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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik GPS Modul erweitern


Autor: Dieter (Gast)
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Hallo,
ich verwenden seit ca. 2 Monaten das GPS-Modul von Navilock (504-TTL) 
und würde gerne die Präzision erhöhen.
Besteht die Möglickeit eine Antenne an das Modul anzuschließen? Wenn ja 
: wo, wie, welche ;).

Ich würde mich sehr über Eure Hilfe freuen.

Datasheet Navilock 504-TTL:
http://www.navilock.de/view/HandbuchSLASHManual/60...

Gruß Dieter

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Das dürfte ein Irrtum sein.
Auch mit einer externen Antenne arbeitet den GPS nicht genauer, sondern 
zuverlässiger.
Die Ungenauigkeit ist zu einem guten Teil prinzipbedingt und hat nichts 
damit zu tun, wie stark die Signale reinkommen.

Autor: Ziff (Gast)
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Was soll's denn werden ?

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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Servus,

es gibt eine Möglichkeit wenn das Einsatzgebiet nur begrenzt.
Die Ungenauigkeit beim GPS ist bei allen Empfängern zum gleichen 
Zeitpunkt gleich groß und gleich gerichtet.

Nehmen wir an wir haben einen fest vermessenen Nullpunkt. Sagen wir 
unsere Empfänger1 liegen zu einem best. Zeitpunkt 8m in 68° vom 
vermessenen Nullpunkt daneben.

                     + vom fixen GPS ermittelter Punkt
                    /
                   / 8m
                  /      68°
                 + Nullpunkt (tatsächlicher GPS Standpunkt)



Gleiches gilt für einen Empfänger2 im Umkreis von max. 10km (den Wert 
hab ich mir von einem Mitarbeit von Trimble sagen lassen. Die machen 
sowas professionell.)
Der Empfänger2 liegt also zum gleichen Zeitpunkt auch 8m in 68° daneben.

Wenn wir jetzt eine fest vermessene Position haben (unser Nullpunkt) 
(Vermessungspunkt, etc) dann können wir aus den Koordinaten des GPS 
Empfängers A der genau auf unserem bekannten Nullpunk sitzt und dem 
tatsächlichen Koordinaten des Nullpunktes die Fehlweisung (8m in 68°) 
extrahieren.

Diese Fehleisung senden wir dann per Funk (GSM-Modem, sonstige 
Funkverbindung, WLAN, etc...) an den GPS Empfänger B. Der hat die 
gleiche Fehlweisung (welche wir mit Hilfe von GPS Empfänger A ermittelt 
haben). Von der Empfänger B ermittelten Position "ziehen" wir die per 
Funk empfangene Fehlweisung "ab" und erhalten somit korrigierte 
Koordinaten.


                     + vom fixen GPS ermittelter Punkt
                    /
                   / 8m
                  /      68°
                 + Nullpunkt (tatsächlicher GPS Standpunkt)

                 .
                 .
                 . Funkverbindung 8m 68°
                 .

                  + vom variablen GPS ermittelte Position
                 /
                / 8m 68°
               /
              + errechneter Punkt mit Korrekturdaten


Diese korr. Koordinaten sind lt. Trimbel bis zu +/-5 cm in Koordinaten 
und bis zu +/-3cm in der Höhe genau. Ich persönlich musste mich in 
einigen Experimenten mit 18-20cm in Koordinaten zufrieden geben. Die 
Entfernung zwischen den Empfängern war bei mir aller max. 200m - weiter 
kann ich auf Grund meiner Funkverbindung nicht gehen. Ich muss 
allerdings auch sagen, dass ich mir freundlicher Weise 2 exzellente 
Garmin-GPS-Geräte borgen durfte. Jeweils 1 GPS an einen Laptop - ein 
Laptop auf die vermessene Grundstückssteine (->Koordinaten bekannt) der 
andere Laptop "in Bewegung". Funkverbindung via WLAN und 
selbstgeschriebenem VB5 Programm.

Autor: GPS User (Gast)
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Hallo Michael Lehrmann
(oder jeder andere der mir Info geben kann ;-)

wo finde ich eigentlich eingemessene Punkte? Gibt es im Netz irgendwo 
eine Liste?
 In Topographischen Karten sind ja teilweise Messpunkte 
("Trigonometrische Punkte")welche in der Natur sind (sein sollen...) 
angegeben.
Wenn man sich dann aber  anschaut wann z.B. die Höhen der Landschaft 
vermessen wurden (Datengrundlage bzw. Datum der Messung) so fällt es auf 
das diese Daten doch "etwas" vor der Einführung von GPS ermittelt 
wurden. Damit frage ich mich wie genau überhaupt die  Trigonometrische 
Punkte in der Natur sind (evtl. auch "Uralte" Messungen) und wie oft 
überprüft wird ob die Trigonometrische Punkte (Stein) überhaupt noch 
vorhanden sind und ob nicht irgendwelche "Spaßvögel" den 
Trigonometrische Punkte (Stein) etwas versetzt haben.
Also "wie genau" sind Trigonometrische Punkte die in der Karte angegeben 
sind in Wirklichkeit, eignen sich sich zum erkennen der wirklichen 
aktuellen abweichung der GPS Angabe.

MFG

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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GPS User schrieb:
> Hallo Michael Lehrmann
> (oder jeder andere der mir Info geben kann ;-)
>
> wo finde ich eigentlich eingemessene Punkte? Gibt es im Netz irgendwo
> eine Liste?

Selbst wenn es sowas gibt, hilft dir die nichts.

Du brauchst einen bekannten Punkt UND du brauchst dort einen GPS 
Empfänger, der feststellt um wieviel die GPS Position genau jetzt, in 
diesem Moment, vom eingemessenen Punkt abweicht. Und diese Differenz 
wendest du dann auch auf dein eigenen GPS Wert an, um ihn zu 
korrigieren. 2 Sekunden später hast du schon wieder eine ganz andere 
Abweichung.


> wurden. Damit frage ich mich wie genau überhaupt die  Trigonometrische
> Punkte in der Natur sind

Da diese Landvermessungen immer wieder gemacht wurden und ein Punkt über 
mehrere unterschiedliche Triangulierungen eingemessen wurde, konnte man 
durch Fehlerrechnung da schon einiges rausholen.

Autor: 123 (Gast)
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Moin,

es gibt bei GPS ja verschiedene Fehler. Alle lassen sich mit dem oben 
beschriebenen verfahren zuverlässig eleminieren.


1. fehler in den gps umlaufbahnen
2. fehler im gesendeten GPS timestamp
3. fehler die durch die ionosphäre auftreten.

Fehler 1 und 2 werden vom GPS gerät meist selber schon kompensiert. und 
ist meines wissens auch bestandteil des GPS protokolls. nent sich 
glaubich almanach.

für Fehler 3 gibt es verschiedene verfahren.
a. geostationäre sateliten, die auf den gps frequenzen die 
korrekturdaten für den fehler 3 standorts bezogen ausstralen.
b. langwellen sender die ein stationär ausgemessenen gps empfänger 
betreiben und die ionosfähren fehler entsprechend ermitteln und den 
korrekturwert dan übertragen.
c. man betreibt einen eigenen zusätzlichen empfänger und rechnet zur 
laufzeit oder nachträglich den fehler wieder raus. (ggf ist ja auch nur 
wichtig wie die relative position zu einem fixen punkt aussieht)

x. man verwendet alle von gps verwendeten signale / frequenzen und 
rechnet durch die laufzeit unterschiede der signale den 
ionosphärenfehler wieder raus. (militär variante)


es ist anzunehmen, das im mittel der fehler sich um den eigentlich 
einzumessenden punkt bewegt. zeichnet man nun lange genug an einem 
stationären punkt auf, kann man diesen dann mit hoher warscheinlichkeit 
genau bestimmen.

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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GPS User schrieb:
> wo finde ich eigentlich eingemessene Punkte?

evtl. im Grundbuch, beim Bürgerbüro nachfragen. Evtl. habt ihr auch 
Kopien von Flurkarten zu Hause wo euer Grundstück zu sehen ist. Wir 
haben auf unserer Zubringerstraße einen fix Vermessenen Grenzpunkt - von 
dem konnte ich die Lage erfragen.

GPS User schrieb:
> Gibt es im Netz irgendwo
> eine Liste?

Ich fürchte nein.

Karl heinz Buchegger schrieb:
> Du brauchst einen bekannten Punkt UND du brauchst dort einen GPS
> Empfänger, der feststellt um wieviel die GPS Position genau jetzt, in
> diesem Moment, vom eingemessenen Punkt abweicht. Und diese Differenz
> wendest du dann auch auf dein eigenen GPS Wert an, um ihn zu
> korrigieren. 2 Sekunden später hast du schon wieder eine ganz andere
> Abweichung.

Japs das ist das Problem - es bedarf immer 2 GPS Empfänger + 
Funkverbindung.

123 schrieb:
> fehler in den gps umlaufbahnen

wie darf ich mir das denn vorstellen? GPS-Umlaufbahn? Sollen die 
Satelliten den plötzlich Holperer macen ?

123 schrieb:
> fehler im gesendeten GPS timestamp

das hätte rein garnichts mit der Genauigkeit einer GPS Messung zu tun. 
Entweder der timestamp valide oder nicht.

123 schrieb:
> a. geostationäre sateliten, die auf den gps frequenzen die
> korrekturdaten für den fehler 3 standorts bezogen ausstralen.
> b. langwellen sender die ein stationär ausgemessenen gps empfänger
> betreiben und die ionosfähren fehler entsprechend ermitteln und den
> korrekturwert dan übertragen.
> c. man betreibt einen eigenen zusätzlichen empfänger und rechnet zur
> laufzeit oder nachträglich den fehler wieder raus. (ggf ist ja auch nur
> wichtig wie die relative position zu einem fixen punkt aussieht)

Hast du da irgendwo eine Quelle dafür ? Das wäre mir völlig neu ... Das 
stelle irgendwie in Frage. Das müsste ja ein unglaublicher Sender sein 
...
Das könnte eine Miltätvariante sein - glaube ich aber nicht.

Wikipedia dazu:
Genauigkeit der Positionsbestimmung [Bearbeiten]
Kategorisierung [Bearbeiten]

Es gibt zwei Dienstklassen:

    * Standard Positioning Service (SPS) ist für jedermann verfügbar und erreicht eine Genauigkeit (engl. accuracy) von ca. 15 m horizontal (in 95 % der Messungen). Nach stetigen Verbesserungen vor allem durch den sukzessiven Ersatz älterer Satelliten durch Nachfolgemodelle wird aktuell eine Genauigkeit von 7,8 m horizontal garantiert (in 95 % der Messungen).
      Im Mai 2000 wurde eine künstliche Ungenauigkeit vom US-Militär abgeschaltet; davor betrug die Genauigkeit 100 m. Mit der vierten Ausbaustufe soll in Krisen- bzw. Kriegsgebieten eine künstliche Verschlechterung (Selective Availability) durch lokale Störung des Empfangs verwirklicht werden.

    * Precise Positioning Service (PPS) ist der militärischen Nutzung vorbehalten und ursprünglich auf eine Richtigkeit von 22 m (in 95 % der Messungen; die aktuelle Richtigkeit ist unbekannt) ausgelegt worden. Diese Signale werden verschlüsselt ausgestrahlt.

Eine Erhöhung der Genauigkeit (0,01–5 m) kann durch Einsatz von DGPS (Differential-GPS) erreicht werden.

Zur Verbesserung der Genauigkeit dienen satellitengestützte Erweiterungssysteme (Satellite-Based Augmentation Systems, SBAS): EGNOS in Europa, WAAS in den USA, MSAS in Japan und GAGAN in Indien.

GPS nutzt eine eigene kontinuierliche Atomzeitskala, welche keine Schaltsekunden berücksichtigt. Seit Einführung von GPS im Jahr 1980 hat sich deshalb die Differenz zwischen der GPS-Zeit und der UTC aktuell (2009) auf 15 Sekunden aufsummiert (UTC-Zeit + 15 Sekunden = GPS-Zeit). Der aktuelle Wert dieser Differenz wird im Nutzdatensignal des Systems übertragen.

Es gibt die folgenden zwei Verfahren, um mittels GPS eine Position zu bestimmen:

    * Code: Dieses Verfahren ermöglicht eine recht robuste Positionsbestimmung mit einer Genauigkeit von weniger als 10 m. Alle preiswerten Empfänger verwenden dieses Verfahren. Mittels DGPS sind Genauigkeiten unter einem Meter möglich.

    * Code + Trägerphase: Unter guten Empfangsbedingungen und mit präzisen Empfängern ist mit diesem Verfahren eine Genauigkeit von unter 5 m möglich. Die Genauigkeitssteigerung rührt aber nicht nur vom geringeren Rauschen der Trägerphasenmessung her, sondern auch von der Verwendung der zweiten Frequenz zur Ionosphärenmessung. Soll der Millimeter-Bereich erreicht werden, so ist dies bisher nur im DGPS-Betrieb möglich, weil auch die lokalen Effekte der Troposphäre berücksichtigt werden müssen.

In Fahrzeugen können zusätzlich Odometrie-Daten wie Geschwindigkeit und Beschleunigung sowie Richtungsdaten (z. B. Differential-Odometer, Drehratensensor) verwertet werden, um die Position präziser zu bestimmen oder auch noch in Funklöchern wie z. B. Tunneln eine Position ermitteln zu können. Da diese Daten nur von den in der Fahrzeugelektronik implementierten Sensoren gemessen und an das Navigationssystem übermittelt werden können, ist diese höhere Präzision derzeit nur von festeingebauten Navigationssystemen zu erreichen.

 Quelle: Wikipedia

Wovon wir reden nennt sich DifferentialGPS.

123 schrieb:
> es ist anzunehmen, das im mittel der fehler sich um den eigentlich
> einzumessenden punkt bewegt. zeichnet man nun lange genug an einem
> stationären punkt auf, kann man diesen dann mit hoher warscheinlichkeit
> genau bestimmen.

dem kann ich voll zustimmen !

Autor: Stefan R. (stefripp)
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Vermessungsämter haben tatsächlich sehr genaue GPS Empfänger. Der Witz 
besteht aber lediglich darin, dass Messgerät lange genug am selben Ort 
zu lassen um die Fehler rauszurechnen.

PS: Hat sich hier schon mal einer mit der Theorie zur Goldfolge 
beschäftigt?

Autor: 123 (Gast)
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hallo

1. die sateliten habe umlaufahnen. dies kann durch 
gravitationsbeeinflussung, reibung (nennen wir es mal so), beinflusst 
werden. die satteliten werden ohne antrib immer langsamer und würden 
irgend wann auf die erde falle.

Die umlaufban ist auch sicher nicht kreis rund. sie wird sicher duch das 
gravitationsfeld der erde beeinflusst.

die umlaufahnen werden ggf sogar bewust verändert um kollisionen mit 
anderen satteliten, weltraumschrot, ... zu vermeiden. (dumm wenn sich 
ein millionen teurer sattelit in schabnell geschosse verwandelt der 
weitere satteliten beschädigen könnte)

Dieser fehler  verändert sich sehr sehr langsam oder aufgrund von 
kurskorekturen ggf sogar sprunghaft.

2. die gps satteliten senden ein hoch präzises zeitsignal aus. dies 
sollte auch zueinander präzise zusammenpassen. seit einstein wissen wir 
zeit ist relativ. Masse beinflusst zeit. und somit gehen die uhren da 
oben nie alle gleich. das muss ausgeglichen werden. und das 
gravitationsfeld der erde ist dummerweise auch nicht gleichförmig sonder 
von ort zu ort recht unterschiedlich.

Anhand der signallaufzeit wird die distanz zum sattelit bestimmt. weitch 
die zeit ab ergibt sich eine andere distanz. und somit auch eine andere 
position


3. zu den geostationären satelitten siehe hier:
bzw WAAS  EGNOS  (SBAS)

http://www.magicmaps.de/produktinfo/anwendung/wie-...

http://www.garminservice.de/weitere-informationen/...

Kommunikations sattelitten sind auch geostationär.


Militärvariante verwendet beide / mehrere gps trägerwellen, um die 
atmospährischen störungen zu eliminieren. behebt das problem der Uhren 
und satelittenbahnen natürlich nicht. das geht über den almanach den die 
gps satelliten selber aussenden.

Autor: 123 (Gast)
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dazu auch ganz interessant
http://www.kowoma.de/gps/waas_egnos.htm

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Uebrigens... Die Koordinaten des GPS gehoeren zu einem Geoid, einem 
erdeaehnlichen, mathematischen Koerper, nicht der Erde. Es gibt hin und 
wieder Differenzen zwischen denen, die Differenz kann auch statisch 
sein. Es ist also nicht so, dass das GPS an einem Meeresstrand immer die 
Hoehe Null anzeigt, das kann durchaus verschieden sein. Die Differenz 
kann ein paar Meter betragen.

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