Genauigkeitsbestimmung eines GPS Empfängers

Allgemeine Fragen zu GPS und verwandten Themen

Moderator: Roland

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NaviKay

Genauigkeitsbestimmung eines GPS Empfängers

Beitrag von NaviKay » 25.10.2005 - 22:34

Hallo erstmal!
Ich schreibe gerade meine Facharbeit über GPS und möchte mit meinem Empfänger (GPSMAP 60CS) über einem genau vermessenem Punkt die Genauigkeit des Gerätes messen. Von der Fachhochschule habe ich einige genaue Punkte bekommen. Ich möchte an einem dieser Punkte 24 Stunden lang in 6 Stunden Abständen jeweils Messungen durchführen und die Ergebnisse mit den Vorgegebenen Koordinaten vergleichen um die Genauigkeit zu bekommen. Meine erste Frage ist, wie berechne ich die Koordinaten in Meterangaben um? und wie berechne ich dann die Standardabweichung der Genauigkeit aus? Bezugssystem WGS84
und die Angaben in Breite/Länge ° ' ''.

Z.B. der Punkt 1: K1: 53 36 29,7092 (Breite) / 10 01 49,9697 (Länge)
K2: 53 36 30,3136 (Breite) / 10 01 50,0387 (Länge)

K1 ist gegeben und K2 gemessen!

Ich hoffe mir kann jemand helfen! und übrigens komme ich nicht aus dem Vermessungs bzw. Geodätischen Bereich also bitte ein wenig Nachsicht bei der Erklärung!

Kai Kloster

JLacky
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Re: Genauigkeitsbestimmung eines GPS Empfängers

Beitrag von JLacky » 25.10.2005 - 23:59

Hi,

da es kurz vor Mitternacht ist, will ich mich nur kurz zu einigen Problem äußern, die Du bei den Messungen beachten solltest.

Da ich selber einen 60CS habe, erlaube ich mir mal die Bemerkung, das für ein solches Vorhaben der 60CS zimlich ungeeignet ist.

Zum einen solltest Du beachten das GARMIN-Geräte grundsätzlich nicht die aktuell ermittelte Position anzeigen, sondern einen Mittelwert. Stichwort: Der GARMIN-Genauigkeitskreis.
Zum anderen solltest Du die Einstellung unter den MARINE-Einstellungen zum Geschwindigkeitsfilter beachten. Steht das z.B. auf ATUTO, und bewegt sich der Empfänger nicht, wird auch keine Positionsänderung aufgrund von Messungenauigkeiten angezeigt.

Du solltest mal eine Vergleichsmessung über längere Zeit zwischen dem 60CS und z.B. einem einfachen SIRF-Empfänger machen. Während das GARMIN-Gerät zimlich langsam die Position bestimmt, und nach der Positionsbestimmung bei gutem Empfang über Stunden nicht mehr verändert, zeigt der SIRF-Empfänger die Position zimlich schnell an, ändert aber fast sekündlich die Positionsangaben im Rahmen der üblichen Fehlmessungen.

Also kurz gesagt, die GARMIN-Geräte sind meiner Meinung nach aufgrund ihrere eingebauten Glättungsfunktionen, für Vergleichsmessungen ungeeignet, da man nie weiss, ob die aktuelle Positionsangabe real ist, oder einfach nur gemittelt.
K2: 53 36 30,3136 (Breite) / 10 01 50,0387 (Länge)
Und das ist Dein (geringeres) nächstes Problem: Das 60CS gibt keine vier Nachkommastellen bei der Sekundenangabe aus, sondern nur eine gerundete Nachkommastelle.

Vier Stellen nach dem Komma sind sowieso sehr optimistisch. Das liegt ja im Millimeterbereich, oder? Wie alt sind die Vergleichswerte? Ist da die Kontinentalverschiebung mit berücksichtigt? :lol:

mfg
JLacky

NaviKay

Beitrag von NaviKay » 26.10.2005 - 19:47

Danke erstmal für die Antwort,
aber so ganz kann ich mir nicht denken, dass das Garmin nach der Positionsbestimmung über Stunden keine neue Ortung durchführt. Meine Messungen würden jeweils 6 Stunden auseinanderliegen, d.h. ich fange an um 0:00 Uhr, weiter um 6:00 uhr, dann um 12:00 Uhr die nächste um 18:00 Uhr und dann wieder um 0:00 Uhr, da müsste mir der Empfänger doch verschiedene Koordinaten von diesem einen Messpunkt ausspucken?
Das mit den Nachkommastellen ist egal, da ich die Koordinaten von dem Punkt dann auch aufrunden würde und es wäre bestimmt immer noch ein Unterschied zu den Meßergebnissen zu erkennen.

Kannst du mir denn trotzdem zeigen wie man Koordinaten in eine Meterangabe umrechnet und dann vielleicht noch erklären wie man aus meinen 5 verschiedenen Messungen die Standardabweichung des Empfängers ausrechnet?

Da ich noch 5 Wochen Zeit habe bis zur Abgabe der Facharbeit ist es ein kleines Drama was du mir da erzählst, von wegen dass das Garmin Gerät dafür ungeeignet ist, ich werde es jedoch trotzdem versuchen die Standardabweichung der Genauigkeit des Gerätes zu bestimmen oder hast du noch eine andere Idee was ich mit dem Gerät (GPSMAP 60CS) für meine Facharbeit anstellen kann?

Vielen Dank auf jeden fall für die Antwort und ich hoffe diesesmal fällt die Antwort etwas positiver für mich aus!

Kai Kloster

JLacky
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Registriert: 03.02.2005 - 22:06

Beitrag von JLacky » 26.10.2005 - 20:15

NaviKay hat geschrieben:aber so ganz kann ich mir nicht denken, dass das Garmin nach der Positionsbestimmung über Stunden keine neue Ortung durchführt.
Hi,

doch der 60CS tut das. Ich habe das schon oft beobachtet, wenn ich testweise meinen 60CS und eine BT-GPS-Maus nebeneinander auf dem Fensterbrett liegen habe. Der 60CS bestimmt die Position und fertig. Die Position der BT-GPS-Maus hüpft alle paar Sekunden mal ein paar cm oder Meter in die eine oder andere Richtung.
Erst wenn sich die Empfangssituation drastisch verschlechtert, also z.B. nur noch 2-3 Satelliten, dann kommt auch mal Bewegung in die Positionsanzeige des 60CS.
Der Grund dafür ist, das die GARMIN-Geräte intern aus den sekündlichen Positionswerten einen Mittelwert bilden. Und beim 60CS kommt noch der Geschwindigkeitsfilter hinzu.

Das heisst Du bekommst beim 60CS nicht die rohen Positionsdaten, sondern eine schon vorverarbeitete Positionsangabe. Du kannst natürlich Deine Betrachtung darauf abstimmen, und z.B. die Messung einmal mit eingeschaltetem Geschwindigkeistfilter und einmal ohne Geschwindigkeitsfilter machen. Das wäre bestimmt interessant ob, und wie groß die Abweichung da ist.
Kannst du mir denn trotzdem zeigen wie man Koordinaten in eine Meterangabe umrechnet
Ähnliche Fragestellungen wurden hier schon öffters Behandelt: Stichwort Abstand zwier Koordinaten. Verwende infach mal hier die Suchfunktion.

Im Grunde genommen ist das recht einfach.: Erdumfang über die Pole geteilt durch 360° und Du weisst wie lang ein Breitengrad ist. Ein Breitengrad hat 60 Minuten, also wieder geteilt durch 60 usw.

Beim Längengrad sieht das etwas anders aus, da ein Längengrad am Äquator rund 111km lang ist, an den Polen laufen die Längengrade aber in einem Punkt zusammen, also Abstand 0km. Das heisst man muss erst für den aktuellen Breitengrad den Abstand eines Längengrades berechnen.

Aber wie gesagt da müsste es genügen Formeln hier im Forum geben.
und dann vielleicht noch erklären wie man aus meinen 5 verschiedenen Messungen die Standardabweichung des Empfängers ausrechnet?
Standardabweichung: http://de.wikipedia.org/wiki/Standardabweichung

Wobei ich aber bei nur 5 Messungen ein gewisses Bauchweh habe, weil 5 Messungen eigentlich nicht representatiev genug sind. 25 oder 50 Messungen würden eine vernüftige Aussage ergeben.

mfg
JLacky

Gast

Beitrag von Gast » 27.10.2005 - 09:56

Hi

Unter http://www.koordinaten.de/online/dist_bel.shtml kannst Du die Abweichung zwischen zwei Koordinatenpunkten berechnen lassen.


Gruß Klaus

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Beitrag von Hartmut » 27.10.2005 - 16:34

moin,
mir fällt da ein, der michael hat doch einen fest instalierten emfänger und der compi zeichnet auf was sich da tut, möglicherweise kann das ja irgendwie verwendet werden.
http://www.kowoma.de/gps/gpsmonitor/gpsmonitor.php
zu dem 60cs, gibt der nicht über die schnittstelle rohdaten zum compi aus ???? ich weiß da zwar nichts genaues, aber wenn ich das richtig habe, kann ich doch z. b. mein fugawi auf dem schleppi mit daten von einem 60cs versorgen lassen oder wie und was ???
zu der genauigkeit kann ich was sagen, ich habe mal vergessen die logfunktion bei fugawi abzuschalten, da waren dann zig messungen in einem umkreis von ca. 6m protokoliert, wobei die meisten in einem 2m radius lagen, außerhalb 6m waren keine. der empfänger war eine garmin gps35-maus mit seriellem anschluß, montiert mit orginal magnetplatte auf meinem autodach.

bis denn
:mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:
ich bin zwar verantwortlich, für das was ich sage, aber nicht dafür, wie du es verstehst.

rechtschreibfehler sind gewollt und deswegen mit voller Absicht erstellt. wer welche findet, darf sie behalten, verschenken oder auch versteigern.

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Roland
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Beitrag von Roland » 27.10.2005 - 20:24

Hallo Kai,

das Du nicht geodätisch vorbelastet bist - na, einmal will ich darüber hinwegsehen. Und kluge Ratschläge erteilen - und
Michael wollte ich eigentlich auch aufwecken ...

Klären könntest Du, was Du den für Sollpunkt-Koordinaten von der Fachhochschule hast, warum Du fragst
wie berechne ich die Koordinaten in Meterangaben um?
Letztlich würde ich wie JLacky nur mit den Sekunden rechnen und diese zum Schluß erst auf der Kugel in Meter umrechnen. ABER: wird in der Facharbeit gerade etwas über Koordinatenumrechnung verlangt ?

Mich als Vermesser würde zudem interessieren, was sind das für Punkte ? Topographische Punkte ("der Kanaldeckel") oder Vermessungspunkte. Letztere wären wohl zentimetergenau, erstere nicht.

Damit verbunden wäre ein Einwand zur Genauigkeitsbetrachtung:
hättest Du zentimetergenaue Sollwerte, würdest Du im Vergleich zur 60C-Messung ja den wahren Lagewert kennen. Die Standardabweichung wäre dann die Wurzel aus [d²]/n und nicht [d²]/(n-1).
Jetzt wäre es interessant zu erfahren, was Du zu diesem Einwand sagst, dann könnte man abschätzen, was von der Facharbeit erwartet wird.

Bei der Bestimmung von Genauigkeitsangaben wäre wichtig: Du errechnest sie für das, was Du machst.
Läßt Du den Empfänger laufen, eben für laufende Messungen.
Willst Du aber sagen für eine Positionierung, müßtest Du eben anschalten-ausschalten-anschalten-ausschalten ... Am besten noch die Sollpunkte abwechselnd aufsuchen. Tja, das bei Nacht ...

Jetzt könnte ich mich noch mit JLacky über die Anzahl der Messungen raufen :wink: . Fünf sind zuwenig, aber bei mehr als -na- 30 wird man zwar rechnerisch besser, die Messungen sind aber auch hochkorreliert und systematische Fehleranteile bleiben bestehen.
M.E. nicht die Menge der Messungen auf einem Punkt gibt praktische Aussagen -wer steht denn schon sechs Stunden auf einem Punkt? (ja, entschuldige Michael!) sondern eben, wie genau ist eine Positionierung.

Oder Du gehst mal fortlaufend über alle bekannten Punkte und vergleichst die Abweichungen.

Eine Idee wäre noch: kannst Du den PDOP-Wert mit aufzeichnen?

Das wär's fürs Erste
Roland

NaviKay

Beitrag von NaviKay » 27.10.2005 - 23:33

Hallo und danke für eure Antworten,
Jetzt nochmal zur Schilderung meiner Situation:
Also die Punkte von der FH sind durch Betonblock mit Eisenring und Bolzen vermarte Punkte. Die Koordinaten dieser Punkte sind wie folgt dargestellt:
Breite/Länge ° ' ''

Z.B.: 53 36 29,7092 (Breite) und 10 01 49,9697 (Länge) ist ein bestimmter Punkt.

Wenn ich jetzt über diesem Punkt mit meinem Garmin (60CS) messe, dann hoffe ich gewisse Abweichungen von den vorgegebenen Koordinaten zu sehen.
Diese Abweichungen (Differenzen) möchte ich in Entfernungsangaben wie zum Beispiel meter umrechnen (Hab dazu einen automatischen umrechner als Exceldatei gefunden).
Da ich mehrere Messungen durchführe zu unterschiedlichen Zeiten (ändernde Satellitenkonstellation), hoffe ich, unterschiedliche Ergebnisse zu bekommen, diese in meter umzurechnen und daraus die Standardabweichung des Gerätes zu bestimmen bzw. zu errechnen.


Kai Kloster

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Beitrag von Roland » 27.10.2005 - 23:58

Hallo Kai,

na, da hast Du ja die Millimeter vorgegeben.
Statt 'Entfernungsangabe' könnte man 'Punktlagefehler' sagen.
Aber über die Nachtmessungen mache ich mir jetzt keine Sorgen mehr:
"In Hamburg sind die Nächte laaannng ..."
Eher schon über Abschattungen und Mehrwegeffekte.

Grüße
Roland

NaviKay

Beitrag von NaviKay » 28.10.2005 - 09:28

Hallo Roland,

Da brauchst du dir keine Sorgen machen, der Punkt über dem ich messe, ist freiliegend auf einer Wiese. Somit sind Mehrwegeffekte und Abschattungen ausgeschlossen.
Aber warum machst du dir soviel sorgen über die Nachtmessungen, versteh ich nicht und nochwas, ich messe immer nur kurz zu einem zeitpunkt und dann gehe ich wieder weg und messe zu einem anderen zeitpunkt nocheinmal.

Mfg Kai

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Beitrag von Roland » 28.10.2005 - 11:35

Hallo Kai,

na, weil Du selbst davon sprichst
Meine Messungen würden jeweils 6 Stunden auseinanderliegen, d.h. ich fange an um 0:00 Uhr, weiter um 6:00 uhr, dann um 12:00 Uhr die nächste um 18:00 Uhr und dann wieder um 0:00 Uhr,
Und weil ich vor langen langen Jahren, als das Photozenitrohr im Stadtpark noch stand und betrieben wurde, dort kurzzeitig nachts beobachtet habe. Im nachhinein verklärt sich ja alles, aber ich hatte einmal Schritte auf dem Dach gehört ... und ich war allein.
Steht das Gebäude überhaupt noch? Jetzt weiß ich nichtmal mehr wo, am Grasweg ? War etwa 1975.

Grüße Roland

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Beitrag von Roland » 05.11.2005 - 13:29

Hallo

für die anderen
http://www.auf.uni-rostock.de/gg/resnik/AVN_1.pdf
http://www.gartrip.de/long_d.htm

(Auch das Problem mit der Transformation aus dem anderen Thread geht mir noch durch den Kopf)

Grüße Roland

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