NMEA-Datenformat!

Allgemeine Fragen zu GPS und verwandten Themen

Moderator: Roland

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naruto

NMEA-Datenformat!

Beitrag von naruto » 21.05.2010 - 13:05

Hallo bin neu hier und hab mal kurz eine kleine Frage!
Ist für die Uni.

Kann man mit dem NMEA-Datenformat rausbekommen wie die Position beim GPS-Empfänger ermittelt wurde? Also mit Code- oder der Trägerphasenmesssung?
Das gleiche gilt für die Geschwindigkeit ob die mit der doppler oder durch die ableitung der Position ermittelt wurde?
finde dazu nichts im netz und wenn nur auf englisch aber da stand irgendwie auch nichts dazu.
geh mal davon aus das die vbox von racelogic die trägerphase und den doppler nimmt wegen der höheren genauigkeit.

danke für eur hilfe

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Roland
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Re: NMEA-Datenformat!

Beitrag von Roland » 21.05.2010 - 21:20

Hallo,

bin unterwegs. Erste Antwort
Positionierung über Code. Entfernungen, Geschwindigkeit über Doppler
S. 20

Grüße Roland

naruto

Re: NMEA-Datenformat!

Beitrag von naruto » 22.05.2010 - 11:39

Danke für die Antwort Roland.
Ok das mit der Code-Messung seh ich auch so, wenn ich diese Angaben sehe von 3m Genauigkeit. Bei der Phase bekommen wird ja Ergebnisse im [mm]-Bereich.
Die Geschwindigkeit wird ja heutzutage bei den neusten Geräte immer mit Doppler bestimmt, aber wenn ich solche Positionsgenauigkeiten habe, dann könnte ich ja auch einfach die Ableitung im GPS bilden und somit auch eine Genaue Geschwindigket erhalten?
Deswegen hab ich mich gefragt woran man das sehen kann welches verfahren benutzt wird z.B.: im NMEA-Datensatz oder sagen die Hersteller das nicht?
Ich schätzmal die meisten GPS-Geräte benutzen sowieso die Code-messung für die Entfernung und daraus die Position. Nagut der Aufwand ist auch wesentlich höher bei der Phasen-messung wegen der Mehrdeutigkeit [N].

gruß naruto

ssquare_de
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Re: NMEA-Datenformat!

Beitrag von ssquare_de » 22.05.2010 - 15:53

Hallo naruto,


In der NMEA GPGGA-Message (NMEA 0183 v.2.3) ist folgendes festgelegt:
NMEA: 0=invalid, 1=GPS fix (SPS), 2=DGPS fix, 3=PPS fix, 4=RTK, 5=Float RTK, 6=estimated, 7=manual 8=simulation
(Das FIX-Statusfeld befindet sich direkt hinter dem E/W-Indikatorfeld)

Allgemein:
Vor allen Dingen muss bei der Nutzung der Trägerphasen für hochgenaue RELATIV-Positionsbestimmungen immer auch weitere Infrastuktur ( Referenzstationen, Datenlinks, Rechenwerke...) nutzbar sein.

In nächster Zeit werden auch P(recise)P(oint)P(ositioning)-Verfahren in Echtzeit nutzbar werden, die den Einsatz einer Referenzstation nicht bedürfen.
Aber der Datenlink( vorzugsweise Internet per UMTS/GSM), über den dem mobilen Anwender hochgenaue Ephemeriden und Satellitenuhrzeitkorrekturen übermittelt werden, bleibt unverzichtbar.


Stefan


Und ein P.S. an Roland

Happy Birthday, Mr. President (of GPS-Forum) :)
Zugegeben, bei dieser Marilyn hört sichs ein bischen besser an... aber nur ein kleines bischen!!!... :D
http://www.youtube.com/watch?v=k4SLSlSmW74

naruto

Re: NMEA-Datenformat!

Beitrag von naruto » 22.05.2010 - 16:35

hey ssquare_de!

hatte mir die datensätze (NMEA) auch auf der kowoma-seite angeschaut. Dacht das es vieleicht ein code gibt der genau anzeigt wie die position und geschwindigkeit bestimmt wird wäre ja ganz interresant. So könnte man die gps-geräte auch genau unterscheiden (also wie sie messen), weil die ja alle den NMEA-datensatz benutzen oder? so kann ich die messergebnisse (position, geschwindigkeit) nur mit hilfe der angegeben abtastrate einschätzen und nicht ob der code, phase oder doppler verwendet wurde.
wie die gemessen wurden die ergebnisse bezieht sich auf die messmethode also code, phase oder doppler und nicht ob es mit GPS, DGPS oder RTK gemessen wurde.
gruß naruto

und von mir auch alles gute roland :D

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Re: NMEA-Datenformat!

Beitrag von ssquare_de » 22.05.2010 - 19:53

Hallo,



von der Update-Rate eines GPS-Empfängers kann man FIX-mässig leider nix ableiten.

0-invalid --> der Empfänger gibt "Müll" aus
1=GPS fix (SPS), --> der Empfänger arbeitet "autonom", also mit intern ermittelten Pseudorangewerten, der "normale" Modus, den jeder Empfänger beherrscht
2=DGPS fix --> der Empfänger arbeitet im "Relativ"-Modus, vor einigen Jahren wurden hier von einer Referenzstation Codekorrekturen an den Rover übermittelt, die die Genauigkeit in den Submeterbereich steigerten, heute werden so von den Herstellern aktivierte SBAS-Systeme ( WAAS,EGNOS...) angezeigt
3=PPS --> "PrecisePositioning Service" nur für US-Streitkräfte/NATO-Truppen nutzbar
4=RTK --> RealTimeKinematik --> Echtzeitgenauigkeit im niedrigen cm-Bereich, Mehrdeutigkeiten der Trägerphasen festgesetzt
5=Float RTK --> wie oben, jedoch wurden die Mehrdeutigkeiten nicht festgesetzt --> reduzierte Genauigkeit im Dezimeterbereich
6=estimated --> "geschätzt" oft wird damit eine Position bezeichnet, die per "DeadReckoning" ermittelt wurde.
Da gibts viele Verfahren, da sollte man genau das Manual des Herstellers studieren, um sich ein Bild von der zu erwartenden Genauigkeit zu machen.


Reine Code-Korrekturen (DGPS) sind heutzutage fast nicht mehr zeitgemäss, da man ohne grossen Mehraufwand auch gleich eine Auswertung der Trägerphasen vornehmen kann, was oft eine deutliche Genauigkeitssteigerung mit sich bringt.

Für die Modi 2 (nicht SBAS!),4 und 5 werden neben dem Empfänger beim Nutzer auch sogenannte Referenz(Basis)stationen benötigt, deren Standort sehr genau bekannt ist.
Zudem brauchts die schon oben erwähnten Echtzeit-Datenlinks ( meist Funkstrecken jeglicher Art) von den Basisstationen zum Rover(Empfänger des Nutzers).
Das sind, im Gegensatz zum autonomen Modus, differenzielle (oder auch relative) Modi.

Ein Empfänger alleine kann also garkeine RTK, Float-RTK oder auch DGPS-Lösung berechnen!
Jeder Empfänger nutzt aber den auf die Trägerphase aufmodulierten Code, um eine Pseudorange-Lösung zu berechnen.
Man sagt zu dem Standard-Empfänger umgangssprachlich auch "Code-Empfänger".

Mancher Hersteller nutzt(e) die Trägerphasenmesswerte seines autonomen Empfänges, um mit ihnen geräteintern die Code-Ergebnisse zu glätten. ("carrier-smoothed")
Das hat aber mit den hochgenauen differentiellen Trägerphasenauswertungen im Subdezimeterbereich nix zu tun!
Diese autonomen Code-Empfänger mit dem "carrier-smoothed"-FirmwareFeature schaffens kaum in den Submeter-Genauigkeitsbereich.

Doppler wird wohl von allen Herstellern für die Berechnung der Geschwindigkeiten herangezogen.
Damit lassen sich systembedingt höhere Genauigkeiten als über die Positions/Zeit-Auswertung erzielen.

Du brauchst also für eine belastbare Einschätzung der Positionsgenauigkeit das Datenblatt des Empfängers...und dann noch "einen Blick in die Runde", welche zusätzliche Infrastruktur bereitsteht, um die Genauigkeit des Empfängers zu unterstützen/verbessern.



Stefan

naruto

Re: NMEA-Datenformat!

Beitrag von naruto » 22.05.2010 - 23:01

hey danke dir stefan!
versteht das datenblatt jetzt schon wesentlich besser:).

zusammengefasst kann man also sagen die Code-messung wird hauptsächlich bei den GPS-empfängern benutzt (grund wesentlich einfacher umzusetzen) und für die geschwindigkeit der doppler. dazu werden aber keine angaben im NMEA gemacht was benutzt wird.
bei meinem datenblatt leider auch nicht, aber wenn ich mir die genauigkeit anschaue (5-10mm) dann geh ich mal stark von code-messung aus und bei der geschwindigkeit mit geodätischen satellit WAAS eine genaugkeit von 0,1ms-> doppler

gruß naruto
Zuletzt geändert von naruto am 23.05.2010 - 21:47, insgesamt 1-mal geändert.

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Re: NMEA-Datenformat!

Beitrag von ssquare_de » 23.05.2010 - 01:00

Guten Morgen, :)


zu den statistischen Genauigkeitsangaben im GNSS-Bereich gibts in der "GPS World" von Januar 2007 einen schönen Artikel, in dem das wichtigste zusammengefasst wurde:
http://www.gpsworld.com/gps/gnss-accura ... stics-1134

Vielleicht kannst du das Datenblatt deines Empfängers hier verlinken, dann können wir es ja gemeinsam abchecken?

Sagen wir besser so: zunächst ist jeder GPS-Empfänger ein Codeempfänger.
Dessen Genauigkeit kann mit Codekorrekturen gesteigert und mit differenziellen Trägerphasenauswertungen extrem gesteigert werden.

Der WAAS-Satellit hängt wie die anderen SBAS-Satelliten in einer geostationären Position am Himmel, keine relative Bewegung also zur Erdoberfläche, im Gegensatz zu den SVs, die über unseren Köpfen ihre Kreise ziehen.


Stefan

naruto

Re: NMEA-Datenformat!

Beitrag von naruto » 23.05.2010 - 11:55

Morgen :mrgreen:

hier ist das GPS-modul was verbaut wurde:

mit deinem tipps hab ich soweit jetzt alles verstanden danke dir auf jeden fall.
das einzige was ich nicht verstehe ist auf s.3 in der tabelle unter "genauigkeiten" was heit RMS?

das andere gps-gerät ist die v-box-3 dazu hat ja roland schon eine datei geschickt.


gruß naruto
Zuletzt geändert von naruto am 23.05.2010 - 21:48, insgesamt 1-mal geändert.

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Re: NMEA-Datenformat!

Beitrag von ssquare_de » 23.05.2010 - 12:58

Hallo,


vielen Dank für das Datenblatt, damit gehts schon leichter.... :)

Also:

Position: 10 meters, 2D RMS --> die wahre Position liegt mit einer Wahrscheinlichkeit von 95% in einer Kreisfläche mit 10m Radius, deren Mittelpunkt von der vom GPS-Empfänger berechneten Position abgebildet wird.
5 meters, 2D RMS, WAAS enabled ---> wenn SBAS(WAAS) aktiviert ist, findet sich die wahren Position in dem Kreis von oben, nur dass nun der Radius auf 5m reduziert werden kann.
Die Geschwindigkeit wird mit einer Genauigkeit von 0,1m/s ausgegeben.

Allerdings fehlen die Wahrscheinlichkeitszahlen bei der Geschwindigkeitsangabe. Zudem wird da auch immer vorrausgesetzt, dass optimale Empfangsbedingungen vorliegen.

Root mean square (RMS),
Twice the distance root mean square (2DRMS)

siehe dazu auch:
http://www.novatel.com/Documents/Bulletins/apn029.pdf
http://en.wikipedia.org/wiki/Circular_error_probable



Stefan

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Re: NMEA-Datenformat!

Beitrag von Roland » 30.05.2010 - 00:30

Hallo,


leider etwas spät fand ich nochwas zur
VBox
Scheinbar haben die an der GPS-Maschine mitgestrickt.
Dort unter 5.3 der Hinweis, dass zur Geschwindigkeit Doppler und Träger "gewichtet" gemischt werden.
Also die Auswertestrategien ... liegen bei mir seit 5 Jahren auf dem Stapel "Zu erledigen" ...

*seufz*

Gute Nacht
Roland

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