Geospector GPS-Forum (vormals kowoma GPS-Forum)

Hallo!

Ich habe da zwei Fragen, die mich seit Längerem beschäftigen, und auf die ich auch nach intensivem Suchen keine befriedigende Antwort gefunden habe.

Die Erste.
Für den/die Holux-GPS-Logger gibt es ein kleines Programm, MiniGPSlite, welches neben Uhrzeit, Position usw. auch die empfangenen Satelliten mit ihrer PRN, Position und Signalstärke anzeigt.

Beispiel:
http://members.inode.at/397412/Files/Minigpslite.png

Immer wieder werden da Satelliten mit Nummer größer als 32 angezeigt. Die höchste Nummer, dich ich beobachtet habe war 51, wenn ich mich recht erinnere. Meist, aber nicht immer, liegen diese "Satelliten" bei Azimuth/Elevation 0/0.

Woher könnten denn diese "Geister" kommen?

Die Zweite:
Wahrscheinlich schon öfters behandelt, aber von mir nicht gefunden.

VisualGPS zeigt die Satellitenkonstellation viel detaillierter an, als das oben erwähnte Tool.
Die angezeigte Position des stationären Empfängers ändert sich dauernd, der Empfänger scheint spazieren zu gehen.
Unterwegs, mit dem Fahrrad, stimmt der aufgezeichnete Track aber recht exakt mit der tatsächlichen Spur überein.

Beispiel:
http://members.inode.at/397412/Files/VisualGPS.png

Woher kommen diese merkwürdigen Ausschläge bei Stillstand oder niedrigen Geschwindigkeiten.

Erklärungen und/oder Hinweise auf Informationsquellen würden mich sehr freuen.

Gruß
malfare

... die EGNOS-Satelliten bspw. haben Nummern grösser 32. Bei Kowoma nachzulesen.

Dass die Sat-Position schlecht ist, zeigt die Grafik, die Satelliten liegen in der Mitte fast auf einer Linie. Für eine gute Position sollten die Satelliten trapezförmig verteilt sein.

Hallo Deichgraf!

Deichgraf hat geschrieben:... die EGNOS-Satelliten bspw. haben Nummern grösser 32. Bei Kowoma nachzulesen.

Dass die Sat-Position schlecht ist, zeigt die Grafik, die Satelliten liegen in der Mitte fast auf einer Linie. Für eine gute Position sollten die Satelliten trapezförmig verteilt sein.

Vielen Dank für deine Reaktion.
Die Sache mit den EGNOS Satelliten habe ich nachgelesen. Diese sollen aber eher im Süden liegen. Ob mein Holux-Gerät ebenfalls Garmin Satellitennummern verwendet, kann ich nicht sagen. Die Anzahl der ENGNOS-Satelliten ist relativ klein, die Anzahl der von mir beobachteten Nummern ist wesentlich größer.

Die Streuung und die Genauigkeit der Position sind IMHO zwei Paar Schuhe. Die Bedeutung von HDOP ist mir bekannt.
Die Streuung ist in erster Linie von der Geschwindigkeit abhängig.
Meine Frage war, warum das so ist.

Gruß
malfare

Hallo,

das "Problem" mit dem Wandern der Anzeige ist vielleicht in Deinem Handbuch unter "Static Nvigation" beschrieben.

wg. der Satellitennummer wollte ich nach einer umfassenden Tabelle googeln, die alles:
Start-Nr. Typ-Nr. PRN-Nr, Spaß-Vehikel-Nr. Garmin-Kennung usw.
listet. Bin noch nicht fündig.
Letzter Absatz : PRN -87
Hier so in der Mitte, NMEA-ID (engl.)

Dafür habe ich mal in Kowoma reingeschaut, hörthört, und fand das Spielzeig von Michael ganz witzig
GPS-Status
Man muss mal auf die Satellitenbezeichnung usw. klicken, gibt ein paar Informationen.


Grüße Roland

Hallo Roland!

Roland hat geschrieben:Hallo,

das "Problem" mit dem Wandern der Anzeige ist vielleicht in Deinem Handbuch unter "Static Nvigation" beschrieben.

wg. der Satellitennummer wollte ich nach einer umfassenden Tabelle googeln, die alles:
Start-Nr. Typ-Nr. PRN-Nr, Spaß-Vehikel-Nr. Garmin-Kennung usw.
listet. Bin noch nicht fündig.
Letzter Absatz : PRN -87
Hier so in der Mitte, NMEA-ID (engl.)

Dafür habe ich mal in Kowoma reingeschaut, hörthört, und fand das Spielzeig von Michael ganz witzig
GPS-Status
Man muss mal auf die Satellitenbezeichnung usw. klicken, gibt ein paar Informationen.


Grüße Roland

Danke für die Info und die Links zum Thema Satellitennummern.

Bezüglich Wandern der Position in Ruhe bin ich in der Benutzeranleitung zu meinem Holux M-241 nur insofern fündig geworden, als da steht, dass das eine Eigenart von GPS ist, und bei niedrigen Geschwindigkeit eben auftritt.

Das Warum wird mir leider nicht verraten, und genau das will ich aber wissen.

Die Seite mit dem Satellitenstatus auf Kowoma kannte ich schon.
Finde es ganz lustig, mit VisualGPS die Satellitenkonstellation zu beobachten und dann dort nach zu schauen, wo diese Satelliten gerade stehen. Überrascht hat mich das "Einzugsgebiet": Von Alaska über Brasilien nach Nigeria und China.

Vielleicht interessant auch diese Seite:

http://science.nasa.gov/realtime/jtrack ... ack3d.html

Ganz schön viel Verkehr rund um unsere Mutter Erde und reichlich Gedränge auf den geostationären Bahnen am Äquator.

Gruß
Manfred

Hallo Manfred,

hatte gehofftt, es meldet sich jemand, der den Holux schonmal in der Hand gehabt hat.
So hab ich mal das Handbuch runtergeladen und ein bischen gegoogelt.

Im Handbuch unter "static" oder "static state" zu finden:
"Der alte MTK-Chip driftet bei geringer Geschwindigkeit".
Scheinbar hast Du die A...karte gezogen.
Der neuere (?) MTK-Chip ist evtl. programmierbar und kann in den Static-Navigation-Modus gesetzt werden.
D.h. er friert die Position ein, wenn man langsamer als rd. 4 km/h unterwegs ist.
Auf der anderen Seite wirst Du dann als Fußgänger häßliche Tracks aufzeichnen, die wenig mit dem tatsächlich zurückgelegten Weg gemeinsam haben.
Alles hat zwei Seiten ...
Pocketnavigation

Mich wurmt die ausufernde Runde des Plots etwas: ich predige immer, dass eine gute Genauigkeit von 5 Metern,
na sagen wir 10 Meter, zu erreichen ist.
Lümmelst Du in der Reichsstraße unter dem Dach ? Geh doch mal mit dem Holux raus ...
Der MTK-Chip ist empfindlich. Vielleicht registriert er aber auch Streuungen an den umliegenden Gebäuden,
an den Bäumem, an dem Protzbau hinter euch ?

(Übrigens plädiere ich für eine Änderung aller Bauordnungen: Neubauten müssen eine Horizontfreiheit von 10° Elevation gewährleisten und dürfen die Empfangsqualität von GPS-Signalen nicht beinflussen. Altbauten, die diese Anforderungen nicht erfüllen, sind zurückzubauen, ggf.abzureißen. Den Bewohnern ist dies vorher anzukündigen.)
Ach, ich könnte Seiten füllen ...

Grüße Roland

Hallo Roland!

Roland hat geschrieben:Hallo Manfred,

hatte gehofftt, es meldet sich jemand, der den Holux schonmal in der Hand gehabt hat.
So hab ich mal das Handbuch runtergeladen und ein bischen gegoogelt.

Im Handbuch unter "static" oder "static state" zu finden:
"Der alte MTK-Chip driftet bei geringer Geschwindigkeit".
Scheinbar hast Du die A...karte gezogen.
Der neuere (?) MTK-Chip ist evtl. programmierbar und kann in den Static-Navigation-Modus gesetzt werden.
D.h. er friert die Position ein, wenn man langsamer als rd. 4 km/h unterwegs ist.
Auf der anderen Seite wirst Du dann als Fußgänger häßliche Tracks aufzeichnen, die wenig mit dem tatsächlich zurückgelegten Weg gemeinsam haben.
Alles hat zwei Seiten ...
Pocketnavigation

Mich wurmt die ausufernde Runde des Plots etwas: ich predige immer, dass eine gute Genauigkeit von 5 Metern,
na sagen wir 10 Meter, zu erreichen ist.
Lümmelst Du in der Reichsstraße unter dem Dach ? Geh doch mal mit dem Holux raus ...
Der MTK-Chip ist empfindlich. Vielleicht registriert er aber auch Streuungen an den umliegenden Gebäuden,
an den Bäumem, an dem Protzbau hinter euch ?

(Übrigens plädiere ich für eine Änderung aller Bauordnungen: Neubauten müssen eine Horizontfreiheit von 10° Elevation gewährleisten und dürfen die Empfangsqualität von GPS-Signalen nicht beinflussen. Altbauten, die diese Anforderungen nicht erfüllen, sind zurückzubauen, ggf.abzureißen. Den Bewohnern ist dies vorher anzukündigen.)
Ach, ich könnte Seiten füllen ...

Grüße Roland

Das mit dem Driften bei geringen Geschwindigkeiten habe ich gelesen und zur Kenntnis genommen. Das ist aber nicht nur beim Holux so, sondern eine allgemeine Eigenart von GPS. So habe ich das nach einigen Recherchen verstanden.
Dass die Ausreißer bei schlechtem Empfang größer sind, ist anzunehmen.

Meine Frage war und ist:

Warum passiert das ausschließlich / vorwiegend bei Stillstand oder kleinen Geschwindigkeiten.

Ich will gar keine Positionen einfrieren, ich will nur wissen, warum das so ist.

Ich lümmle übrigens nicht unter dem Dach, sondern an meinem PC im ersten Stock, der Holux hängt an einem Fenster mit Blick nach NW.
Keine ideale Position, ich weiß, aber der PC steht halt da.
Immerhin waren die Koordinaten so genau, dass du mein Haus gefunden hast.

Ich werde mich demnächst mit Laptop und Holux in die grüne Wiese setzen, und hoffentlich feststellen, dass die Streuungen kleiner werden, die 5 - 10m Genauigkeit sollten schon möglich sein.

BTW, welches Gebäude meinst du mit Protzbau?

Gruß
Manfred

..... Du solltest Dir das NMEA-Protokoll ansehen.

Bei 1 Hz wird jede Sekunde eine neue Position ausgegeben. Wenn das Gerät nicht bewegt wird, wird aufgrund der allgemeinen Ungenauigkeit immer eine neue Positon errechnet. Auch kommen neue Satelliten hinzu bzw. alte fallen aus der Berechnung weg, so dass auch die DOP-Werte heftig schwanken.

Bei Bewegung kommt der Trackwinkel ins Spiel. Die erste MTK-Generation hat bei Geschwindigkeiten unter 3,8 km/h keinen neuen Trackwinkel ausgegeben, trotzdem wurde aber eine neue Positon berechnet.

Beim Aufzeichnen eines Tracks kann somit über Geschwindigkeit und Trackwinkel der nächste logische Punkt errechnet werden; grosse Ausreisser können so wahrscheinlicher abgefangen werden. Je höher die Geschwindigkeit, desto besser die Berechnung.

Hallo Manfred,

vorab: ich meine diesen größeren Neubau inmitten des Bebauungsblocks (dasistdochnichtDeiner )

Zum Driften kann ich nur etwas unbestimmt antworten:

Eine Eigenart von GPS ? Jein.
Eine Eigenart bestimmter Chips, besser bestimmter Chip-Firmware ? Ja.

Jein, weil GPS-Signale nicht mit Parabolantennen empfangen werden, das machte die Auswertung einfacher. Der Empfang mit Patch-Antennen, die alles empfangen, was rundum zu empfangen ist macht die Auswertung wieder schwieriger. Tja, ist das ein Vorteil oder Nachteil ?

Saubere, eindeutige Signale liefern bei GPS auch im Stand saubere Positionen, metergenau, s.u.
Im Alltag müssen einfallende Signale unterschieden werden nach direkt einfallenden und reflektierten.
Überdecken Streusignale die einfallenden -und durch die Satellitenbewegung wandern diese- wird eine andere Position gerechnet. Nun sind die reflektierten Signale wohl ein oder zwei Drittel schwächer und nicht mehr rechts- sondern linkspolarisiert (unter uns: Mit der Signalverarbeitung stehe ich nicht auf Du und Du).
Nun müssen die Chips mit dem, was ihnen der Signaleingang liefert, zurecht kommen.
Also spielen die Antennen und die Algorithmen eine Rolle.

Je nach Güte der Filteralgorithmen (keine Ahnung wie die funktionieren) und auch Güte der Antennen - die müssten gut zwischen Noise und Signal unterscheiden können - werden die Signale unterdrückt oder zu einer verfälschten Position herangezogen.

Ein Beispiel: Die Empfänger müssten merken, halt, von Satellit 13 hab ich doch schon ein starkes Signal, hier das zweite schwache drücke ich weg ...

Etwas spekulativ sinniere ich, den Unterschied zwischen Bewegung und Stand macht vielleicht auch die Kalman-Filterung. Wenn die bei Bewegung gut arbeitet, hat manche vielleicht Probleme beim Stillstand.
Auch das was Deichgraf sagt, spielt eine Rolle.

Noch zwei Beispiele.

Dass Lösungen in engeren Grenzen gehen (meine fünf Meter!), zeigt die sog. Monitorstation der Fachhochschule
Chur (hat Kowoma auch aber nicht in 2D ...)
GPS-Monitor Chur
(Die fallen mir prompt in den Rücken und zeigen heute mittag Riesenausreißer )
Da steckt Jean-Marie Zogg dahinter (hinter dem Monitor, nicht hinter den Ausreißern...)

Und dann zeigt ein
Test von 2007: Im Fadenkreuz
wie unterschiedlich ein SiRFIII-Chip in unterschiedlichen Geräten arbeiten kann.

Vielleicht noch ein Blick in
Jörns Kurzfassung
(Ich hoffe, er ist auf dem Wege der Besserung. Lieber wär mir, er würde sich mal melden)

s.a. Multipath/Mehrwegeempfang

Grüße Roland

[/quote]

Deichgraf hat geschrieben:..... Du solltest Dir das NMEA-Protokoll ansehen.

Bei 1 Hz wird jede Sekunde eine neue Position ausgegeben. Wenn das Gerät nicht bewegt wird, wird aufgrund der allgemeinen Ungenauigkeit immer eine neue Positon errechnet. Auch kommen neue Satelliten hinzu bzw. alte fallen aus der Berechnung weg, so dass auch die DOP-Werte heftig schwanken.

Bei Bewegung kommt der Trackwinkel ins Spiel. Die erste MTK-Generation hat bei Geschwindigkeiten unter 3,8 km/h keinen neuen Trackwinkel ausgegeben, trotzdem wurde aber eine neue Positon berechnet.

Beim Aufzeichnen eines Tracks kann somit über Geschwindigkeit und Trackwinkel der nächste logische Punkt errechnet werden; grosse Ausreisser können so wahrscheinlicher abgefangen werden. Je höher die Geschwindigkeit, desto besser die Berechnung.

Danke für deine Hinweise.
Dass es am Holux oder dem MTK-Chip liegt, kann ich nicht so recht glauben.
Mein Kollege hat ein Gerät von Garmin mit Sirf III Chipsatz, welches ähnliches Verhalten zeigt.

Gibt es Programm, das NMEA-Messages so darstellt, dass sie lesbar werden?
Würde ich da etwas anderes sehen, als Mini-GPS anzeigt?

Der Hinweis mit dem Trackwinkel klingt interessant. Wo finde ich Informationen dazu?

Mini-GPS zeigt übrigens Geschwindigkeit (im Moment 1 Km/h) und Track (im Moment 85,2°) an.
Der nächste logische Punkt könnte also berechnet werden.
Warum die Genauigkeit bei höheren Geschwindigkeiten besser sein soll, erschließt sich mir leider immer noch nicht.


Gruß
malfare

Hallo malfare,

vielleicht kam es nicht klar genug rüber:
beim SiRFIII kann man Static Navigation an- und abschalten (über Software).
Ehrlich gesagt war ich der Meinung, SiRF hätte das Mäandern grundsätzlich besser im Griff.

Hier nochwas:
Bachelorarbeit Erik Steinberg
Thema ist zwar ein anderes, aber ab S.27 mal reinschaun.

Nochmal ein Erklärungsversuch:
Wenn der Nutzer in Bewegung ist, kann der Chip annehmen, dass die Bewegung gleichförmig weitergeht und Lösungen, die außerhalb einer Schranke liegen, verwerfen.
Also in die Chips habe ich nie reingeschaut. Jörn hat's glaube mal versucht.

Grüße Roland

malfare hat geschrieben:Warum passiert das ausschließlich / vorwiegend bei Stillstand oder kleinen Geschwindigkeiten.

Stichwort Kalman-Filter. Einfach gesagt: Das GPS Gerät kennt deine letzen Positionen. Diese liegen z.B. auf einer geraden Linie. Die Genauigkeit der Schätzung dieser Linie wird um so genauer je weiter diese Punkte entfernt sind. Bei gegebener Messfrequenz ist die Entfernung um so größer, je größer die Geschwindigkeit. Kommt jetzt eine neue Messung dazu und diese liegt weit abseits dieser Linie, auf der die letzten Messungen lagen, ist das nicht plausibel und das Gerät rückt die Messung auf die Linie.

Anders gesagt: Das Gerät schätzt aus den vergangenen Messungen das Ergebnis der nächsten Messung. Schätzung und Messung werden dann aufeinander abgeglichen.

jkunz hat geschrieben:Stichwort Kalman-Filter. Einfach gesagt: Das GPS Gerät kennt deine letzen Positionen. Diese liegen z.B. auf einer geraden Linie. Die Genauigkeit der Schätzung dieser Linie wird um so genauer je weiter diese Punkte entfernt sind. Bei gegebener Messfrequenz ist die Entfernung um so größer, je größer die Geschwindigkeit. Kommt jetzt eine neue Messung dazu und diese liegt weit abseits dieser Linie, auf der die letzten Messungen lagen, ist das nicht plausibel und das Gerät rückt die Messung auf die Linie.

Anders gesagt: Das Gerät schätzt aus den vergangenen Messungen das Ergebnis der nächsten Messung. Schätzung und Messung werden dann aufeinander abgeglichen.

Vielen Dank!
Endlich eine Erklärung, die Hand und Fuß hat, und mit der ich mich zufrieden geben kann

Allen anderen, die es versucht haben, mich aber nicht überzeugen konnten, sei ebenfalls gedankt!

Gruß
Manfred

http://de.wikipedia.org/wiki/Kalman-Filter

>Neben diesen Problemen ist das Kalman-Filter in vielen Fällen generell nicht einsetzbar, da es auf lineare Zustandsraummodelle beschränkt ist. Selbst einfache Aufgabenstellungen der Navigationstechnik oder das wichtige Themengebiet der Parameterschätzung führen jedoch immer auf nichtlineare Zustands- oder Beobachtungsgleichungen. <

Deichgraf hat geschrieben:http://de.wikipedia.org/wiki/Kalman-Filter

>Neben diesen Problemen ist das Kalman-Filter in vielen Fällen generell nicht einsetzbar, da es auf lineare Zustandsraummodelle beschränkt ist. Selbst einfache Aufgabenstellungen der Navigationstechnik oder das wichtige Themengebiet der Parameterschätzung führen jedoch immer auf nichtlineare Zustands- oder Beobachtungsgleichungen. <

Und im nächsten Satz folgt:

wikipedia hat geschrieben:Abhilfe schaffen hier beispielsweise nichtlineare Erweiterungen des Kalman-Filters wie das bereits in den 60er Jahren entwickelte Erweiterte Kalman-Filter (Abk. EKF) oder auch das neuere Unscented Kalman-Filter (Abk. UKF).

Ob nun Kalman-Filter oder eine andere Methode zur Schätzung und Prädiktion von Zustandsgrößen, das Problem mit "Drift" bleibt gleich. Es wird bei nichtlinearen Systemen sogar noch schlimmer, bis zum Abdriften ins "Chaos"... Letzenendes bleibt das verwendete Verfahren so und so Betriebsgeheimnis des Geräteherstellers.