GPS Sensor --> Dopplerverschiebung

>nur ist es
>ja eindeutig am klügsten, die Geschwindigkeit über den Dopplereffekt zu
>ermitteln.

Wie kommst du auf den schmalen Pfad? Die Geschwindigkeit
wird bei NMEA mit gesendet. Was willst du mehr?

Wissen, welche Sensoren diesen über den Dopplereffekt berechnen und 
welche ihn über Weg Zeit berechnen

Bzw mit "ihn" ist die Geschwindigkeit gemeint :)

Mal so als Verständnisfrage:
Mit dem Dopplererffekt kann ich mir die Relativgeschwindigkeit in 
Richtung des "strahlenden" Objektes bestimmen ... also in Richtung zum 
Satterliter hin, oder davon weg ...

Wenn du keine Rakete bauen willst, ist das aber nicht die 
Geschwindigkeit die Du sucht ... auch wenn du alle Satelitten und deren 
Vektoren auswertest, kann ich mir nur schwer Vorstellen, warum das 
genauer sein sollte, als die differentielle Geschwindigkeitsermittlung 
...

Hi

>Wissen, welche Sensoren diesen über den Dopplereffekt berechnen und
>welche ihn über Weg Zeit berechnen.

Wo soll der herkommen. Im Vergleich mit der Geschwindigkeit eines 
Satelliten dürfte deine Bewegung kaum ins Gewicht fallen.

MfG Spess

Ich habe folgendes gelesen:

Zur Messung der Geschwindigkeit gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste: 
der Empfänger vergleicht sekündlich die derzeitige Position mit der 
vorgehenden. Er berechnet die Distanz zwischen den beiden Positionen und 
weiß, daß er in einer Sekunde diese Distanz zurückgelegt hat. Damit ist 
die derzeitige Geschwindigkeit (zurückgelegte Distanz / pro Zeiteinheit) 
direkt definiert. Andere Möglichkeit: die Benutzung des 
Doppler-Effektes. Jeder kennt das: wer an einer Autobahn steht und ein 
Motorrad vorbeirauschen sieht, hört das Geräusch des Motorrades als 
einen Ton, dessen Frequenz immer tiefer wird: 
"Wriiiiiiiaaaaaaooooouuuuuuummmmmm". Der sogenannte Dopplereffekt macht, 
dass die gleichbleibende Frequenz einer Schallwelle oder 
elektromagnetischen Welle in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des 
Senders beim Empfänger verändert ankommt. Die Messung der 
Frequenzverschiebung erlaubt die Berechnung der Geschwindigkeit. Die 
meisten GPS berechnen die Geschwindigkeit über Messung des 
Doppler-Effektes auf die eingehende Trägerfrequenz. Allerdings ist es 
nicht immer einfach, verläßliche Angaben zu bekommen: wir haben zum 
Beispiel mehrere europäische Importateure derselben Marke gefragt, ob 
die GPS des Herstellers mit Dopplereffekt oder mit Positionsveränderung 
arbeiten. Je nach Land haben wir für ein- und dasselbe Gerät 
unterschiedliche Angaben bekommen! Geräte, deren Geschwindigkeiten zu 
SA-Zeiten wild umher sprangen, messen mit großer Wahrscheinlichkeit 
nicht den Dopplereffekt.

aus der Seite:

http://sascha-burkhardt.net/gps-d-2.html

Heute Abend sieht man doch die ISS... Sie bewegt sich ja über den 
Horizent, und wenn man sehr schnell wäre, könnte man ihr auf der 
Erdoberfläche folgen. Das bedeutet, sie bewegt sich doch irgendwie in 
die Gleiche Richtung, nur mit wesentlich mehr Abstand zum Erdmittleren 
als wir. Denke man kann das auf einen Satelliten übertragen?

Reicht doch wennsich die

spess53 schrieb:
> Wo soll der herkommen. Im Vergleich mit der Geschwindigkeit eines
> Satelliten dürfte deine Bewegung kaum ins Gewicht fallen.
>
> MfG Spess

Aber es reicht doch, wenn der Satellit sich schnell bewegt? Wenn ich 
stehe und ein Auto mit Martinshorn fährt vorbei, muss ich mich ja auch 
nicht bewegen um den Dopplereffekt zu erfahren

Hi

Willst du die Geschwindigkeit des Satelliten, oder Deine?

MfG Spess

Meine natürlich :)
Die machen es wohl auch so: 
http://www.leitspeed.de/driftbox/sonstigeInfos/GPS-Funktion.php

Hi

> Die machen es wohl auch so:
> http://www.leitspeed.de/driftbox/sonstigeInfos/GPS...

Okay, sieht so aus. Allerdings ist Preisniveau auch erheblich über dem 
von handelsüblichen GPS-Modulen.

MfG Spess

Am besten ich bestelle so ein Produkt von Leitspeed, schraube es 
auseinander und schaue was die für einen GPS-Chip verwendet haben!

Nein, ich kann es mir wirklich nicht erklären, auch aus google wird man 
zu dem Thema nicht wirklich schlau, zwar taucht immer wieder das 
Stichwort Doppler im Zusammenhang mit GPS auf, aber meistens nichts sehr 
konktretes.

Danke schonmal soweit für die Antworten!

Hallo Michael,

hast du dich schon weiter in diese Materie eingearbeitet? Vll könnte ich 
mich mal deswegen bei dir melden?

Florian A. schrieb:
> als Projekt ist geplant, auf PIC 18 Basis einen Geschwindigkeitsmesser
> auf GPS Basis zu erstellen. Dieser soll nur die Funktion haben die
> aktuelle Geschwindigkeit möglichst präzise anzuzeigen.

Fluggerät, Schwimm- oder Landfahrzeug?

Soll ins Auto, an die Frontscheibe! Wie ein normales Navi eigentlich!

Warum nimmst du dann nicht lieber einen amplitudenmodulierten Lang- 
Mittel- Kurzwellensender? Richtung und Frequenz hast du ja, mit deinem 
1s Takt kannste koppeln und der Rest ist eine Phasenwinkelmessung oder 
meinetwegen auch Dopplermessung.

Ist doch ganz einfach oder? Denke das es auf jedem Fall einfacher ist 
als sich aus dem Spreizbandgehoppel des quasizufallsverschobenen CA PRN 
modulierten GPS Signals (dessen Träger unter der Rauschgrenze liegt) 
eine sinnvolle Sinuskurve zur Dopplermessung zu generieren. Zumal sich 
deine Quellen auch noch in 20 000 km Entfernung mit 3,9km/s = 14 000 
km/h in allen möglichen Winkeln auf dich zu schräg von dir weg oder 
sonstwie bewegen und auch nur 1x pro Sekunde funken. (GPS ist ein 
Zeitmultiplexverfahren).

Egal:
Einfacher ist es wohl auf jeden Fall du zapfst die Wegimpulse aus dem 
ABS System ab. Zumin. ist das der gängige wenn auch eher 
"zulassungsproblematische" Weg.

Ich habe einen Chip mit 10 Hz und 0,1 m/s Genauigkeit auf lineare 
Geschwindigkeiten gefunden. Denke die werden dann mit Doppler berechnet. 
Habe gelesen, dass bei Doppler bei 0,1 m/s Schluss sein soll. Vll ist er 
ja interessant:

http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9133

Oder ist sowas in der anwendung in nem Auto ungeeignet?

Gruß, Flo

> Ist doch ganz einfach oder? Denke das es auf jedem Fall einfacher ist
> als sich aus dem Spreizbandgehoppel des quasizufallsverschobenen CA PRN
> modulierten GPS Signals (dessen Träger unter der Rauschgrenze liegt)
> eine sinnvolle Sinuskurve zur Dopplermessung zu generieren. Zumal sich
> deine Quellen auch noch in 20 000 km Entfernung mit 3,9km/s = 14 000
> km/h in allen möglichen Winkeln auf dich zu schräg von dir weg oder
> sonstwie bewegen und auch nur 1x pro Sekunde funken. (GPS ist ein
> Zeitmultiplexverfahren).

Selten so einen Quatsch gelesen. GPS ist (und war schon immer) CDMA. Und 
jeder einzelne GPS-Empfänger hoppelt sich aus dem Spreizbandsignal den 
Träger zusammen, da die Amplitude des korrelierten Signal mit sin(x)/x 
mit der Dopplerfrequenz abnimmt (Erste Nullstelle bei +-500Hz für L1 
C/A). Sinnvolle Trägermessungen können vernünftig entwickelte Empfänger 
mit einer Genauigkeit im Millimeterbereich durchführen.

Ob ein Consumer-Empfänger (das sind die Dinger < 200€ alle) gute 
Geschwindigkeitsmessungen produziert, musst du im Einzelfall selber 
ausprobieren. Das kommt im einzelnen auch darauf an, wie stark die 
Geschwindigkeitsausgabe gefiltert ist und ob dir bei deiner Anwendung 
die Zeitkonstante des Filters weh tut.

Tja, und ich dachte immer, daß zur absoluten Geschwindigkeitsberechnung 
mit dem Dopplereffekt neben den eigenen Relativgeschwindigkeiten von 
Sender und Empfänger der Winkel eine entscheidende Rolle spielt, sprich 
die relative Bewegung von Sender und Empfänger zueinander im 
dreidimensionalen Raum ...

Ein Gast schrieb:
> Selten so einen Quatsch gelesen. GPS ist (und war schon immer) CDMA.
 ...

Mea culpa, da hab ich wohl ein falsches Modell im Kopf.

> Sinnvolle Trägermessungen können vernünftig entwickelte Empfänger
> mit einer Genauigkeit im Millimeterbereich durchführen.

Ich lern ja gern weiter, da möchte ich mal das Theoriemodell für sehen. 
Nach 20 000 km Lauf davon die "letzte Meile" quer durch die Turbulenzen 
und Temperaturverschiebungen der Atmosphäre.

Trägerphasenmessungen sind (meines Wissens ich werd da mal ganz 
vorsichtig) Vergleichsmessungen zwischen L und P Code und keine 
Dopplermessungen.

Subdezimeter Messungen sind auch "nur" ruhend und per Iteration möglich.

Gekoppelt wird bei genauen mobilen Systemen entweder per RTK oder 
zusätzlicher Sensorik wie Beschleunigungs- oder  Radaufnehmer  usw..

Ludwig F. schrieb:
> Dieses Modell wird wohl bei Windsurfern ganz gerne zur
> Geschwindigkeitsmessung eingesetzt:

Der wird wohl auch ein paar Sensoren extra haben.

Florian A. schrieb:
> Da habe ich gedacht gibt es mittlerweile einige günstige 10 Hz Sensoren,
> nur ist es ja eindeutig am klügsten, die Geschwindigkeit über den
> Dopplereffekt zu ermitteln. Da ich mich erst seit gestern mit der
> Materie beschäftige, gibt es Sonsoren, die die Geschwindigkeit im NMEA
> Protokoll schon selbständig über den genannten Effekt berechnen?
> Wenn ja, könntet ihr ein Beispiel nennen?

Die Geschwindigkeit wird im Regelfall über die Dopplerverschiebung 
ausgewertet. Siehe dazu Abschnitt 3.3 im folgenden Dokument:

http://www.navcen.uscg.gov/pubs/gps/gpsuser/gpsuser.pdf

Christian.

Ist ja mal wieder toll, welch geballtes Halbwissen in diesem Thread zu 
finden ist.

Fakt ist: Allein um das Signal vom Satelliten empfangen zu können, MUSS 
JEDER GPS Empfänger die Doppler-Verschiebung berücksichtigen.
Damit bekommt JEDER GPS Empfänger die Relativgeschwindigkeit zu dem 
jeweilgen Satelliten heraus. Außerdem ist dem Empfänger aus den 
Almanach-Daten und der Zeit bekannt, wo sich welcher Satellit befindet, 
und mit welcher Geschwindigkeit er sich in welcher Richtung bewegt.
Wenn der Empfänger nun mindestens 4 Satelliten empfängt, dann kann er 
nicht nur x, y, z und t, sondern auch dx/dt, dy/dt und dz/dt, also seine 
absolute Geschwindigkeit im Raum bestimmen.
(Natürlich haben die relativ schnellen Satelliten i.d.R. den größten 
Ateil an der Doppler-Verschiebung, aber der kann herausgerechnet 
werden.)
Und wie der Themenstarter schon festgestellt hat, rücken dummerweise die 
meisten Consumer-Level-GPS-Geräte diese Geschwindigkeiten nicht heraus.

Noch ein kleiner Tipp: Die meisten "populärwissenschaftlichen" 
Erklärungen des GPS-Systems sind schlicht und ergreifend falsch. Da hat 
es offensichtlich der erste, der das versucht hat, selber nicht 
verstanden, und (fast) alle anderen haben es einfach abgeschrieben.
Wer wissen möchte, wie es wirklich funktioniert, dem kan nich als 
Einstieg den Bowditch: American Practical Navigator ... (Pub 9) 
empfehlen:
http://www.nga.mil/NGAPortal/MSI.portal?_nfpb=true&_pageLabel=msi_portal_page_62&pubCode=0002
Ist kostenlos downloadbar und vom Betreiber des Navstar-GPS Systems. Und 
die sollten ja wohl besser wissen, wie das funktioniert, als z.b. ein 
segelnder Richter im Ruhestand ;-)

Beste Grüße,

ein anderer Lutz.

p.S.: @Florian A.: Leider kenne ich auch keinen Chipsatz, der definitiv 
die Doppler-Geschwindigkeiten ausgibt.

Lutz (ein Anderer als der da oben ;-) schrieb:
> p.S.: @Florian A.: Leider kenne ich auch keinen Chipsatz, der definitiv
> die Doppler-Geschwindigkeiten ausgibt.

Ich denke, Florian möchte nicht selbst die Geschwindigkeit seines 
GPS-Empfängers aus den Rohdaten ermitteln. Sondern er sucht einen 
Empfänger, der seine Geschwindigkeit intern auf Grundlage der 
Doppler-Verschiebung berechnet und nicht z.B. aus den 
Positionsdifferenzen.

Falls doch Rohdaten benötigt werden, kann man z.B. den u-blox LEA-4T 
nutzen. Anbei ist ein Beispiel mit Dopplerfrequenzen, die dieser 
Empfänger liefert.

Florian A. schrieb:
> ja eindeutig am klügsten, die Geschwindigkeit über den Dopplereffekt zu
> ermitteln. Da ich mich erst seit gestern mit der Materie beschäftige,
> gibt es Sonsoren, die die Geschwindigkeit im NMEA Protokoll schon
> selbständig über den genannten Effekt berechnen?

Wie weiter oben schon geschrieben, nutzen fast alle GPS-Empfänger die 
Doppler-Verschiebung, um die Geschwindigkeit zu berechnen.

Christian.

Ja, Christian hat recht: Ich suche einen ganz normalen Baustein, der 
seine Geschwindigkeit über das Protokoll ausspuckt wie jeder andere, 
aber der es intern über Doppler berechnet. Ich denke, es wird der oben 
gelinkte von Sparkfun werden. Ich danke allen, vor Allem Christian und 
Lutz für die interessanten und lehrreichen Tipps! Wenn jemand noch einen 
passenden Baustein sieht, nur her damit :)

Grüße, Florian

Florian A. schrieb:
> Ich habe einen Chip mit 10 Hz und 0,1 m/s Genauigkeit auf lineare
> Geschwindigkeiten gefunden. Denke die werden dann mit Doppler berechnet.
> Habe gelesen, dass bei Doppler bei 0,1 m/s Schluss sein soll. Vll ist er
> ja interessant:
>
> http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9133

Dort wird der Venus 634FLPx von SkyTraq genannt. Aufgrund der genannten 
Genauigkeit gehe ich auch davon aus, daß dieser Empfänger wie viele 
andere auch die Geschwindigkeit mithilfe der Doppler-Verschiebung 
berechnet.

Ohne Werbung machen zu wollen: Das o.g. Board gibt es z.B. auch bei 
Watterott und Elmicro, so daß man den möglicherweise komplizierten 
Import umgehen kann.

Viele Grüße,
Christian.