GPS, Doppler, Geschwindigkeiten...

[ssquare_de]

Hallo XPosition,


ich schleiche ja schon seit einigen Monaten um Fenirs Projekt herum.
Das Teil ist schon sehr verlockend, was man so seiner Website entnehmen kann.
Die Software in seinen Archiven habe ich mir schon zu Gemüte geführt, so gut das eben geht.
Was mich noch ein wenig abschreckt, ist meine ziemliche Unkenntnis, was die Programmierung betrifft.
Elektronik-und Lötkenntnisse wären rudimentär vorhanden, den physikalischen Nachbau traue ich mir durchaus zu.
Eine Bluetoothanbindung neben dem USB-Kabel sollte ich auch noch hinbekommen. Auf dem Gebiet habe ich im letzten Jahr ein wenig Erfahrung gesammelt.
Ich muss mir nochmal Fenirs Software dazu ansehen.
Was leistet die denn genau? Loggen der Rohdaten -->Umwandlung in Rinexdateien. Und sonst?
Kann ich auch andere Datensätze des LEA-4T loggen?
Gibts irgendwo auf Fenirs Seite Hinweise, was das Gerät alles genau kann?
Ich werd heute abend noch mal lesen gehen.
Wäre toll, wenns da noch andere Mitstreiter geben würde, die an einem Nachbau interessiert wären.

Ich bin s nämlich definitiv!


Stefan

[Roland]

Hallo Stefan,


ok, ich hab mal rumgeklickt: nützt es was wenn ich Japanisch installiere

Wenn, dann schleiche ich noch ein bisschen um das Evaluation-Kit vom u-blox-5 herum. 150 Euronen.
Könnte ich eigentlich Gesine schenken. Wird sich bestimmt freuen.

Wer schleicht denn auf der IFA rum ?
Kann mich nicht motivieren.

Grüße Roland

[Taurus]

Ich will nochmal zum Doppler kommen *g*

Vor GPS gab es ja noch etwas... bzw. ein funktionierendes System und eins das theoretisch länger hätte funktionieren können. Auf amerikanischer Seite das TRANSIT-System zur Schiffsnavigation ud auf russischer Seite TSIKADA. Beides sind Navigationssysteme die auf Dopllermessungen basieren...

Und für GPS hat der Doppler noch mehr auswirkungen:
Wir wissen ja auf welchen Frequenzen unsere Satelliten senden.
Betrachten wir L1 dann sollte sich unser Empfänger denken "Ich suche nach Signalen bei 1575.42 MHz". Der Satellit rauscht jetzt aber mit ca. 7 km/sec um die Welt, wodurch so ungefähr 700KHz Dopplerschift rauskommen.
Das heißt auf dem erdboden wird eine höhere Frequenz (Satellit fliegt auf uns zu) oder eine niedrigere Frequenz (Satellit fliegt von uns weg) wahrgenommen.
Dadurch muss der Satellit erstmal etwas den Frequenzraum durchsuchen bis er den Satelliten findet...

[Jörn Weber]

Hallo Taurus,

Dadurch muss der Satellit erstmal etwas den Frequenzraum durchsuchen bis er den Satelliten findet...

Du meinst der Empfänger muss erst einmal den den Frequenzraum durchsuchen. Das hört sich aber schlimmer an, als es ist, denn der Empfänger besitzt auch eine gewisse Empfangsbandbreite. Außerdem ist ist dieses Problem auch beim Empfang der der Pseudoranges vorhanden.

Die Russen hielten sich übrigens eine Flotte von 6 Bahnverfolgungsschiffen. Mit denen sie die Positionen ihrer eigenen TSIKADA Satelliten und der Transit exakt vermessen konnten. Damit konnten sie dann mit einer Art DGPS die Position von Schiffen\U-Booten in aller Welt sehr genau bestimmen. Die Dinger sind teilweise in Rostock auf der Neptun-Werft unter größter Geheimhaltung gebaut worden.

btw. Was mich bewegt, ist die Frage ob es technisch möglich ist einen Empfänger zu bauen, welcher in der Lage ist die Position aus dem Dopplershift so schnell zu ermitteln, das er als Track-Logger taugt der sich mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,1 und 300 km/h bewegt. Fakt ist ja, das die besseren Chipsätze schon jetzt den Dopplershift heranziehen um bestimmte Bewegungselemente, wie den Track degrees und Speed im $VTG zu bestimmen.

Gruss Joern Weber

[Taurus]

Ja, natürlich der Empfänger... keine Ahnung was da Nachts um 01:32 zwischen meinen Ohren los war *g* Entschuldigung

Und ich muss noch etwas richtig stellen:
Die GPS-Satelliten bewegen sich nicht mit 7 km/sec, sondern mit 3,8 km/sec durchs All... 7 km/sec waren geostationäre Satelliten

[Roland]

Mann Taurus,


den ganzen Tag hab' ich mich gefreut, Dich wg. der Satellitengeschwindigkeit und der Dopplerfrequenz abzubürsten ...

Na, geht doch noch:
- ja, GPS-Satelliten düsen so mit 4 km/s umeinand
- gesostationäre aber so mit 3,07 km/s (wenn nicht selbst gerechnet dann Wikipedia)
- die Dopplerfrequenz der GPS-Satelliten liegt so um die 0-3000 Hz
http://www.go.ednet.ns.ca/~larry/gps/doppler.gif

Dieser relativ geringe Wert ist es ja, was mich an der Dopplermessung bei GPS kirre macht.
Die Empfänger müssen sowohl GHz und als auch "ein paar" Hertz erfassen.
Rätselhaft.

Aber danke, hab' da mal wieder reingeschnuppert. Unter uns, bei der Dopplerfrequenz kam ich auf zwei weit auseinanderliegende Werte. Müsste nochmal prüfen, wo mein Denkfehler liegt.

Grüße Roland

[Deichgraf]

Hi, Roland,
Dein Denkfehler wird in der Auswertung der Trägerfrequenz liegen.

Aus dem Grunde traue ich der Genie BGT-31 nicht so richtig über den
Weg; die Accuracy ist manchmal grauenhaft.

Gruß
Günther

[XPosition]

Außerdem ist ist dieses Problem auch beim Empfang der der Pseudoranges vorhanden.

Versteh ich jetzt nicht. Warum ? Das basiert doch einfach auf der Laufzeit des Signals.

Die Empfänger müssen sowohl GHz und als auch "ein paar" Hertz erfassen.
Rätselhaft.

Na, das versteh ich ja noch halbwegs. Da geht es ja "einfach" um eine recht große Frequenzabweichnung durch Doppler-Shift.
Und bei z.B. 1000 km/h sollte das gut möglich sein. Also am besten mit Satelliten, die genau auf eine zukommen
oder wegfliegen.
Man kann sich ja ausrechnen, wenn man die Bahndaten und eigene Position hat(langsam rangerechnet), wie
das Signal gestaucht oder gedehnt sein sollte. Falls der Doppler Wert nicht stimmt, kann man wohl Multipath
annehmen und das rausrechnen.
Aber was ich nicht verstehe, wie ist wie man damit meine Geschwindigkeit auf dem Fahrrad ausrechnen will.
So eine genaue Auflösung haben doch die Uhren in meinem billig Gerät doch gar nicht. Oder ?
Brauch ich da nicht ein LKW mit Tarnfarbe und Radargerät auf der Ladefläche ?

[Roland]

Hallo xposition,

einer geht noch.
Zur Doppler-Frequenz:

Also am besten mit Satelliten, die genau auf eine zukommen oder wegfliegen.

Das dürfte, auch nach Manfred Bauer "Vermessung und Ortung mit Satelliten", eher nicht der Normalfall sein

Wenn ich, das muss unter uns bleiben, abschätze, dass der Satellit sich in 2,5 Stunden vom Horizont zum Zenit um 5500 km annähert, komme ich auch wie in dem Link auf einen D.Effekt von 3 kHz. Maximal.
Beim Radeln kommt man nur auf ein paar Hertz.

Zur Genauigkeit:

So eine genaue Auflösung haben doch die Uhren in meinem billig Gerät doch gar nicht. Oder ?

Das ist ungefähr auch mein Verständnisproblem. Wie schafft es der Billig-Chip 10-10 aufzulösen ?

Achso:
Taurus wäre rehabilitiert, hier ist noch Einer mit 7 km/h
http://www.aprs.net/vm/gps_cs.htm
Manchmal zieht man halt Nieten. Sonst sind da ein paar lesenswerte Überlegungen drin.

Gute Nacht
Roland

[Jörn Weber]

Wie schafft es der Billig-Chip 10-10 aufzulösen ?

Vector-Delay-Lock-Loop

US Patent 5398034

Gruss Joern Weber

[ssquare_de]

Hallo Roland,

(natürlich auch ein Hallo an die übrigen Dopplergeschädigten )

erstmal eine Bestandsaufnahme in Punkto Dopplershift:

für die max. Satgeschwindigkeit ( direkt auf den stationären Empfänger zu - oder von ihm weg ) ergibt sich ein max. Dopplershift von ~ 5kHz
für den max. schnell bewegten Empfänger ergibt sich ebenso ein max. Dopplershift von ~ 5 kHz
---------------------------------------------
macht zusammen unterm Strich: +/-10kHz

--> Der Empfänger muss also bei der Signalerfassung ( Aquisition ) ein 20 kHz breites Band nach den PRNs ( Goldcodes) absuchen, um die sichtbaren Sats zu finden.

Die Nominalfrequenz L1 des Signalträgers von 1575,42 MHz verschiebt sich an der Empfängerantenne wegen der erwähnten Dopplereffekte.
Sie bleibt in dem oben erwähnten Band.
Also trudeln beim Empfänger L1-Frequenzen mit 1575,42 MHZ +/- 10kHz ein.

Um den C/A-Code für die Positionsberechnung verarbeiten zu können und dem Sat auch zuverlässig zu folgen, muss der Empfänger jeden Kanal EXAKT auf die verschiedenen Eingangsfrequenzen der sichtbaren Sats einrasten lassen.
Da fällt also die Bestimmung des Dopplershifts schon bei der Signalaquisition als "Abfallprodukt" an, die jeder weiteren Signalverarbeitung vorausgeht.
Es kann durchaus sein, dass das Eingangssignal qualitativ zu schlecht, zu verrauscht ist um den C/A-Code sauber auszuwerten - die Bestimmung des Dopplershifts aber immer noch möglich ist....

--> Wenn du dich also erst einmal mit der Positionsbestimmung eines Low-Cost-Empfängers abgefunden hast, dann darfst du dich über die Messung des Dopplershifts auch nicht mehr wundern...

Naja, hin und wieder staune ich auch noch ...



Stefan

P.S. Die Dopplershiftmessung muss auf wenige Hz genau sein, um die PLLs fürs Tracking und Decodieren sauber einrasten zu lassen.
Im Rinexfile eines Antaris werden die Dopplerwerte mit 3 Stellen hinterm Komma aufgezeichnet.

Für die Dopplergleichungen lest bitte im Wiki-Link von Thomas nach.

[Taurus]

Achso:
Taurus wäre rehabilitiert, hier ist noch Einer mit 7 km/h
http://www.aprs.net/vm/gps_cs.htm
Manchmal zieht man halt Nieten. Sonst sind da ein paar lesenswerte Überlegungen drin.

Was ??? Ich hab habilitiert ??? *gg*

Hab mal meinen Fehler mit den 700kHz im Skript von der Uni nachgeschlagen und hab festgestellt das ich nur zu dumm zum lesen bin *g*
Da steht nämlich "ungefähr 7,00kHz" und nicht "ungefähr 700kHz§ - verdammtes Komma !!!
Der Wert ist der auftretende Maximalwert für einen Empfänger aufm Äquator (sprich mit hoher Eigengeschwindigkeit, da großer Kreis... bla...bla).

Hab da noch eine Formel im Hinterkopf:

dF = (v/c) * f0

dF = Dopplershift
v = Annäherungsgeschwindigkeit [m/sec]
c = Lichtgeschwindigkeit [m/sec]
f0 = abgestrahlte Frequenz [Hz]

Die kommt allerdings aus der Luftfahrt (Dopplerradar zur Geschwindigkeitsbestimmung), weshalb die Bestimmung der Annäherungsgeschwindigkeit des Satelliten recht undurchsichtig werden könnte...

[Roland]

Hallo,

also der Reihe nach:
Jörn gab den Tipp mit VDLL. Schon hab ich ein, zwei Artikel ander Backe
http://www.mitre.org/work/tech_papers/t ... 7_0345.pdf
http://www.auburn.edu/research/gavlab/paper.php?id=33

Aber wenn Du so drin steckst, wieso dann die Frage nach der Möglichkeit der Dopplermessung bei anderen Satelliten ?
Vom Sputnik bis zum GPS wurde doch alles getrackt ?

Da keimt die Frage, bringt der Aufwand der GPS-Signal-Codierung wirklich soviel Vorteile gegenüber der Auswertung des Doppler-Shifts. Das habe ich jetzt einfach mal eingetippt ohne weiteres Quellenstudium ... (wer sagte dahinten: ohne weiteres Nachdenken ?!)

Und wieso vergleichst Du Äpfel mit Birnen, äh SAR-Lupe mit GPS ? SAR sehe ich als hochauflösendes Aufklärungsverfahren, GPS eben als Navigationsverfahren.


Stefan

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die Gleichung noch, die an allem schuld ist: fE = fS (v - vE) / (v - vS)

könnte sich da ein Vorzeichenfehlerchen eingeschlichen haben ?

Jetzt erstmal Schluss (wann soll ich das alles lesen?)

Gute Nacht
Roland

[KoenigDickBauch]

Hab da noch eine Formel im Hinterkopf:

dF = (v/c) * f0

dF = Dopplershift
v = Annäherungsgeschwindigkeit [m/sec]
c = Lichtgeschwindigkeit [m/sec]
f0 = abgestrahlte Frequenz [Hz]

Hier kann unter Dopplereffekt die Herleitung der Formel nachgelesen werden.


gruß
Thomas