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Wieviele Satelliten werden zur Positionsbestimmung genutzt

DocW

Geowizard
KoenigDickBauch schrieb:
Hallo DocW es fehlen noch zwei Artikel aus dem alten Thread, damit es weiter gehen kann. :wink:

KDB
Ich hatte die beiden schon angeschrieben, dass sie ihre Beiträge neu einstellen. Ich kann keine Einzelbeiträge in andere Threads verschieben (oder jedenfalls weiss ich nicht wie es geht)
 

Moeff

Geowizard
Hi,
ich habe eine Seite gefunden, auf der die Zeitmessung bzgl. GPS sehr gut beschrieben ist.
http://www.quantenwelt.de

Unter Technik und dann GPS stehen die Artikel.

Mit wie vielen Signalen letztendlich der GPS-Chip die Position berechnet, wird auch dort nicht angeführt.

Gruß
Günther
 
Moeff schrieb:
Hi,
ich habe eine Seite gefunden, auf der die Zeitmessung bzgl. GPS sehr gut beschrieben ist.
http://www.quantenwelt.de

Unter Technik und dann GPS stehen die Artikel.

Mit wie vielen Signalen letztendlich der GPS-Chip die Position berechnet, wird auch dort nicht angeführt.

Gruß
Günther
Genau lesen:
Das GPS nutzt die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit um den Abstand zu vier verschiedenen Navigationssatelliten zu messen.

Gruß
KDB
 

Die Baumanns

Geowizard
Wenn dann wirklich ganz richtig lesen.

Quantenwelt:
Der vierte Satellit - Zeit aus dem All
Die Satelliten des Global Positioning Systems haben hochgenaue Atomuhren an Bord. Diese Uhren sind so stabil, dass sie am Tag nur um wenige Nanosekunden ungenau sind. Solche Uhren kann man natürlich nicht in jeden GPS-Empfänger einbauen. Da die GPS-Empfänger mit günstigeren Quartzuhren ausgestattet sind, müssen diese Geräte ihre Zeit anhand der Satellitendaten korrigieren. Dies ist möglich, indem vier oder mehr Satellitensignale empfangen und ausgewertet werden . Aus den vier empfangenen Zeitinformationen kann man dann die drei Raumdimensionen und zusätzlich die Ortszeit berechnen.
Es werden für die dreidimensionale Koordinate mindestens 4 Satelliten gebraucht um die Uhrengenauigkeit zu bestimmen. Das mindestens fehlt.

Gruß Guido
 
Die Baumanns schrieb:
Wenn dann wirklich ganz richtig lesen.

Quantenwelt:
Der vierte Satellit - Zeit aus dem All
Die Satelliten des Global Positioning Systems haben hochgenaue Atomuhren an Bord. Diese Uhren sind so stabil, dass sie am Tag nur um wenige Nanosekunden ungenau sind. Solche Uhren kann man natürlich nicht in jeden GPS-Empfänger einbauen. Da die GPS-Empfänger mit günstigeren Quartzuhren ausgestattet sind, müssen diese Geräte ihre Zeit anhand der Satellitendaten korrigieren. Dies ist möglich, indem vier oder mehr Satellitensignale empfangen und ausgewertet werden . Aus den vier empfangenen Zeitinformationen kann man dann die drei Raumdimensionen und zusätzlich die Ortszeit berechnen.
Es werden für die dreidimensionale Koordinate mindestens 4 Satelliten gebraucht um die Uhrengenauigkeit zu bestimmen. Das mindestens fehlt.

Gruß Guido
Ich habe dies wiederum nicht aufgeführt, weil letztendlich der letzte Satz sehr ungenau ausgedrückt ist, denn die vier Zeitinformationen reichen nicht aus. Je mehr ich darüber nachdenke muß ich sagen der Satz ist falsch, da nicht alle notwendigen Daten aufgeführt wurden.

Auch wird mit den 4 Satelliten keine Uhrengenauigkeit bestimmt, die ist einem egal, Hauptsache sie ist hinreichend klein bei Atomuhren.

KDB
 

Die Baumanns

Geowizard
Die Uhrengenauigkeit wird nicht errechnet, aber der Uhrenfehler in Deinem GPS. Mit 4 Satelliten sind alle Unbekannten ermittelt, und damit eine eindeutige Lösung errechenbar.

Gruß Guido
 
Die Baumanns schrieb:
Die Uhrengenauigkeit wird nicht errechnet, aber der Uhrenfehler in Deinem GPS. Mit 4 Satelliten sind alle Unbekannten ermittelt, und damit eine eindeutige Lösung errechenbar.

Gruß Guido
Auch das ist nicht so richtig, denn eigentlich benötigt ein GPS keine Uhr um die Koordinaten zu berechnen.

Die Uhr wird nur dafür benutzt um für den Kamanfilter besser passende Ausgangsparameter zu haben, damit der schneller konvertiert.

KDB
 

Moeff

Geowizard
Hi, Guido,
wenn Du die Basics bei U-Blox liest, heisst es da, dass das Zeitsignal vom 4. Satelliten nur dazu dient, den Laufzeitfehler zu korrigieren.


Gruß
Günther
 
Moeff schrieb:
Hi, Guido,
wenn Du die Basics bei U-Blox liest, heisst es da, dass das Zeitsignal vom 4. Satelliten nur dazu dient, den Laufzeitfehler zu korrigieren.


Gruß
Günther
Auch wenn ihr meint, ich werde pingelig. Laufzeitfehler?

Es werden die Laufzeiten berechnet. Mittels diesen Laufzeiten und den übermittelten Uhrzeiten kann dann die lokale Uhrzeit des GPS-Gerätes berechnet werden.

KDB
 
Die Baumanns schrieb:
Okay und wie kommt ihr denn an die Laufzeit des Signales ?

Gruß Guido
Die ermittelt ja gerade der Kalmanfilter.
  • pn = ((xn-xp)^2+(yn-yp)^2+(zn-zp)^2)^(1/2)+c*dtn
für n =1..4 und p für das GPS-Gerät, dtn Laufzeit.

Nun muss pn gegen 0 gehen und dtn ist eine negative Zeit.

KDB
 

Sir Cachelot

Geoguru
Interessant.
Mal sehen wann wir die Lösung gefunden haben.

Mehr oder weniger zielführend ist die Info, dass in den Empfängern meist ein Temperaturfühler am Quarz sitzt, damit dieser die Temperatur der Uhr messen kann. Bei Temperaturschwankungen ändert sich ja auch die Ganggenauigkeit.
Ich könnte mir vorstellen, dass der 4. Sat diese Uhr jeweils immer trimmt.
Kurzzeitig kann man wohl auch mit 3 Sats arbeiten.
 

Die Baumanns

Geowizard
Mh, KDB
das was Du da geschrieben hast ist die lineare Verbesserungsgleichung.
4 Satelliten werden benötigt damit die Unbekannten X,Y,Z und der Uhrenfehler berücksichtigt werden kann, schreibst Du ja selber.
Damit das ganze funktioniert werden weiterhin 4 Satelliten benötigt.
Also wird die Laufzeit entsprechend verbessert, was wiederum nichts anderes ist als die Differenz der Uhr mit den Uhren der Satelliten.

Wobei die Filterung und Abschätzung verrauschter Daten erst mit mehr als 4 Satelliten zum tragen kommen, sprich Überbestimmung und Ausgleichung. Bei 4 Satelliten gibt es noch nix auszugleichen.

Hier noch mal kurz aus Wikipedia:
Das Kalman-Filter ist ein stochastischer Zustandsschätzer für dynamische Systeme. Es wurde 1960 von Rudolf Kálmán erstmals für zeitdiskrete, lineare Systeme entwickelt und wird dafür verwendet, Zustände oder Parameter des Systems aufgrund von teils redundanten Messungen, die von Rauschen überlagert sind, zu schätzen. Dabei wird der mittlere quadratische Fehler minimiert.

Ganz interessant ist der Aufsatz von einem Mitarbeiter von Herrn Seeber Genauigkeitssteigerung bei der DGPS-Ortung
durch Einbezug von Zusatzinformationen


Gruß Guido
 

Moeff

Geowizard
Hi, Thomas,

>Auch wenn ihr meint, ich werde pingelig. Laufzeitfehler? <

Stichwort "Ionosphäre"

Viel Spass beim Recherchieren :)

Gruß
Günther

Edit: 1 Mikrosekunde = 300 m Abweichung.
 
Moeff schrieb:
Hi, Thomas,

>Auch wenn ihr meint, ich werde pingelig. Laufzeitfehler? <

Stichwort "Ionosphäre"

Viel Spass beim Recherchieren :)

Gruß
Günther
Und wie sollte das ein GPS-Gerät, die wir benutzen, heraus bekommen ohne nicht eine zweite Wellenlänge zu benutzen?

Dieser von dir angesprochene Laufzeitfehler, hat mit der grundsätzliche Positionfindung nix zu tun, da er nicht vom GPS-Gerät ermittelt werden kann. Ansonsten warum gibt es WAAS?

KDB
 

Die Baumanns

Geowizard
Moeff schrieb:
Hi, Thomas,

>Auch wenn ihr meint, ich werde pingelig. Laufzeitfehler? <

Stichwort "Ionosphäre"

Viel Spass beim Recherchieren :)

Gruß
Günther

Edit: 1 Mikrosekunde = 300 m Abweichung.

Das ist eine andere Baustelle, die ist neben einigen anderen Parametern für die Genauigkeit verantwortlich (ändert natürlich auch die Laufzeit).
Aber die Grundlage ist nun mal das ermitteln von X,Y,Z und den Uhrenfehler (oder wie man ihn auch nennen will).
Nach den Grundlagen kommen wir dann zur Ionosphäre und damit zu EGNOS bzw. WAAS.

Gruß Guido
 
Die Baumanns schrieb:
Mh, KDB
das was Du da geschrieben hast ist die lineare Verbesserungsgleichung.
4 Satelliten werden benötigt damit die Unbekannten X,Y,Z und der Uhrenfehler berücksichtigt werden kann, schreibst Du ja selber.
Dies ist leider eine nicht lineares Gleichungssystem. Daher wird ja der Kamanfilter eingesetzt.

Die Baumanns schrieb:
Damit das ganze funktioniert werden weiterhin 4 Satelliten benötigt.
Also wird die Laufzeit entsprechend verbessert, was wiederum nichts anderes ist als die Differenz der Uhr mit den Uhren der Satelliten.
Ich sage ja immer, das die 4 Satelliten benötigt werden. Es wird dadurch nicht die Laufzeit entsprechend verbessert, sondern mit den vier Satelliten wird es ermöglicht, die Laufzeit zu bestimmen.

Auch sollte ein GPS-Gerät eine Atomuhr haben, so müsste diese Uhr immer wieder kalibriert werden, wie auch die Uhren der Satelliten. Eine solche kalibrierung würde man dann auch mit vier Satelliten durchgeführt.

Die Baumanns schrieb:
Wobei die Filterung und Abschätzung verrauschter Daten erst mit mehr als 4 Satelliten zum tragen kommen, sprich Überbestimmung und Ausgleichung. Bei 4 Satelliten gibt es noch nix auszugleichen.
Dies ist leider nicht so, da wir ein nichtlineares Gleichungssystem haben. Wir können nicht nach Gauss diese Gleichung analytisch lösen. Daher wird ja der Kamanfilter eingesetzt.

Die Baumanns schrieb:
Hier noch mal kurz aus Wikipedia:
Das Kalman-Filter ist ein stochastischer Zustandsschätzer für dynamische Systeme. Es wurde 1960 von Rudolf Kálmán erstmals für zeitdiskrete, lineare Systeme entwickelt und wird dafür verwendet, Zustände oder Parameter des Systems aufgrund von teils redundanten Messungen, die von Rauschen überlagert sind, zu schätzen. Dabei wird der mittlere quadratische Fehler minimiert.
Und er wurde auf das nicht lineare Gleichungsystem angewendet und mittelt daher auch die Störungen schon bei der Verwendung von vier Satelliten heraus.

Die Baumanns schrieb:
Netter Artikel. Gleich mal gesichert in meinen Dokumenten topf.

KDB
 
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