U-Blox NEO-M8P: Absolute Genauigkeit

Fragen zu GPS-Empfängern und alles was damit zu tun hat.

Moderator: Roland

U-Blox NEO-M8P: Absolute Genauigkeit

Beitragvon st_by » 29.03.2018 - 18:41

Hallo,
ich habe mir zwei C94-M8P AppBoards zum Testen gekauft und beide Boards jeweils als Rover getestet.
(Antenne: Novatel GG701)

Test 1: Relative Genauigkeit
- mehrmalige Messung an einem frei gewählten Punkt mit beiden Rovern
- GPS und GLONASS; HighPrecisionMode aktiviert (UBX-CFG-NMEA)
- RTCM3-Korrekturdaten: EUREF via NTRIP (Basislinie: ca. 11 km)
- stabiler RTK Fix i.d.R unter 5 Minuten
-> Genauigkeit Lage: ca. 1 cm; Genauigkeit Höhe: ca. 2 cm
-> Messungen einwandfrei an einem anderen Tag reproduzierbar

Test 2: Absolute Genauigkeit
- Messung an einem geodätischen Referenzpunkt (LDBV Bayern)
- geographische Koordinaten des Referenzpunktes im Koordinatenreferenzsystem ETRS89 (GRS80-Ellipsoid) gegeben
- Referenzsystem Rover: WGS84(G1150) (= Voreinstellung gem. u-blox 8/u-blox M8 Receiver Description)
- RTCM3-Korrekturdaten: EUREF via NTRIP (Basislinie: ca. 17 km)
- stabiler RTK Fix nach ca. 5 Minuten
-> Lageabweichung: ca. 3.3 m; Höhenabweichung: ca. 0.25 m

Test 3: Absolute Genauigkeit
- Messung an einem Höhenfestpunkt (LDBV Bayern)
- geographische Koordinaten des Referenzpunktes im Koordinatenreferenzsystem ETRS89 (GRS80-Ellipsoid) gegeben (bzw. berechnet)
- Referenzsystem Rover: WGS84(G1150) (= Voreinstellung gem. u-blox 8/u-blox M8 Receiver Description)
- RTCM3-Korrekturdaten: SAPOS HEPS Bayern via NTRIP (VRS)
- stabiler RTK Fix unter 6 Minuten
-> Lageabweichung: ca. 0.35 m; Höhenabweichung: ca. 0.25 m

Hat jemand eine Erklärung für diese absoluten Abweichungen?

Laut u-blox 8/u-blox M8 Receiver Description verwendet der NEO-M8P automatisch den geodätischen Referenzrahmen der Korrekturdaten (in beiden Fällen ETRF89).
Ich habe die Tests auch jeweils nur mit GPS Satelliten durchgeführt (UBX-CFG-GNSS) -> gleiches Ergebnis.

Müssen evtl. andere Voreinstellungen geändert werden?

Viele Grüße
Stefan
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Re: U-Blox NEO-M8P: Absolute Genauigkeit

Beitragvon Hagen.Felix » 29.03.2018 - 18:58

st_by hat geschrieben:Hat jemand eine Erklärung für diese absoluten Abweichungen?

Ein "false positive" des RTK-Rovers (d.h. eine Auflösung der Mehrdeutigkeiten an falscher Stelle) mag vielleicht theoretisch möglich sein, praktisch aber kaum noch.

Was also bleibt, sind Umrechnungsfehler zwischen verschiedenen Lage- und/oder Höhenbezugssystemen.

Und dass diese Wissenschaft nicht an der Volkshochschule, sondern nur an der Uni dargeboten wird, hat wohl seinen Grund.

Ich selbst hatte den Fachbereich damals sogar in der eigenen Fakultät, war seinerzeit aber noch zu faul bzw. desinteressiert, über den eigenen Agrar-Tellerrand hinaus zu schauen. :-(

Zumindest weiß ich inzwischen aber, welch weites Feld sich da auftut ...

Ich würde also auf jeden Fall dort ansetzen und versuchen, vom Quell- ins Zielsystem mit möglichst guter Software umzurechnen.

Wie schon angedeutet, ändert der M8P selbst seinerseits gar nichts am Lage- und/oder Höhenbezugssystem, in dem/denen die Basisstation jeweils gelagert ist.
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Re: U-Blox NEO-M8P: Absolute Genauigkeit

Beitragvon st_by » 29.03.2018 - 20:06

Die einzig denkbare Möglichkeit für mich ist bisher folgende:

Der M8P gibt die geographischen Koordinaten (Lat, Lon, ellip. Höhe) entgegen der Beschreibung im WGS84 Referenzsystem aus. Dies entspricht dem ITRF2000 (WGS84-Realisierung GPS-Woche 1150: 21. Januar 2002).
Die Korrekturdaten der Basisstation beziehen sich auf ETRF89 (= ITRF89, Epoche 01.01.1989, jedoch nur der europäische Teil der eurasichen Platte).
Eine genaue Umrechnung zwischen beiden Referenzrahmen erfordert eine 14-Parameter-Transformation (7-Parameter-Helmert-Transformation + Berücksichtigung eines Geschwindigkeitsvektors).

Die Abweichung zwischen beiden Referenzsystemen in Europa liegt im Dezimeterbereich, eine Lageabweichung von ca. 3 m erscheint mir aber als unwahrscheinlich.

Vielleicht kann jemand im Forum, der einen NEO-M8P besitzt die absolute Genauigkeit testen.
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Re: U-Blox NEO-M8P: Absolute Genauigkeit

Beitragvon Hagen.Felix » 29.03.2018 - 21:27

Hagen.Felix hat geschrieben:... versuchen, vom Quell- ins Zielsystem mit möglichst guter Software umzurechnen.

Vor der Suche nach möglichst gutem Werkzeug (Software) steht allerdings stets die Frage, was man damit denn eigentlich genau bewirken will.

Einer der häufigsten Fehler beruht auf der irrigen Annahme, dass die von einem GNSS-Gerät ausgegebenen Positionswerte sozusagen naturgemäß immer im WGS84 liegen, sofern sie denn als Längen- und Breitengrade daherkommen (wie z.B. in der zumeist genutzten NMEA-Nachricht $GxGGA).

Herstellerangaben wie z.B. konkret hier in der M8-Dokumentation nähren diesen Irrtum ggfs. noch zusätzlich.

Ob ein GNSS-Gerät jedoch als autonomer Empfänger (nur GNSS, also z.B. GPS, GLONASS, GALILEO und/oder BeiDou) oder mit SBAS (z.B. EGNOS, aber auch solche PPP-Dienste wie TerraStar oder StarFire) oder als DGNSS (externe Korrekturdaten nur für den Code) oder eben als RTK-Rover (mit oder ohne integrierter Transformation) läuft, sollte eben keinesfalls ignoriert werden!

Wer also hierzulande einen RTK-Rover nutzt und dessen Längen- und Breitengrade aus der GGA-Nachricht einfach so z.B. in eine KML-Datei schreibt, deren Lagebezug zwingend WGS84 sein sollte, hat es in praktisch allen Fällen schon mal versaut.

Ob dann weiterhin die jeweils genutzte RTK-Basis wirklich in dem vermuteten Bezugssystem gelagert ist, sollte ebenso gründlich überprüft werden (ggfs. auch noch vom Mountpoint abhängig).

Und gleichfalls zu prüfen wäre die Frage, ob bzw. wie der Rover die ggfs. von der Basis mitgelieferten Transformationsnachrichten verarbeitet.

Fragen über Fragen also ...
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Re: U-Blox NEO-M8P: Absolute Genauigkeit

Beitragvon Hagen.Felix » 29.03.2018 - 21:47

Hagen.Felix hat geschrieben:Wie schon angedeutet, ändert der M8P selbst seinerseits gar nichts am Lage- und/oder Höhenbezugssystem, in dem/denen die Basisstation jeweils gelagert ist.

Außer natürlich, man nutzt gezielt eine der (vergleichsweise bescheidenen) Möglichkeiten von M8, um z.B. eine stark vereinfachte metrische Projektion bekommen und/oder den Höhenbezug ändern zu können ...
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Re: U-Blox NEO-M8P: Absolute Genauigkeit

Beitragvon Hagen.Felix » 29.03.2018 - 21:52

Hagen.Felix hat geschrieben:Und gleichfalls zu prüfen wäre die Frage, ob bzw. wie der Rover die ggfs. von der Basis mitgelieferten Transformationsnachrichten verarbeitet.

Ob es wohl hilfreich wäre, wenn u-blox plötzlich von Anfragen oder gar Beschwerden seitens zahlreicher SAPOS-Nutzer bombardiert würde, die von bereits etlichen HEPS-Mountpoints mitgelieferten Transformationsnachrichten wirksam werden zu lassen?

Das jedenfalls wäre wohl mein größter Wunsch an die Schweizer ...
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Re: U-Blox NEO-M8P: Absolute Genauigkeit

Beitragvon B14 » 29.03.2018 - 22:34

st_by hat geschrieben:Test 3: Absolute Genauigkeit
-> Lageabweichung: ca. 0.35 m; Höhenabweichung: ca. 0.25 m


Hallo Stefan,

kannst du mal ganz klassisch ohne RTK die RAW data vom M8P aufnehmen und anschließend von der EUREF-Station deren Daten laden und im Postprocessing mit RTKLIB die genaue Position berechnen lassen.

Wäre noch interessant den Vektor deiner 0,35 m Lageabweichung zu kennen. Wenn der Richtung Nord-Ost geht, könnte man daraus etwas vermuten. Ich hatte früher ähnliche Ungenauigkeiten mit dem NVS. ETRS89 entfernt sich halt immer weiter von WGS84 weg.

Gruss
Bernd
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Re: U-Blox NEO-M8P: Absolute Genauigkeit

Beitragvon st_by » 30.03.2018 - 09:59

@Hagen.Felix:
Die von den HEPS-Mountpoints mitgelieferten Transformationsnachrichten habe ich bisher nicht berücksichtigt, da bereits beim Vergleich der geographischen Koordinaten die Abweichung auftritt. Du hast natürlich recht: Es wäre nur wünschenswert, wenn auch in der Firmware der Low-Cost-RTK-Receiver die Echtzeittransformationskette (1021: 7-Parameter-Vortransformation, 1023: Datumsübergang mitels NTv2-Verfahren; 1025: Verebnung in GK-Koordinaten) durchgeführt würde.


@B14:
Eigentlich habe ich mir den NEO-M8P wegen der (optimierten!?) integrierten RTK-Berechnung gekauft, um so externe Lösungen mit RTKLIB zu vermeiden. Aber um ins "Debugging" einzusteigen, werde ich wohl um ein Postprocessing mit RTKLIB nicht herumkommen.
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Re: U-Blox NEO-M8P: Absolute Genauigkeit

Beitragvon lbac » 28.05.2018 - 15:30

st_by hat geschrieben:Hallo,
ich habe mir zwei C94-M8P AppBoards zum Testen gekauft und beide Boards jeweils als Rover getestet.
(Antenne: Novatel GG701)


Hallo Stefan,

wie hast du denn Anschluss der Novatel realisiert bzgl. der Spannungsversorgung? Die Novatel Antennen benötigen benötigen ja 4,5V-20V und der SMA-Anschluss der C94-Boards liefern nur 3,3V. Ich hab gerade eine GG702 dranhängen. Erstmal funktioniert es, aber die Frage bleibt, wie es wäre, wenn der eigentliche Betriebsbereich erreicht wäre.

VG
Leo
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Re: U-Blox NEO-M8P: Absolute Genauigkeit

Beitragvon st_by » 03.06.2018 - 21:03

@Ibac:
Ich hatte am Anfang mit der GG701 auch etwas Bedenken. Ich habe zum Vergleich eine andere L1/L2-Antenne (Mindestspannung 3.3 V) getestet und konnte von den Messergebnissen und den Fix-Zeiten keinen Unterschied feststellen.


Ich habe mittlerweile noch einige Testmessungen gemacht und bin zu folgendem Ergebnis gekommen:

1) Die starken absoluten Abweichungen (3.30 m) mit EUREF-Korrekturdaten werden durch einen Fehler der EUREF-Korrekturdaten selber verursacht. In den RTCM 1006 Daten weicht die Lage der Stationsantenne zur tatsächlichen Lage (zum Zeitpunkt der Messung) um 3.30 m ab, ebenfalls ersichtlich aus dem Meta-Daten Monitoring der Station ("Coordinate difference with ETRS89 (3.2991m) exceeds threshold "). Eine erste Nachfrage beim Stationsbetreiber brachte noch kein Licht ins Dunkle.

2) Eine SAPOS-Messung (ohne millimetergenaue Zentrierung) auf einem geodätischen Referenzpunkt lag im erwarteteten Toleranzbereich (dx = 0.004 m; dy = 0.021 m; dz = 0.030 m).

Offensichtlich hat der M8P auch eine brauchbare absolute Genauigkeit. Einziger Nachteil ist, wie für einen L1-Receiver erwartet, das Erreichen eines zuverlässigen und relativ schnellen RTK-Fix bei ungünstigen Bedingungen (Abschirmung, Bewölkung, Multipath durch Reflexionen).
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Re: U-Blox NEO-M8P: Absolute Genauigkeit

Beitragvon Hagen.Felix » 30.08.2018 - 23:47

Hagen.Felix hat geschrieben:
st_by hat geschrieben:Hat jemand eine Erklärung für diese absoluten Abweichungen?

Ein "false positive" des RTK-Rovers (d.h. eine Auflösung der Mehrdeutigkeiten an falscher Stelle) mag vielleicht theoretisch möglich sein, praktisch aber kaum noch.

Der Meister aus dem fernen Oregon bewies nun doch das Gegenteil:

"The M8T RTKLIB solutions had no false fixes, the M8P internal solutions had false fixes with several meter errors for over five seconds in two of the five tests."

Siehe https://rtklibexplorer.wordpress.com/20 ... -blox-m8p/

Das kam recht überraschend für mich, denn solche Fehlfixe habe ich selbst beim M8P noch nie erlebt, und auch von keinem Kunden bisher jemals berichtet bekommen ...
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