Hallo!
Ich habe mir gerade die Seite durchgelesen und mich gefragt, warum die Empfänger genaue Uhren brauchen, obwohl doch die Laufzeit der Signale durch die Kreuzkorrelation bestimmt wird.
Im Text heisst es an einer Stelle, daß die Satelliten ihr Signal zusammen mit der Zeit des Versendens übertragen, aber wenn dann die Laufzeitbestimmung erklärt wird, taucht diese übermittelte Zeit garnicht mehr auf, sondern es wird nur noch von der Kreuzkorrelation geredet...
Vielleicht kann mich hier einer aufklären...
MfG
Moscher
Uhren und Kreuzkorrelation
Moderator: Roland
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mynameis106
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www.gpswandern.de
Uhren und Kreuzkorrelation
Da liegst du ganz richtig.
Das Problem dabei ist nur, dass GPS-Geräte keine Atomuhr eingebaut haben. Die Uhr des GPS-Geräts ist viel zu ungenau um damit Positionen bestimmen zu können. Um dem zu begegnen wird ein Satellit mehr hergenommen, als eigentlich für eine Punktbestimmung erforderlich wäre - also 4 Stück. Und diese zusätzliche Redundanz wird verwendet, um die eigene Uhr "genau zu rechnen". Ob das nun besagte Kreuzkorrelation ist, da bin ich überfragt - klingt aber gut.
Beste Grüße
Helmut
http://www.gpswandern.de
Das Problem dabei ist nur, dass GPS-Geräte keine Atomuhr eingebaut haben. Die Uhr des GPS-Geräts ist viel zu ungenau um damit Positionen bestimmen zu können. Um dem zu begegnen wird ein Satellit mehr hergenommen, als eigentlich für eine Punktbestimmung erforderlich wäre - also 4 Stück. Und diese zusätzliche Redundanz wird verwendet, um die eigene Uhr "genau zu rechnen". Ob das nun besagte Kreuzkorrelation ist, da bin ich überfragt - klingt aber gut.
Beste Grüße
Helmut
http://www.gpswandern.de
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Moscher
Hmm. Naja erstmal danke für eure Antworten, aber irgendwie ist mein grundsätzliches Problem beim Verständnis nicht wirklich gelöst.
Ihr meint jetzt daß die Positionsbestimmung nur dadurch erfolgt, daß der Empfänger aus der vom Satellit mitgesendeten Uhrzeit und der Uhrzeit des Empfangens die Position bestimmt.
Dann bleibt noch die Frage offen, wofür die Kreuzkorrelation da ist. Ich glaube im Moment, daß die dazu da ist, um den genauen Empfangszeitpunkt exakt bestimmen zu können, um also genau festlegen zu können zu welcher Zeit das Signal Empfangen wurde...
Bin mir da aber selbst nicht wirklich sicher...
MfG
Moscher
Ihr meint jetzt daß die Positionsbestimmung nur dadurch erfolgt, daß der Empfänger aus der vom Satellit mitgesendeten Uhrzeit und der Uhrzeit des Empfangens die Position bestimmt.
Dann bleibt noch die Frage offen, wofür die Kreuzkorrelation da ist. Ich glaube im Moment, daß die dazu da ist, um den genauen Empfangszeitpunkt exakt bestimmen zu können, um also genau festlegen zu können zu welcher Zeit das Signal Empfangen wurde...
Bin mir da aber selbst nicht wirklich sicher...
MfG
Moscher
Hallo,
ich habe tagelang gehofft, dass mich Michael vor der Peinlichkeit bewahrt, zugeben zu müssen, dass ich bei der Beantwortung der Frage ins Grübeln komme ...
Die Kreuzkorrelation liefert die Laufzeit der Signale vom Satellit zum Empfänger. Die liegt so zwischen 67-87 msec. Auf der Kowoma-Seite ist 'Kreuzkorrelation' beispielhaft erklärt.
Laufzeit mal c ergibt die Entfernung.
Die (GPS-)Zeit braucht man zur Berechnung der Satellitenposition aus den Ephemeriden, und zwar als XYZ-Koordinate. Aus der Differenz von Satelliten-Koordinaten und gesuchten Empfänger-Koordinaten bildet man den räumlichen Pythagoras und setzt ihn mit der Entfernung gleich.
Das kann man nach den gesuchten Standpunktkoordinaten auflösen.
Steht unter 'Positionsbestimmung', sonst mal nach 'Pseudoranges' oder 'Pseudoentfernung' googeln. Und wenn nochmehr Informationsbedarf da ist, nach 'Gold-Code'. Da geht's um den C/A-Code und der ist nicht so genannt, weil er so wertvoll ist, sondern weil sein Entwickler so hieß.
Stell' nicht wieder solche Fagen ... dann merkt man nämlich, wie oberflächlich man alles hinnimmt. (Ganz unter uns, obige Erklärungen sind auch nicht ganz astrein).
Roland
ich habe tagelang gehofft, dass mich Michael vor der Peinlichkeit bewahrt, zugeben zu müssen, dass ich bei der Beantwortung der Frage ins Grübeln komme ...
Die Kreuzkorrelation liefert die Laufzeit der Signale vom Satellit zum Empfänger. Die liegt so zwischen 67-87 msec. Auf der Kowoma-Seite ist 'Kreuzkorrelation' beispielhaft erklärt.
Laufzeit mal c ergibt die Entfernung.
Die (GPS-)Zeit braucht man zur Berechnung der Satellitenposition aus den Ephemeriden, und zwar als XYZ-Koordinate. Aus der Differenz von Satelliten-Koordinaten und gesuchten Empfänger-Koordinaten bildet man den räumlichen Pythagoras und setzt ihn mit der Entfernung gleich.
Das kann man nach den gesuchten Standpunktkoordinaten auflösen.
Steht unter 'Positionsbestimmung', sonst mal nach 'Pseudoranges' oder 'Pseudoentfernung' googeln. Und wenn nochmehr Informationsbedarf da ist, nach 'Gold-Code'. Da geht's um den C/A-Code und der ist nicht so genannt, weil er so wertvoll ist, sondern weil sein Entwickler so hieß.
Stell' nicht wieder solche Fagen ... dann merkt man nämlich, wie oberflächlich man alles hinnimmt. (Ganz unter uns, obige Erklärungen sind auch nicht ganz astrein).
Roland
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Michael
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Hallo,
tut mir Leid, dass ich Euch hier alle so enttäuschen musste, aber ich hatte gerade wenig Zeit und Roland hat ja wie immer toll erklärt.
Zusammenfassend fällt mir aber noch was ein, was nochmal direkt auf die Frage von Moscher passt:
Die Kreuzkorrelation würde für sich alleine zu einem sinnvollen Ergebnis führen, wenn entweder die Zeit, die die Signale unterwegs sind exakt bekannt wäre oder wenn die Entfernung exakt bekannt wäre.
Da ich zunächst beides nicht weiss, kann ich natürlich schon die Signale des Satelliten mit denen des Empfängers vergleichen, miteinander Kreuzkorrelieren und dann eine Verschiebung errechnen. Aber was mach ich dann damit. Ich weiss dann noch immer nichts, da sowohl ein unterschiedlicher "Start" der Signalsequenz - entpricht ungenauer Uhrzeit des Empfängers - wie auch eine andere Entfernung - entspricht unbekannter eigener Standort - zu einer anderen Signalverschiebung für optimale Korrelation führen. Kann ich mir hingegen sicher sein, dass die Uhrzeiten übereinstimmen (Atomuhr oder eben der Trick mit dem zusätzlichen Satellien), dann sagt die Signalverschiebung direkt etwas über die Laufzeit der Signale bzw. die Entfernung aus.
Und weil ich grade so in Fahrt bin, noch ein anschauliches (?) Beispiel.
Irgendwo auf einem Berg steht einer (Du weisst genau wo) und schreit jede Sekunde "Hallo".
Du stehst ebenfalls irgendwo (weisst aber nicht wo) und schreist ebenfalls jede Sekunde "Hallo". Leider weisst Du nicht, wann der andere angefangen hat. Er hat vielleicht genau bei Sekunde 00,000 angefangen oder und schreit bei 00,000, bei 01,000 bei 02,000 usw.
Oder vielleicht schreit er bei bei 00,100 bei 01,100 und bei 02,100. Nach Deiner Uhr gerechnet, die ist aber nicht sehr genau. Nach seiner Uhr, die genau ist schreit er tatsächlich um 00,000 usw.
Du fängst Deinen ersten Schrei bei 00,000 (nach Deiner Uhr) an und verzögerst nun Deinen Schrei jedesmal ein wenig und horchst, wann Dein Schrei und sein Schrei für Dich exakt gleichzeitig sind (Dieses Vorgehen ist übrigens genau die Kreuzkorrelation).
Am Ende hast Du herausgefunden, dass Du Deinen Schrei um 0,500 Sekunden hast verzögern müssen, damit er "deckungsgleich" mit dem des anderen ist.
Was weisst Du jetzt?
Richtig, garnichts.
Könntest Du sicher sein, dass der andere seinen Schrei um 00,000 (nach Deiner Uhr) gemacht hat und Du schreist um 00,500 Sekunden, dann wüsstest Du dass er 300mx0,5 Sekunden = 150 m entfernt ist.
Hat er aber um 00,100 gerufen, war der Schall nur 0,400 Sekunden unterwegs und es sind nur 120 m.
So, vielleicht hilft das noch jemandem und hoffentlich habe ich keinen Unsinn erzählt.
Gruss
Michael
tut mir Leid, dass ich Euch hier alle so enttäuschen musste, aber ich hatte gerade wenig Zeit und Roland hat ja wie immer toll erklärt.
Zusammenfassend fällt mir aber noch was ein, was nochmal direkt auf die Frage von Moscher passt:
Die Kreuzkorrelation würde für sich alleine zu einem sinnvollen Ergebnis führen, wenn entweder die Zeit, die die Signale unterwegs sind exakt bekannt wäre oder wenn die Entfernung exakt bekannt wäre.
Da ich zunächst beides nicht weiss, kann ich natürlich schon die Signale des Satelliten mit denen des Empfängers vergleichen, miteinander Kreuzkorrelieren und dann eine Verschiebung errechnen. Aber was mach ich dann damit. Ich weiss dann noch immer nichts, da sowohl ein unterschiedlicher "Start" der Signalsequenz - entpricht ungenauer Uhrzeit des Empfängers - wie auch eine andere Entfernung - entspricht unbekannter eigener Standort - zu einer anderen Signalverschiebung für optimale Korrelation führen. Kann ich mir hingegen sicher sein, dass die Uhrzeiten übereinstimmen (Atomuhr oder eben der Trick mit dem zusätzlichen Satellien), dann sagt die Signalverschiebung direkt etwas über die Laufzeit der Signale bzw. die Entfernung aus.
Und weil ich grade so in Fahrt bin, noch ein anschauliches (?) Beispiel.
Irgendwo auf einem Berg steht einer (Du weisst genau wo) und schreit jede Sekunde "Hallo".
Du stehst ebenfalls irgendwo (weisst aber nicht wo) und schreist ebenfalls jede Sekunde "Hallo". Leider weisst Du nicht, wann der andere angefangen hat. Er hat vielleicht genau bei Sekunde 00,000 angefangen oder und schreit bei 00,000, bei 01,000 bei 02,000 usw.
Oder vielleicht schreit er bei bei 00,100 bei 01,100 und bei 02,100. Nach Deiner Uhr gerechnet, die ist aber nicht sehr genau. Nach seiner Uhr, die genau ist schreit er tatsächlich um 00,000 usw.
Du fängst Deinen ersten Schrei bei 00,000 (nach Deiner Uhr) an und verzögerst nun Deinen Schrei jedesmal ein wenig und horchst, wann Dein Schrei und sein Schrei für Dich exakt gleichzeitig sind (Dieses Vorgehen ist übrigens genau die Kreuzkorrelation).
Am Ende hast Du herausgefunden, dass Du Deinen Schrei um 0,500 Sekunden hast verzögern müssen, damit er "deckungsgleich" mit dem des anderen ist.
Was weisst Du jetzt?
Richtig, garnichts.
Könntest Du sicher sein, dass der andere seinen Schrei um 00,000 (nach Deiner Uhr) gemacht hat und Du schreist um 00,500 Sekunden, dann wüsstest Du dass er 300mx0,5 Sekunden = 150 m entfernt ist.
Hat er aber um 00,100 gerufen, war der Schall nur 0,400 Sekunden unterwegs und es sind nur 120 m.
So, vielleicht hilft das noch jemandem und hoffentlich habe ich keinen Unsinn erzählt.
Gruss
Michael
Hallo,
das Beispiel kann man nach Hans Fröhlich/Susanne Grimm "Punktbestimmung mit GPS für Einsteiger" abwandeln wie folgt:
... ihr schreit auf ein Handzeichen hin, gleichzeitig und im selben Takt die Zahlen von 1 bis 10. Jeder würde dann sich selbst eins, zwei, drei ... sagen hören und zeitversetzt den Freund. Wärst Du selbt bei drei, würdest Du den Freund z.B. eins sagen hören, obwohl dieser zeitgleich drei gesagt hat. Die Zeit, die vom Zeitpunkt an vergeht, da Du selbst eins gesagt hast und dann den Freund eins sagen hörst, ist die Laufzeit ...
Zu meinem ersten Beitrag: Mein Selbstbetrug liegt bei der "bekannten" Satellitenposition. Dazu brauche ich ja die exakte GPS-Zeit...
Die Satelliten legen in einer Sekunde immerhin rund 4000 m zurück, also brauchte ich sie im Hinblick auf meine Position besser als 4 m, also besser als eine ms. Bisher dachte ich immer, die Zeit gibt es irgendwo im Datensatz, z.B. im HOW und wird dann noch ein bisschen hingetrimmt.
Bei genauerem Hinsehen, vor allem wenn man den Hinweis bekam, erkennt man, dass die Modulationen ja Funktionen der
ZEIT sind. Hat man korreliert, hat man vielleicht die Zeit ?
http://www.ap.univie.ac.at/users/hirschl/gps/
Hallo Moscher, its your turn ...
Gruß und Gute Nacht
Roland
das Beispiel kann man nach Hans Fröhlich/Susanne Grimm "Punktbestimmung mit GPS für Einsteiger" abwandeln wie folgt:
... ihr schreit auf ein Handzeichen hin, gleichzeitig und im selben Takt die Zahlen von 1 bis 10. Jeder würde dann sich selbst eins, zwei, drei ... sagen hören und zeitversetzt den Freund. Wärst Du selbt bei drei, würdest Du den Freund z.B. eins sagen hören, obwohl dieser zeitgleich drei gesagt hat. Die Zeit, die vom Zeitpunkt an vergeht, da Du selbst eins gesagt hast und dann den Freund eins sagen hörst, ist die Laufzeit ...
Zu meinem ersten Beitrag: Mein Selbstbetrug liegt bei der "bekannten" Satellitenposition. Dazu brauche ich ja die exakte GPS-Zeit...
Die Satelliten legen in einer Sekunde immerhin rund 4000 m zurück, also brauchte ich sie im Hinblick auf meine Position besser als 4 m, also besser als eine ms. Bisher dachte ich immer, die Zeit gibt es irgendwo im Datensatz, z.B. im HOW und wird dann noch ein bisschen hingetrimmt.
Bei genauerem Hinsehen, vor allem wenn man den Hinweis bekam, erkennt man, dass die Modulationen ja Funktionen der
ZEIT sind. Hat man korreliert, hat man vielleicht die Zeit ?
http://www.ap.univie.ac.at/users/hirschl/gps/
Hallo Moscher, its your turn ...
Gruß und Gute Nacht
Roland
Zuletzt geändert von Roland am 06.06.2005 - 22:58, insgesamt 2-mal geändert.
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Gast
Die Pseudolaufzeit der Siganle wir durch den Korrelationsprozess gemessen. Pseudolaufzeit wird es genannt, weil der Absendezeitpunkt in der Satellitezeitskala aus dem Datenstrom ermittelt wird, und der Ankunftszeitpunkt in der Empfängerzeitskala ermittelt wird. Der Unterschied zwischen der Satellitenzeitskala und der Systemzeitskala wird als Model in der GPS Benutzernachricht übertragen. Der Unterschied zwischen der Systemzeitskala un der Zeitskala, die durch die Uhr im benutzerempfänger realisiert wird, wird als der vierte Parameter, neben der drei räumlichen Parameteren, bei der Lösung der Navigationsgleichung bestimmt.
Da die Siganle von unterschiedlichen Satelliten am Empfänger in sehr kurzen Zeitintervallen ankommen, genügt es wenn die im EMpfänger erzeugt Zeitskala nur das genaue messen von kurzen Zeitintervallen erlaubt.
Die Kreuzkorrelation ist für die Pseudolaufzeitmessung nur insofern bedeuten, daß die Kzeugkorrlation der unterschieldichen verwendeten Gold-Kodes möglichst gering sein soll, damit die unterschiedlichen Gold-Kodes nicht im Benutzerempfänger vertauscht werden.
Da die Siganle von unterschiedlichen Satelliten am Empfänger in sehr kurzen Zeitintervallen ankommen, genügt es wenn die im EMpfänger erzeugt Zeitskala nur das genaue messen von kurzen Zeitintervallen erlaubt.
Die Kreuzkorrelation ist für die Pseudolaufzeitmessung nur insofern bedeuten, daß die Kzeugkorrlation der unterschieldichen verwendeten Gold-Kodes möglichst gering sein soll, damit die unterschiedlichen Gold-Kodes nicht im Benutzerempfänger vertauscht werden.
Hallo Gast,
ja, nicht ganz so kompakt und von Fall zu Fall mit anderen Worten, habe ich bisher allen Unschuldigen die Navigationslösung nahezubringen versucht, die Gleichung für die Pseudoranges dabei schon mehrfach geschrieben oder getippt.
Bis zu jenem 22.05.2005 als Moscher impertinent nach der Zeiterfassung fragte
. Habe dann was von GPS-Zeit geschrieben, vom Hand-over-Word oder von Zeitabhängigkeit gestammelt.
Du schreibst, dass der Zeitpunkt
Weiter bin ich noch nicht, nur dass die Codes alle Millisekunden wiederholt werden und die Millisekunde würde für die 4-Meter-Genauigkeit der Navigationslösung ja ungefähr reichen. Nur wie verknüpfe ich die Codes mit der Satellitenzeit ? Den Schritt zur GPS/System-Zeit kriegt man bei Bedarf sicher hin.
P.S. ich könnte auch als Gast schreiben, aber ich weiß ja, das bleibt alles unter uns.
Grüße Roland
ja, nicht ganz so kompakt und von Fall zu Fall mit anderen Worten, habe ich bisher allen Unschuldigen die Navigationslösung nahezubringen versucht, die Gleichung für die Pseudoranges dabei schon mehrfach geschrieben oder getippt.
Bis zu jenem 22.05.2005 als Moscher impertinent nach der Zeiterfassung fragte
. Habe dann was von GPS-Zeit geschrieben, vom Hand-over-Word oder von Zeitabhängigkeit gestammelt.Du schreibst, dass der Zeitpunkt
Ich will mit dem Zitat andeuten, wie leicht man meines Erachtens das angesprochene Kernproblem überspielt.aus dem Datenstrom ermittelt wird
Weiter bin ich noch nicht, nur dass die Codes alle Millisekunden wiederholt werden und die Millisekunde würde für die 4-Meter-Genauigkeit der Navigationslösung ja ungefähr reichen. Nur wie verknüpfe ich die Codes mit der Satellitenzeit ? Den Schritt zur GPS/System-Zeit kriegt man bei Bedarf sicher hin.
P.S. ich könnte auch als Gast schreiben, aber ich weiß ja, das bleibt alles unter uns.
Grüße Roland
Hey Moscher, alter Quälgeist !
Es ist u n g l a u b l i c h was man alles im Netz findet. Man muss allerdings richtig suchen und geduldig Link für Link durchgehen. Dann findet man auch den Link der
Uni Karlsruhe
Erschwert wurde das Finden, weil der Begriff 'Vermessung' nicht drin vorkommt
Michael wird sich noch freuen, wenn er das angehängte Literaturverzeichnis des Links anschaut. Michaels Topics zum GPS-Signal kommen der Erklärung schon nahe, ich finde aber, dass die Darstellung oben noch einen Tick präziser ist.
Hat sich gelohnt, bin jetzt auch schlauer.
(Murmelt da jemand 'zu akademisch' ?!)
Grüße Roland
Es ist u n g l a u b l i c h was man alles im Netz findet. Man muss allerdings richtig suchen und geduldig Link für Link durchgehen. Dann findet man auch den Link der
Uni Karlsruhe
Erschwert wurde das Finden, weil der Begriff 'Vermessung' nicht drin vorkommt
Michael wird sich noch freuen, wenn er das angehängte Literaturverzeichnis des Links anschaut. Michaels Topics zum GPS-Signal kommen der Erklärung schon nahe, ich finde aber, dass die Darstellung oben noch einen Tick präziser ist.
Hat sich gelohnt, bin jetzt auch schlauer.
(Murmelt da jemand 'zu akademisch' ?!)
Grüße Roland