Precission in GPS hastighetsangivelser?

Skickade följande inlägg i GPSforumet på utsidan.se men fick inga entydiga svar så jag försöker här istället:

Hej! Som ingenjör blir man ju lite nyfiken på tekniken under locket på GPSen och jag har funderat lite på precisionen i en GPS hastighetsangivelser och det glider nog in på lite matematik. Jag frågar alltså inte efter antalet värdesiffror som anges på GPSens skärm utan hur noga kan en GPS mäta hastiget egentligen. Jag antar att en GPS mäter position med vissa intervall (den tar positionssampel) men hur ofta mäts positionen? Dvs hur ofta mäter GPSens position? Är det en gång per sekund eller är det oftare eller mer sällan? Sen har vi ju GPSens osäkerhet i exakt position, min GPS anger precision i position i form av antal meter och vid goda förhålalnden anger den +-7 meter och är det lite sämre kan det vara många tiotals meters osäkerhet. Är detta fel "konsistent" dvs om min GPS visar 30 m för långt västerut vid sampel 1, är då sannolikt även sampel 2 och 3 30 m för långt västerut eller kan sampel

3 vara 30 m för långt österut? Om då GPSen mäter position 1 gång per sekund så blir ju hastgheten väldigt tokig om man antingen rört sig cirka 1 m/sek alternativt 60 meter per sekund beroende på osäkerheten i position. Jag tror iofs att osäkerheten är konsisten mellan sampel direkt efter varandra då de ju mäter på uingefär samma satelitpositioner. Samplar GPS med väldigt korta intervall borde man ju kunna åstadkomma en väldigt häg hastighet genom att bara sträcka ut armen väldigt snabbt. Men empiriskt verkar det inte funka så.

Och när en GPS anger hastighet, är det standardiserat att det är hastighet mellan senaste och näst senaste sampel eller kan det vara ett snitt över flera sampel äldre sampel och i så fall hur långt bakåt? Min GPS har en "momentanhastighet" (toppahstighet) och en snitthastighet för denna rutt och det är givetvis den första jag är nyfiken på.

Om det är beroende så använder jag min mobilGPS inbggd in min SonyEricsson C702i och wayfinders blåtandsGPSpuck för navigering med SonyEricsson P1i.

/Patrik, ny i friluftsGPSvärlden med 702:an

Reply to
Patrik Törnkvist
Loading thread data ...

Som jag förstått och läst någonstans är GPSens hastighet inte beräknad ur tiden mellan två punkter utan är en derivata som fås ur den totala beräkningen av tid, position och hastighet. Är detta riktigt så bör hastiheten vara mer exakt än positionen efteresom hasigheten är beräknad i _en_ punkt! Så om positionen hoppar så har det ingen eller liten inverkan på hastigheten. Tror jag.

Men ställ frågan i forumet sci.geo.satellite-nav, där finns det fölk som verkligen kan det här och matematiken bakom.

Thomas

Reply to
Thomas Lindberg

Nej, GPS-hastighet =E4r inte derivataapproximation av positionerna. N=E5gon annan teknik anv=E4nds f=F6r att r=E4kna ut hastigheten. Jag har h= =F6rt att det bygger p=E5 dopplereffekten av radiov=E5gorna men detta kan jag inte sv=E4ra p=E5.

Man brukar s=E4ga att GPS-hastighet =E4r betydligt noggrannare =E4n GPS- position. S=E5 kan man egentligen inte s=E4ga eftersom man j=E4mf=F6r tv=E5 storheter med olika enheter, men det s=E4ger =E4nd=E5 n=E5got om att GPS- hastigheten har god noggrannhet.

Allm=E4nt om din diskussion: Konsekutiva positionsm=E4tningar har b=E5de systematiska och stokastiga felkomponenter, ett konstantfel/offset/ bias (olika namn) syns ju inte mycket vid derivation (om det nu hade varit s=E5 det hade funkat). Vill du ha en uppfattning om f=F6rh=E5llandet bias/stokastisk komponent i felet s=E5 sl=E5 upp noggrannheten f=F6r differentiell GPS (DGPS), tekniken g=E5r ut p=E5 att s=E4nda ut korrektions=

- offsets via FM som DGPS-mottagaren kompenserar f=F6r. Stationen som s=E4nder ut korrektionssignalen vet sin exakta position, r=E4knar ut GPS- position p=E5 samma s=E4tt som din GPS-mottagare och ber=E4ttar f=F6r din G= PS- mottagare vad skillnaden =E4r. Som jag f=E5tt det f=F6rklarat f=F6rklaras denna bias/offset fr=E4mst med atmosf=E4riska f=F6rh=E5llanden.

=C5terigen, *om* hastighetsestimatet kommit fr=E5n derivation hade det inte g=E5tt att ta bara senaste och n=E4st senaste samplet f=F6r ber=E4knin= gen

- som du =E4r inne p=E5 s=E5 hade det gett mycket d=E5liga estimat. Rent deriverande system har en frekvenssvarskurva som =F6kar allt mer f=F6r =F6kande frekvens - dvs f=F6rst=E4rker mycket h=F6gfrekvent brus o=E4ndligt mycket - vilket bara inte fungerar. Det hela hade i s=E5 fall i princip varit ett m=E5lf=F6ljningsproblem (du ska av positionsm=E4tningar uppskatta position och hastighet). S=E5 primitiva system som rent deriverande anv=E4ndes inte ens i dom f=F6rsta m=E5lf=F6ljningssystemen som anv=E4ndes (under 2 VK tror jag). F=F6r m=E5lf=F6ljningsproblemet anv=E4nds l=E4mplige= n en observat=F6r och ett kalmanfilter. I princip bygger detta p=E5 att man har vetskap ungef=E4r om hur stora felen i m=E4tningarna =E4r och d=E4refter f= =E5r fram ett system som p=E5 ett optimalt s=E4tt v=E4ger ihop gamla m=E4tningar och ger estimat. Man anv=E4nder ocks=E5 antaganden om att f=F6rem=E5let var= s position/hastighet ska f=F6ljas f=F6rv=E4ntas r=F6ra sig "f=F6ruts=E4gbart"= i n=E5gon form - man v=E4ger in att det =E4r troligare att riktningen nu =E4r samma som den vi trodde att det var f=F6rra g=E5ngen vi r=E4knade (f=F6rsta ordningen), samt att om vi nyss har sv=E4ngt forts=E4tter vi nog att sv=E4nga (andra ordningens term), och s=E5 kan man forts=E4tta med =E4nnu h=F6gre ordningar.

Skulle gissa att det s=E4tt att ber=E4kna hastighet p=E5 som de facto anv=E4nds (som ev. bygger p=E5 d> Skickade f=F6ljande inl=E4gg i GPSforumet p=E5 utsidan.se men fick inga e=

ntydiga

PSen och

det

et

=E4ta

ens

=E4llan?

n i

7 meter

. =C4r detta

ampel 1,

ller kan sampel

=E5ng per sekund

1 m/sek

ag tror

d=E5 de

en

bbt. Men

stighet

ver

har en

t och

ricsson

P1i.

Reply to
Carl

GPS mottagaren kan ta emot anv=E4ndbar signal fr=E5n max ca 6 satelliter samtidigt p=E5 v=E5ran latitud. Mottagaren synkar sin klocka med satelitens dito samt tar emot info om satellitens position. Det tar ca

30 sek att =F6verf=F6ra meddelandet d=E5 datahastigheten =E4r l=E5g. En = bra mottagare kan s=E5ledes f=E5 uppdaterad >Nej, GPS-hastighet =E4r inte derivataapproximation av positionerna.

Varf=F6r kr=E5ngla till det men s=E4mre metoder?

h=F6rt

Det =E4r ju liksom en av fundamentalerna med GPS-mottagare att se igenom st=F6rningar typ dopplerskift. Mottagningsm=E4ssigt ger dopplereffekten problem d=E5 satellitens = relativa hastighet skiljer sej mycket beroende p=E5 hur h=F6gt p=E5 himlen den befinner sej.=20 N=E4r den befinner sej h=F6gt upp p=E5 himlen =E4r dess relativa = hastighet n=E4ra noll och =F6kar n=E4ra horisonten. Mottagaren synkar mot satellitens klocka och mindre dopplereffekt blir bortkompenserad, s=E5 m=E4ta hastighet den v=E4gen g=E5r inte. Man skulle kunna ha en extra mottagare f=F6r att m=E4ta dopplereffekt p=E5 b=E4rv=E5gen men det =E4r svaga och d=E4rmed brusiga signaler. Vill man n=F6dv=E4ndigtvis nyttja dopplereffekten s=E5 finns det ju gott = om betydligt starkare referenss=E4ndare som st=E5r still p=E5 jordytan = vilket underl=E4ttar matematiken. Eller kan man ha sin egna s=E4ndare och lyssna p=E5 reflexen.=20

D=E4remot m=E5ste man ta h=E4nsyn till att signalen fr=E5n satellit = n=E4ra horisonten m=E5ste f=E4rdas genom mer atmosf=E4r, vilket =E4r lite = l=E5ngsammare =E4n ljusets absoluta hastighet och atmosf=E4rens kan f=F6r=E4ndras = r=E4tt mycket mellan tv=E5 data=F6verf=F6ringar. Pga detta brukar inte = satelliter under 20 grader =F6ver horisonten anv=E4ndas d=E5 de tillf=F6r f=F6r = mycket fel =E4ven om signalen =E4r mottagbar. Detta ger i sin tur att alla fr=E5n syd och mellansveriges synvinkel sett anv=E4ndbara sattelliter enbart finns i sydlig riktning d=E5 satelliterna "v=E4nder" i h=F6jd med tyska nordkusten.

tv=E5

GPS-

Det =E4r olika enheter men de baseras p=E5 en tredje enhet, hur mycket klockan =E4r p=E5 ett annat st=E4lle. Det kr=E4vs lite tankem=F6da f=F6r att se att alla tre enheterna = egentligen =E4r samma r=E5data och d=E4rmed har samma onoggranhet vid en viss tid = och punkt. Evt interpoleringsfel i ber=E4kningsm=E4ssiga =F6verg=E5ngen mellan = koordinat och hastighet =E4r i sammanhanget f=F6rsummbara.

Alla tre enheterna =E4r dessutom transparant utbytbara mot varandra var det visst n=E5n klurig gubbe som sa. En annan kluring sa typ: vet man den ena av dessa enheter s=E5 vet man inget om de andra.

Hade n=E5gon av gubbarna haft r=E4tt s=E5 hade det varit rena olycksh=E4ndelsen att man kan komma till r=E4tt st=E4lle mha = GPS-navigatorn.

f=F6rh=E5llandet

korrektions-

GPS-

din GPS-

f=F6rklaras

ber=E4kningen

o=E4ndligt

uppskatta

anv=E4ndes

l=E4mpligen en

har

f=E5r

m=E4tningar

vars

"f=F6ruts=E4gbart" i

=E4r

(f=F6rsta

=E4nnu

det

Detta resonemanget fungerar m=F6jligen b=E4ttre f=F6r radarnavigering = =E4n GPS.

/Alf

inga entydiga

GPSen och

och det

antalet

m=E4ta

GPSens

mer s=E4llan?

precision i

+-7 meter

os=E4kerhet. =C4r detta

vid sampel 1,

v=E4sterut eller kan sampel

g=E5ng per sekund

cirka 1 m/sek

position. Jag tror

varandra d=E5 de

=E5stadkomma en

snabbt. Men

hastighet

=F6ver

GPS har en

rutt och

SonyEricsson

SonyEricsson P1i.

Reply to
Alf.F

On Thu, 25 Sep 2008 01:04:27 GMT, Alf.F wrote:

Sm=E5kr=E5nglig komplettering: Indirekt finns dopplereffekten med som en del av hastighetsber=E4kningen i m=E5nga GPS:er d=E5 satellitens frekvensskift matas in i ett Kalmanfilter tillsammans med positionsangivelserna i bl.a nyare SiRF-mottagare f=F6r att p=E5 s=E5 s=E4tt kunna kalkylera nya = positionsdata oftare =E4n vad egentligen informations=F6verf=F6ringen medger. Trigonometrin =E4r inte helt enkel eftersom man f=E5r positionsangivelserna fr=E5n olika satelliter vid olika tidpunkter och d=E5 kan dopplereffekten anv=E4ndas f=F6r d=F6d r=E4kning tills ny = information inkommer vilket kan r=F6ra sej om upp till 30 sekunder och under mellantiden =E4r det =E4r ju fullt m=F6jligt att =E4ndra sin hastighet = och riktning betydligt. Hastighetsangivelsen ska normalt inte fela mer =E4n

1,6 km/h men det g=E4ller b=E5de i motorv=E4gsfart och stillast=E5ende. = Samma problem som du ser tydligt p=E5 noggrannheten i stillast=E5endes positionsangivelse som kan vandra upp till 6 meter. I vissa GPS:er finnes m=F6jligheten att tala om f=F6r den att man =E4r stilla varvid ett nogrannare vektorv=E4rde kan ber=E4knas mha av fler avl=E4sningar.

Det kan uppst=E5 extremfall av missvisning i hastighet s=E5som antag att du f=E4rdas snabbt p=E5 typ en speedwayrundbana och bara f=E5r positionsuppdateringar inom ett mindre omr=E5de av banan (om vartiden = =E4r ca 30 sekunder), varvid GPS:en kan antas ange helt fel fart men h=E4r skulle d=E5 dopplereffekten kunna g=E5 in och korrigera till ett mer rimligt v=E4rde. Speedwaybanor =E4r ofta sk=E4rmade av jordvallar och h=F6ga = betongl=E4ktare s=E5 risken finns att man endast kan ta emot h=F6gt st=E5ende satelliter och dopplereffekten blir d=E5 n=E4stan obefintlig s=E5 =E4ven h=E4r kan = indikerad hastighet f=E5 l=E5g uppl=F6sning. Vill det sej riktigt tokigt s=E5 kan = man kanske f=E5 in indirekta reflexer(typ studsar via l=E4ktartak) fr=E5n = l=E4gre st=E5ende satelliter och =E4ven positionsangivelsen blir d=E5 knas = eftersom GPS:en tror att satelliten =E4r l=E4ngre bort och =E4ven h=F6jdangivelsen= blir d=E5 fel. Den som kl=E4ttrar upp i iet h=F6gt torn f=E5r ofta helt fel h=F6jdangivelse i billiga handh=E5llna GPS:er eftersom man f=E5r en blandning av markreflexer och direkta signaler. Stor del av markreflexen kan sorteras bort i lite dyrare GPS:er med logik och med mottagarantenner som kan undertrycka felpolariserade radiosignaler. Troligen ber=E4knar de flesta civila GPS:er enbart positionsberoende hastighet i v=E5gplanet s=E5 branta backar eller fritt fall kan ocks=E5 = vara felkomponenter. Det flesta GPS:er har en =F6vre maxgr=E4ns f=F6r vilken hastighet som = visas p=E5 displayen, har f=F6r mej att det =E4r 999 knop (1850 km/t) vilket antagligen =E4r ett US milit=E4rkrav. Kanske inte s=E5 m=E5nga som lider = av det.

/Alf

Reply to
Alf.F

ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.