitversatz ist; der Rechner war im Energiesparmodus (mit Bildschirm schwarz und so....) und ich denke er hat währenddessen nichts aufgezeichnet. Hab ihn etwas länger weiter laufen lassen :)

So dann werd ich mal versuchen zu prä-prozessieren !

Till

EDIT: Der Link zu dem Paper von Herr Schwieger ist geändert worden (vorher wars nur eine Seite!)
nochn EDIT: Ich hab die Spannungsversorgung gemessen und war erstaunt: Der Rechner liefert eine Spannung von 5 +/- 160mV. Die wabern dann mit einer Frequenz von 50Hz. Mein Low-Dropout Spannungsregler macht daraus 3,3V +/- 30mV ebenfalls mit 50Hz. Nur kann ich nicht sagen, ob das für das Modul zuviel oder noch okay ist?

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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von ssquare_de » 15.05.2009 - 09:26

Hallo Till,


hab mir gestern Nacht nochmal die Logs angesehen, habe die RINEX-Daten auch mit RTKPOST.EXE postprozessiert - und bin ziemlich gefrustet. :(

Um die möglichen Ursachen zu erforschen, hab ich mir die .ubx-Files dann nochmal in u-center vorgenommen:
Besonders die Uhrendaten in den ubx.-Logs sind bei weitem nicht so "schön", wie die meines gleichalten RCB-LJ-Boards.

u-blox gibt die max. zulässige Ripple-Spannung mit 30mV im Datenblatt des SAM-LS an.
Um von dieser Seite alle denkbaren negativen Einflüsse auszuschliessen, versuche da doch noch eine ein wenig bessere Glättung hinzubekommen.

Ich kann dir am WE ja mal ein .ubx-Logfile zukommenlassen, damit du den Vergleich siehst.
Wichtig sind da: CLK Drift, CLK Bias, CLK Acc und dann noch SVx Doppler, SVx Range, SVx Carrier.
Das "x" in SVx steht für die beobachteten SATs, die Daten kannst du in u-center im Chart View-Fenster auswerten.

Am Wochenende erscheint voraussichtlich ein neues RTKNAVI-Release.
Aber im Moment glaube ich eher, dass die Schwierigkeiten von deinen Empfängern, bzw. von deren Datenqualität ausgehen. :(

Ja, bei dem Log-Button unten links bin ich auch zu demErgebnis gekommen, dass da nur ein zeitlich begrenzter Ausschnitt mitgeschnitten werden kann.
Wegen der " Auswertung nicht aller sichbaren SATs": In den Solutions seht aber drinnen, dass 6...7...8...9 Sats für die Berechnungen herangezogen wurden.
Vielleicht ist deine Beobachtung nur ein Bug der optischen Art?

Dass die ANTARIS4 LEA-4T- Module fürs Postprocessing und auch für RTK geeignet sind, steht schon auf Grund der vielen Dokumente fest, die man im Web dazu finden kann.
Für die Vorgänger, die ANTARIS-Module gilt das ebenso.
Hast du mit dem SAM-LS das einzige Produkt in Händen, das zwar Rohdaten ausgibt, aber für eine Auswertung derselben nicht geeignet ist???

Das wäre natürlich schade.


Stefan

P.S. Ich sehe momentan keinen Anwendungsfehler unsererseits auf der Softwareseite.
Ich habe der SAM-LS- Dokumentation auch nicht entnehmen können, welches GPS-Modul genau im SAM-LS verbaut wurde. Eventuell sind da die einzelnen Funktionsgruppen des GPS-Empfängers separat verbaut ( Chipsets), was auf die Qualität der Rohdaten einen negativen Einfluss hat.
Die "normalen" Navigationsdaten, die dein Empfänger ausgibt, scheinen dem ersten Augenschein nach in Ordnung zu sein.

Halt, Eines noch: Gibts in der Nähe des derzeitigen Versuchsort vielleicht Störstrahlung? Die kann von militärischen Einrichtungen, Flughäfen, Flugplätzen...usw. herrühren.
Vielleicht probierst du einen Standortwechsel um einige Kilometer aus ?
( Ja, da wird von mir schon nach den letzten Strohhalmen gegriffen. :? ) :wink:

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Jörn Weber
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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von Jörn Weber » 15.05.2009 - 11:22

Hallo zusammen,

wie sind die Oszillatoren Eurer Empfänger temperiert? Wenn der eine im Schattenl liegt und er andere in der prallen Sonne, dürfte sie eine unterschiedliche Zeitbasis besitzen. Kontrollieren kann man das nur in dem man die Taktausgänge beider Empfänger auf einem Oszilloskop darstellt.

Gruss Joern Weber

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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von ssquare_de » 15.05.2009 - 12:42

Hallo Joern,



Erstmal vielen Dank für s Gedankenmitmachen!

Die Temperaturschwankungen spielen sehr wohl eine Rolle, aber sicher nicht in dem Ausmass, welches diese Unterschiede erklären könnte.
Ich werde ganz sicher am WE ein repräsentatives Log anfertigen und das dann hier reinstellen.
Besonders der Uhrendrift ist bei Tills Empfängern sehr unruhig und auch die absoluten Werte sind bedeutend "schlimmer" wie bei meinem Board.
( Mein Board ist aber kein positiver Ausreisser. Bevor ich mein 2tes Exemplar gekillt hatte, habe ich in Quervergleichen nur äusserst geringe Unterschiede zu meinem verbliebenem Muster erkennen können.)

Beispiel:
Tills SAM-LS:

Title Count Age Current Minimum Maximum Average Deviation Unit Description
CLK Drift 5502 0 -3.553 -4.417 -2.544 -3.841 0.534 us/s Clock Drift
CLK Bias 5502 0 587.225 -9062.085 5009.977 -2658.756 4324.229 us Clock Bias



Mein RCB-LS

Title Count Age Current Minimum Maximum Average Deviation Unit Description
CLK Drift 318 -1.027 -1.027 -1.018 -1.023 0.003 us/s Clock Drift
CLK Bias 318 -1394.787 -1394.787 -1070.421 -1232.350 93.940 us Clock Bias



Schau dir mal die Drift-Werte an.
Besonders auch den Deviation-Wert dazu! :shock:
In dem entsprechendem Diagramm dazu wirds noch viel aussagekräftiger.
Wie schon gesagt: Im mach am WE ein statisches Log, denn Bilder sagen mehr wie Worte.
Sorry, anscheinend geht die Formatierung der Minitabellen von oben beim Übernehmen ins Forum verloren.


Stefan

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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von anfänger » 15.05.2009 - 16:20

Hallo,
wie sind die Oszillatoren Eurer Empfänger temperiert?
Beide Empfänger lagen in der Sonne, wenn sie denn da war...
Vielleicht ist deine Beobachtung nur ein Bug der optischen Art?
Das kann gut möglich sein. Draussen ist es ja meistens so hell, dass man auf dem laptopbildschirm nicht mehr viel sieht. Ich bin davon ausgegangen, dass die "Empfangsbalken", die grün sind genutzt werden.
Vielleicht probierst du einen Standortwechsel um einige Kilometer aus ?
Ja ich werde diesen Samstag mal raus aufs Land fahren, nur Felder und Kühe. Ich weiss nicht ob das schon jemand untersucht hat, aber ich schliesse mal Störfelder von Kühe aus.

Hab mir nochmal das Board angesehen und ein wenig geändert. Nun hab ich in der 3,3V Versorgung "nur" noch ein Ripple von 20mV spitze-spitze.
Schau dir mal die Drift-Werte an.
Der :shock: könnte es nicht besser beschreiben! Der Unterschied ist ja gewaltig! Nach dem ich mal ausserhalb der Stadt gemessen habe, werden wir wohl mehr wissen....
Hast du mit dem SAM-LS das einzige Produkt in Händen, das zwar Rohdaten ausgibt, aber für eine Auswertung derselben nicht geeignet ist???
Vielleicht hat das Gerät ja auch einen mitbekommen....will gar nicht wissen was dem Empfänger durch Studenten alles so ausgeliefert war.

Aus kowoma.de ->GPS-System ->Positionsbestimmung
"Ein Uhrenfehler von 1/100 Sekunde, was die Vorstellungskraft bereits strapaziert, einem jedoch von Auto- und Skirennen heute dennoch durchaus geläufig ist, macht in der GPS-Navigation eine Fehlbestimmung der Position um ca. 3000 km aus"
Sollten sich die Uhrzeitwerte ausserhalb Bremens nicht bessern muss ich wohl nochmal mit dem Professor über andere Empfänger sprechen!

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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von Jörn Weber » 16.05.2009 - 12:51

Hallo,
ssquare_de hat geschrieben: Besonders der Uhrendrift ist bei Tills Empfängern sehr unruhig und auch die absoluten Werte sind bedeutend "schlimmer" wie bei meinem Board.
Ich hatte vor einigen Jahren diesbezügliche Versuche mit einem SiRF2 gemacht. Mit einem Fön kann man die thermische Uhrendrift nachweisen. Im ersten Step hilft es die Empfänger in Schaumpappe einzupacken. Im zweiten Step wird ein kleiner Backofen notwendig, der am besten das komplette Modul auf 50 °C aufheizt und dort stabilisiert.

Gruss Joern Weber

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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von anfänger » 16.05.2009 - 20:01

der am besten das komplette Modul auf 50 °C aufheizt und dort stabilisiert.
das heisst nur bei dieser Temperatur läuft das Modul bzw. die Uhr stabil? Unter diesen Umständen wäre das Modul dann für die Aufgabe ja eh nicht geeignet.

Ich habe heute ja mal wieder die Sonne genossen und ausserhalb von Bremen auf einen Sportplatz nebenbei mit ucenter geloggt (was man hier laden kann). Leider sieht das Ergebnis wieder nicht so toll aus.
Wo kann ich denn mal nachlesen was das denn jetzt genau für mich bedeutet? Hab die zwar die ubx protocol specification aber das steht kaum was zum Inhalt, eher wie es aufgebaut ist.
Heisst das, die Uhr im Empfänger geht so ungenau, also weicht um soviele µs von der Satellitenuhrzeit ab?
Da werde ich wohl tatsächlich mit meinem PRofessor sprechen müssen, um zumindest einen Referenzempfänger testen zu können.

Allen Mitfiebernden möchte ich nochmal für Ihren Einsatz danken (vor allem Stefan für die Nachtschichten) und wünsche ein schönes Wochenende!

Till

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Re: Diplomarbeit DGPS mit ublox LEA-4T

Beitrag von Jörn Weber » 17.05.2009 - 11:52

anfänger hat geschrieben:
der am besten das komplette Modul auf 50 °C aufheizt und dort stabilisiert.
das heisst nur bei dieser Temperatur läuft das Modul bzw. die Uhr stabil? Unter diesen Umständen wäre das Modul dann für die Aufgabe ja eh nicht geeignet.
Nein, du verstehst das falsch. Wenn die Temperatur von Bauelement deutlich höher als die Umgebungstemperatur liegt, kann man die Temperatur besser stabilisieren. Es erspart dir den Kühlschrank. Es reicht je nach Anwendungsfall auch, die Elektronik auf 40 °C zu heizen.. Diese Methode wurde schon vor 50 Jahren für hochgenaue Frequenzmessgeräte verwendet und funktioniert am zuverlässigsten
Wo kann ich denn mal nachlesen was das denn jetzt genau für mich bedeutet? Hab die zwar die ubx protocol specification aber das steht kaum was zum Inhalt, eher wie es aufgebaut ist.
Frage den u-blox support.
Heisst das, die Uhr im Empfänger geht so ungenau, also weicht um soviele µs von der Satellitenuhrzeit ab?
Der Motorola M12 war jedenfalls deutlich stabiler als der Atmel. Dabei geht es nicht um Mikrosekunden, sondern um Nano-Sekunden.

Gruss Joern Weber

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