gps geschwindigkeitsmessung

Allgemeine Fragen zu GPS und verwandten Themen

Moderator: Roland

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nitram

gps geschwindigkeitsmessung

Beitrag von nitram » 29.11.2005 - 11:16

hallo,
soweit ich weis basiert die geschwindigkeitsmessung via gps auf dem doppler-effekt. ist dadurch nur eine bestimmung des betrags der geschwindigkeit möglich oder lassen sich auch informationen bezüglich der bewegungsrichtung gewinnen (und wenn ja mit welcher genauigkeit)?
falls mir jemand weiterhelfen kann -> wäre super :-)

JLacky
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Re: gps geschwindigkeitsmessung

Beitrag von JLacky » 29.11.2005 - 12:25

nitram hat geschrieben:ist dadurch nur eine bestimmung des betrags der geschwindigkeit möglich oder lassen sich auch informationen bezüglich der bewegungsrichtung gewinnen
Hi,

da die Geschwindigkeit mathematisch gesehen ein Vektor ist, wir der GPS-Chip zwangsläufig neben dem Betrag auch die Richtung bestimmen müssen.
Die Frage ist nur ob und welches GPS-Gerät die Richtung die aus der Dopplerverschiebung ermittelt wurde nach Außen anzeigt oder ausgibt.

Beim NMEA-Protokoll bin ich mir nicht sicher ob dieser Wert in irgend einem Datensatz ausgegeben wird.

Beim GARMIN-Datenprotokoll, wird die Geschwindigkeit zumindestens in XYZ-Richtung in [m/s] (mit 1 Nachkommastelle) aufgesplittet ausgegeben. Das heisst da könnte man die Richtung selber berechnen.

Beim SIRF-Datenprotokoll kenn ich mich nicht aus. Da weis ich nicht ob und wie die Geschwindgkeitswerte ausgegeben werden.

mfg
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Roland
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Beitrag von Roland » 04.12.2005 - 11:51

Hallo,

ich sitze zur Zeit in meiner Schmollecke, ein paar GPS-Skripte in Reichweite.

Ok, gefunden habe ich das NMEA-Protokoll $GPVTG für Geschwindigkeit über Grund und das 'proprietäre' $PGRMF, mit dem Garmin Fix- und Geschwindigkeitsdaten ausgibt.

Aber der Doppler-Effekt:
Mir hatte jemand eingeredet, weil die 'Spacevehicels' mit 14.000 km/h da draußen langdüsen, spielt irgendeine Bewegung des Empfängers bei der Positionslösung keine Rolle...
Bei der Signalkorrelation wird der Doppler-Shift sicher berücksichtigt - was man erstmal gern überspringt. Dass die kleinen Dinger aber einen Doppler-Shift zur Geschwindigkeitsmessung bestimmen, muss ich erst noch verdauen.
Und solange schmolle ich
:wink:

Grüße Roland

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Beitrag von JLacky » 04.12.2005 - 12:55

Roland hat geschrieben: Mir hatte jemand eingeredet, weil die 'Spacevehicels' mit 14.000 km/h da draußen langdüsen, spielt irgendeine Bewegung des Empfängers bei der Positionslösung keine Rolle...
Die 14Tkm/h ist die Bahngeschwindigkeit des Satelliten. Worauf es aber ankommt ist die relative Geschwindigkeit des Empfängers zum Satelliten. Und die ist wesentlich geringer.

Nimm z.B. mal die geostationären Rundfunksatelliten bei einer Umlaufbahn von 36Tkm. Die haben eine Bahngeschwindigkeit von über 10Tkm/h, und dennoch ist die relative Geschwindigkeit zu der Sat-Schüssel am meinem Haus 0km/h (mal abgesehen von den leichten Trift-Bewegeungen des Satelliten).

Das heisst die relative Geschwindigkeit mit der ein GPS-Satellit auf meine Position zu kommt, oder Wegfliegt, dürfte (und ich schätze das jetzt mal) bei maximal 400-600km/h liegen. Und das ist mit einer Dopplermessung problemmlos messabr.
Dass die kleinen Dinger aber einen Doppler-Shift zur Geschwindigkeitsmessung bestimmen, muss ich erst noch verdauen.
Gib mal in Google als Suchbegriff "GPS Doppler speed". Da findet man genügen Quellen zu diesem Thema

Und was die NMAE-Datensätze betrifft, wäre noch dieser Datensatz evtl. intertessant:

Code: Alles auswählen

$GPTRF
Transit Fix Data 

Time, date, position, and information related to a TRANSIT Fix. 

$--TRF,hhmmss.ss,xxxxxx,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x.x,x.x,x.x,x.x,xxx
hhmmss.ss = UTC of position fix 
xxxxxx = Date: dd/mm/yy 
llll.ll,a = Latitude of position fix, N/S 
yyyyy.yy,a = Longitude of position fix, E/W 
x.x = Elevation angle 
x.x = Number of iterations

x.x = Number of Doppler intervals

x.x = Update distance, nautical miles 
x.x = Satellite ID 
mfg
JLacky

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Roland
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Beitrag von Roland » 05.12.2005 - 21:49

Hallo JLacky,

der Hinweis zum Googeln hat mich aus der Lethargie gerissen. Ich hatte zwar schon mit Doppler-shift und velocity gegoogelt, habe nun zusätzlich aber die Groups abgeklopft.
Die Frage nach der Geschwindigkeitsbestimmung mittels GPS ist demnach schon 10 Jahre alt.

Soweit ich folgen konnte mit salomonischem Resultat "Alles ist möglich".
Bezogen auf den Stand von etwa 2000 gibt es zwei Lager
1.Geschwindigkeit aus Doppler-Verschiebung
2.Geschwindigkeit aus Positions-Verschiebung

Letztere lag mir näher. Da fallen durch Iterationen neben den vier X,Y,Z und T-Unbekannten die Verschiebung in X,Y und Z pro Zeiteinheit (also die Geschwindigkeit) an. Das dürfte relativ einfach gehen :lol: und kann noch geglättet werden.

Dazulernen muss ich bei den Doppler-Messungen. Nach Deinen Hinweisen habe ich überschlagen, dass die Geschwindigkeiten der Satelliten zum Empfänger wohl tatsächlich unter 1000km/h liegen, das wäre z.B. auch Fluggeschwindigkeit eines Jets.
Damit hätte man
Satellitenanteil unter 1000 km/h
Erdrotationanteil in unseren Breiten unter 1000 km/h
Eigenbewegungsanteil unter 1000 km/h.
Die ersten beiden Anteile sollen genügend genau berechenbar sein, mithin bliebe die dritte übrig.

Dann kommt der Teil, wo ich hardware- und softwaremäßige Bestimmung des Dopplershifts nicht mehr trennen kann. Nach Vorberechnungen kann die erwartete Frequenz eingegrenzt und verfolgt werden. Aus der Verfolgung wird der Shift berechnet.

Krönung ist eine gefundene Aussage, dass man Dopplershift- und Positionsberechnungen in einer Kalman-Filterung mixt.

Na dann Prost.

Grüße Roland

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Beitrag von Hartmut » 11.12.2005 - 07:48

moin,
dopplereffekt ???? staucht da einer funkwellen oder zieht sie gar lang ???
wenn ich mal den schall als beispiel ins spiel bringe da funzt das.
aber bei gps meiner meinung nach unsinnig (lachhafte geschwindigkeiten), wenn es um tkm/sek ginge, das wäre was anderes. ich würde da aus der ermittelten standortverschiebung die geschwindigkeit ableiten alles andere wäre mir zu aufwändig.

bis denn
:mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:

p.s.: haut mich (aber nicht so doll) :shock:
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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Beitrag von JLacky » 11.12.2005 - 13:05

Hartmut hat geschrieben: aber bei gps meiner meinung nach unsinnig (lachhafte geschwindigkeiten), wenn es um tkm/sek ginge, das wäre was anderes.
Hi,

wenn Du fertig mit Lachen bist, dann hier noch was zum Lesen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System
http://de.wikipedia.org/wiki/Doppler-Effekt

http://www.kowoma.de/gps/Signalverschiebung.htm
http://www.kowoma.de/gps/Signale.htm

http://mata.gia.rwth-aachen.de/Vortraeg ... 0000000000

Du siehst, auch bei für Dich so lachhaften Geschwindigkeiten ist der Doppler-Effekt durchaus sehr nützlich für die Geschwindigkeits- und Positionsbestimmung.

mfg
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Beitrag von Roland » 11.12.2005 - 21:06

Hallo,

ich will mit ein paar allgemeine Bemerkungen eingreifen.
1. Beim Dopplereffekt hab' ich mich auch über dessen Einfluss veschätzt.

Und:
2. alles, was ich so von mir gebe, ist im Prinzip ja angelesen und entstammt nur selten eigenen Erfahrungen. Deshalb versuche ich auch möglichst, eine Quelle mitzuposten.
Wer hat denn schonmal einen Dopplereffekt beim GPS-Signal-Empfang beobachtet? Man könnte weiter philosophieren, wofür könnte man überhaupt seine Hand ins Feuer halten?

3. Somit sollten wir uns gegenseitig unterstützen: der Blinde führe den Lahmen :D

(Gelegentlich nutze ich einen Beitrag auch zum 'Abblödeln'.)

Grüße Roland

Gast

Geschwindigkeitsmessung im Auto

Beitrag von Gast » 14.12.2005 - 00:19

Mit welcher Genauigkeit wird die Geschwindigkeit auf meinem GPS (60CS) angezeigt wenn ich es im Auto (z.B. Autobahn) benutze?
Ich habe festgestellt, dass die angezeigte Geschwindigkeit wesentlich von jener des Tachos abweicht.
Welchen Einfluss hat die gefahrene Geschwindigkeit auf die Geschwindigkeitsmessung des GPS Gerätes?

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Re: Geschwindigkeitsmessung im Auto

Beitrag von JLacky » 14.12.2005 - 01:06

Gast hat geschrieben:Mit welcher Genauigkeit wird die Geschwindigkeit auf meinem GPS (60CS) angezeigt wenn ich es im Auto (z.B. Autobahn) benutze?
In der Spezifikation des 60CS heisst es:

Velocity: 0.05 meter/sec steady state

Das heisst also die Genauigkeit ist rund 0,18km/h bei gleichmässiger Fahrt. Also besser wie jeder Autotacho.
Ich habe festgestellt, dass die angezeigte Geschwindigkeit wesentlich von jener des Tachos abweicht.
Das ist normal. Tachos im Auto dürfen per Gesetz nicht nach Unten abweichen, haben dafür aber nach Oben eine gewisse Tolleranz, um Schwankungen durch Reifen und Luftdruck zu kompensieren.
Welchen Einfluss hat die gefahrene Geschwindigkeit auf die Geschwindigkeitsmessung des GPS Gerätes?
Wie ist die Frage zu verstehen? Meinst Du ob die Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung mit zunehmender Geschwindigkeit sich verändert. Das wird sie sicherlich. Aber zumindestens in den Geschwindigkeitsbereichen in denen wir uns mit Auto oder Flugzeug bewegen, dürfte die Geschwindigkeitsmessung per GPS ausreichend genau sein für den altäglichen Bedarf.

mfg
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Beitrag von Hartmut » 14.12.2005 - 10:43

moin,
ich kann da vieleicht eine kleinigkeit beisteuern. ich habe bei meinem WoMo andere felgen und reifen montiert und in den brief eintragen lassen, dafür mußte ich auf den tachoprüfstand, daher weiß ich jetzt, was mit ihm sache ist. aufgrund dessen kann ich sagen, bei mir :) ist es so, das bei ausreichender satelittenzahl tacho und gps gleichlaufen, egal ob händi oder schleppi im einesatz sind, wenn ich allerdings die serielle maus an den schleppi mache (garmin gps35) dann hackt es machmal, war mir aber nicht wichtig genug um die ursache zu erforschen.

bis denn
:mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:
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Beitrag von JLacky » 14.12.2005 - 11:13

Hartmut hat geschrieben:wenn ich allerdings die serielle maus an den schleppi mache (garmin gps35) dann hackt es machmal, war mir aber nicht wichtig genug um die ursache zu erforschen.
Heisst das mit der seriellen GPS-Maus wird die Geschwindigkeit auf dem Laptop nicht immer korrekt angezeigt? Welche Software setzt Du da ein?

Die GPS35-Maus gibt, soweit ich das sehe nur NMEA-Daten aus. Für die Dopplergeschwindigkeit muss glaube ich ein spezieller NMEA-Datensatz ausgewertet werden. Wenn die verwendete Software diesen Datensatz nicht auswerten kann, weil er z.B. nicht vom GPS35 gersendet wird, dann wird die PC-Software evtl. die Geschwindigkeit aus den letzten Trackpunkten errechnen. Und das ist unter Umständen ungenau.

Ein GPS-Handgerät gibt halt die dopplergemessene Gewschwindigkeit direkt im Display an. Daher evtl. die Unterschiede?

Bei manchen GPS-Geräten gibt es auch öffters Unterschiede in der Messung der zurückgelegten Strecke, zwischen der Trakaufzeichnung und dem Trip-Computer. Beim 60CS habe ich das öffters. Die Trackaufzeichnung berechnet die Strecke einfach aus den einzelnen Trackpunkten, incl aller Positionsfehler und sonstiger Berechnungsfehler, die entstehen wenn man enge Kurven fährt.
Bei der Trip-Computeranzeige der zurückgelegten Strecke vermute ich das die Strecke mittels der dopplergemessenen Geschwindigkeit berechnet wird, und die ist etwas anders wie die Geschwidigkeitswerte der Trackaufzeichnung. Daher die Unterschiede.

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Beitrag von Hartmut » 14.12.2005 - 14:54

moin,
das prob ist softübergreifend und kommt wohl aus dem windows, ich hab da zuviel soft instaliert. ich werde aber, wenn ich das windows neu mache oder endlich mit meinem linux (da muß ich noch soft suchen)in die pötte komme nachhacken. wahrscheinlich aber ist, das der alkoven vom wohnmobil mitspielt, es wird die sicht stark eingeschränkt, die bt stecke ich in die oberste dachluke, die hat dann so eine art rundumsicht. das nächste prob ist, wenn ich fahre, kann ich nicht so gut am compi rummachen, muß mal einen anderen fahren lassen. :oops: :oops: :oops: :cry: :roll:

bis denn
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Gast

Beitrag von Gast » 15.12.2005 - 01:03

@ JLacky

Danke für die Auskunft

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