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Wieviele Satelliten werden zur Positionsbestimmung genutzt

M

Mogel

Geomaster
[Moderatoren-kommentar: Dies ist ein abgetrennter Thread aus dem Thema "Die neuen von Magellan". Hier entspinnt sich ein ganz neues Thema zur Funktion von GPS-Empfängern, da es mit dem Ursprungsthema nichts mehr zu tun hat, teile ich den Thread.
Es geht darum ob und wie ein Satellitenempfänger die ihm zur Verfügung stehenden Signale zur Positionsbestimmung heranzieht]



Die Anzahl der Satelliten ist insofern auch irrelevant, weil immer nur aus den 4 besten Satelliten-Werten bzw. der besten Satellitenkonstellation die Position berechnet wird.
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Hast du einen Ziegelstein gekauft? :?
 
Sir Cachelot

Sir Cachelot

Geoguru
Mogel schrieb:
Die Anzahl der Satelliten ist insofern auch irrelevant, weil immer nur aus den 4 besten Satelliten-Werten bzw. der besten Satellitenkonstellation die Position berechnet wird.
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Hast du einen Ziegelstein gekauft? :?
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soll ich da jetzt was zu sagen?
meist hilft ja kowoma weiter.
http://www.kowoma.de/gps/index.htm
http://www.kowoma.de/gps/Fehlerquellen.htm
http://www.kowoma.de/gps/Genauigkeit.htm

Danach sollten eigentlich alle Klarheiten beseitigt sein.... :roll:

Und bitte nicht GE als Referenz angeben. Auch wenn du die Grashalme auf deinem Rasen erkennen kannst heisst das noch lange nicht, dass diese Positionsangabe genau ist. Da können dir aber sicherlich Moenk und Vermessungskollegen mehr zu sagen. Ich bin ja nur ein kleines Schaf.
 
OP
M

Mogel

Geomaster
Ich kann es mir auch nicht vorstellen. Das wäre doch ein bisschen primitiv. Wenn man schon 14 Kanäle hat, und dann nur 4 zu nehmen. Obwohl damit die oft herben PDOP-Schwankungen erklärt werden könnten.
 
M

Moeff

Geowizard
Hi,
im Kowoma-GPS-Forum gibt es einen Thread über GPS-Empfang und Satelliten:

>Das zur Berechnung der Position immer nur 4 Satelliten benutzt werden, auch wenn 12 Satelliten erreichbar wären. Die Auswahl welche, würde nach dem kleinsten PDOP von allen Kombinationen gemacht. <

Thomas kann sicherlich den Buchtitel noch anfügen!

Gruß
Günther
 
D

DocW

Geowizard
Die Qualität der Positionsgenauigkeit lässt sich mit 4 Sat genau gar nicht bestimmen, erst durch das Empfangen von mehr als 4 Satelliten hat der Empfänger die Chance über Qualität der Signale zu befinden.

Der Sinn besteht darin, von so vielen Satelliten wie möglich die Signale auszuwerten, also Abstandswerte zu berechnen. Dann versucht der Empfänger, zu den ganzen Kugeln um die einzelnen Sats (Radius ist die Laufzeit) idealerweise einen Schnittpunkt zu bestimmen.
Je schlechter das klappt, um so grösser ist die Positionsungenauigkeit

Und ein SIRF III Chip hat nicht ohne Absicht 200.000 Hardware Korrelatoren, um dann nachher nur vier Signale zu nutzen!
Alte Empfänger haben aufgrund begrenzter Anzahl von korrelatoren die Signale vorher ausgewertet und nur die besten verwendet
Der Erfolg der neuen Empfänger besteht darin, jedes Signal versuchen mit auszuwerten.
Also es ist ganz sicher nicht richtig, dass nur 4 Sats ausgewertet werden.
 
M

Moeff

Geowizard
Hi, Doc,
die vielen Berechnungen sind nicht notwendig, um viele Satellitensignale zu berechnen, sondern dienen nur dazu, die Laufzeitfehler zu korrigieren.

Würden wir im GPS-Empfänger eine Atomuhr verwenden, wäre das Problem gelöst.

Gruß
Günther

P.S. Ich habe U-Blox bzgl. der GPS-Basics angeschrieben und nachgefragt, wie es sich mit der Berechnung bei mehr als 4 Satelliten verhält; ich hoffe auf Antwort.
 
OP
M

Mogel

Geomaster
Mit 4 Sats erhält man geometrisch bedingt nur eine unscharfe Lösung. Deshalb kann ich mir nicht vorstellen, dass man nicht mehr Sats nützt, wenn sie schon gratis herumfliegen.
 
Sir Cachelot

Sir Cachelot

Geoguru
Super, ich dachte schon hier geht nix mehr... :lol:

Vergesst es, Moeff weiss es besser und frag jetzt so lange, bis er die seiner Meinung nach richtige Antwort erhält - nämlich
4 Sats

Bzgl. Atomuhr:

Dafür ist der 4 Satellit da. 3 für die Positionsbestimmung und einen für die Laufzeit/Uhrzeit. Wenn man eine Atomuhr im GPSr hätte, dann bräuchte man wenigstens 3 Sats für einen Fix. Wie auch immer...
 
D

DocW

Geowizard
Neee, nee, hier wird so viel halb- und nichtwissen verbreitet, ich weiss gar nicht, wo ich anfangen soll.

Lest euch mal die wirklich guten Anfängerinformationen (die auch weit in die Vergangenheit reichen) von Ralf Schönfeld durch:
http://kanadier.gps-info.de/d-gpsundkanu.htm
Technik der GPS-Empfänger


Die meisten modernen Geräte sind 12-Kanal Parallel Empfänger (z. B. vom Typ PhaseTrac12TM oder SiRF III), d. h. sie können bis zu 12 Satelliten gleichzeitig zur Positions-Berechnung verarbeiten.
Die früheren 8-Kanal Multiplex Empfänger sind inzwischen technisch veraltet (MultiTrac8TM). Bei ihnen konnten max. 8 Satelliten nur nacheinander abgefragt werden (einkanalige Empfänger).
Zudem wurde für die Positions-Bestimmung nur 4 der max. 8 möglichen Sats herangezogen.
Die 12-Kanal Parallel Empfänger sind unter schwierigeren Empfangsbedingungen leistungsfähiger, als die älteren Multiplex Geräte. Näheres zu den Empfangsbedingungen/ Voraussetzungen im nächsten Abschnitt.
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.
Leider hat er zugunsten seines Buches das Positionsabschätzungsverfahren von der Seite genommen, dort konnte man schön sehen, wie das iterative Verfahren funktioniert, einen Schnittpunkt der Entfernungskugeln um die einzelnen Satelliten zu bestimmen.
Aber auf Kowoma ist es noch:
http://www.kowoma.de/gps/Positionsbestimmung.htm
und je mehr Satellitensignale ins Pseudoranging reingenommen werden, umso besser für die Position, weil nur so kann man erkennen, ob eine bestimmte Position stark abweicht und somit die Genauigkeit abgeschätzt werden.

Und die Korrelatoren sind dafür da, die Signale aus dem Rauschen herauszuextrahieren, man kann Mehrwegeempfang erkennen und korrigieren. Und kann dem Pseudoranger möglichst viele Signale zur Auswahl anbieten.
 
HoPri

HoPri

Geocacher
Mogel schrieb:
Und wo steht da etwas von 4 Satelliten? Muss echt schwierig sein, die Antwort...
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Für die, die Englisch können (im deutschen Artikel ist das nicht erklärt): GPS erklärt bei Wikipedia

Locations are calculated not in three-dimensional space, but in four-dimensional spacetime, meaning a measure of the precise time-of-day is very important. The measured pseudoranges from four satellites have already been determined with the receiver's internal clock, and thus have an unknown amount of clock error. (The clock error or actual time does not matter in the initial pseudorange calculation, because that is based on how much time has passed between reception of each of the satellites' signals, independent of the receiver's clock.) The four-dimensional point that is equidistant from the pseudoranges is calculated as a guess as to the receiver's location, and the factor used to adjust those pseudoranges to intersect at that four-dimensional point gives a guess as to the receiver's clock offset. With each guess, a geometric dilution of precision (GDOP) vector is calculated, based on the relative sky positions of the satellites used. As more satellites are picked up, pseudoranges from more combinations of four satellites can be processed to add more guesses to the location and clock offset. The receiver then determines which combinations to use and how to calculate the estimated position by determining the weighted average of these positions and clock offsets. After the final location and time are calculated, the location is expressed in a specific coordinate system, e.g. latitude/longitude, using the WGS 84 geodetic datum or a local system specific to a country.
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Hervorhebungen von mir. Also: Es werden immer 4er Kombination betrachtet, aber eben aus einer Gesamtzahl von mehr als 4 Satelliten, falls vorhanden. Die Menge an 4er Kombination wird bewertet, manche verworfen und aus den anderen durch Mittelung die letztlich ausgegebene Position berechnet. In diese Position gehen also sofern vorhanden (und das ist heute normalerweise der Fall), mehr als 4 Satelliten ein, wenngleich die einzelnen benutzen Rechenpositionen immer nur aus 4 Satelliten ermittelt werden.

Irgendwie haben also alle (zumindest ein bisschen) recht.

HoPri
 
Sir Cachelot

Sir Cachelot

Geoguru
Mogel schrieb:
Die Kowoma-links hab ich auch schon gepostet paar seiten vorher...
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Und wo steht da etwas von 4 Satelliten? Muss echt schwierig sein, die Antwort...
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Ich checks nicht, wie oft muss man sich denn wiederholen?
Vergess die scheiss 4 Sats!
Soll ich jetzt einen Text raussuchen wo der Quatsch drinsteht oder was?
Das kann doch nicht wahr sein.

Kauft das neue Maggi und gut.
 
D

DocW

Geowizard
HoPri schrieb:
Mogel schrieb:
Und wo steht da etwas von 4 Satelliten? Muss echt schwierig sein, die Antwort...
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Für die die Englisch können (im deutschen Artikel ist das nicht erklärt): GPS erklärt bei Wikipedia

Locations are calculated not in three-dimensional space, but in four-dimensional spacetime, meaning a measure of the precise time-of-day is very important. The measured pseudoranges from four satellites have already been determined with the receiver's internal clock, and thus have an unknown amount of clock error. (The clock error or actual time does not matter in the initial pseudorange calculation, because that is based on how much time has passed between reception of each of the satellites' signals, independent of the receiver's clock.) The four-dimensional point that is equidistant from the pseudoranges is calculated as a guess as to the receiver's location, and the factor used to adjust those pseudoranges to intersect at that four-dimensional point gives a guess as to the receiver's clock offset. With each guess, a geometric dilution of precision (GDOP) vector is calculated, based on the relative sky positions of the satellites used. As more satellites are picked up, pseudoranges from more combinations of four satellites can be processed to add more guesses to the location and clock offset. The receiver then determines which combinations to use and how to calculate the estimated position by determining the weighted average of these positions and clock offsets. After the final location and time are calculated, the location is expressed in a specific coordinate system, e.g. latitude/longitude, using the WGS 84 geodetic datum or a local system specific to a country.
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Hervorhebungen von mir. Also: Es werden immer 4er Kombination betrachtet, aber eben aus einer Gesamtzahl von mehr als 4 Satelliten, falls vorhanden. Die Menge an 4er Kombination wird bewertet, manche verworfen und aus den anderen durch Mittelung die letztlich ausgegebene Position berechnet. In diese Position gehen also sofern vorhanden (und das ist heute normalerweise der Fall), mehr als 4 Satelliten ein, wenngleich die einzelnen benutzen Rechenpositionen immer nur aus 4 Satelliten ermittelt werden.

Irgendwie haben also alle (zumindest ein bisschen) recht.

HoPri
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Auf der anderen Seite: Wenn die Empfänger das tun würden, alle vierer-Kombinationen bewerten und gegenüberstellen, meine Herren, das wird ganz schnell ganz viel! Irgendwie ist mir mein mathematisches Resthirn abhanden gekommen: m= n *(n-4)! ?? (Die Formel kann nicht stimmen, da sie für n=4 nicht 1 ergibt)
m wäre die Anzahl der Möglichkeiten und n die verfügbaren Satellitensignale. Für 5 Satelliten hätten wir 5 Möglichkeiten, 6 ergeben 12 Möglichkeiten und 12 Satelliten ergeben schon knappe halbe Million Möglichkeiten.
Der Rechner würde alle diese Positionen errechnen und statistisch auswerten, damit hätte er eine gemittelte Position und automatich auch eine Genauigkeitsangabe.
Das Verfahren (bis auf die immens hohe Anzahl der Rechenoperationen) würde aber deutlich einfacher sein, als die Schnittpunkte von bis zu 12 Kreisen iterativ zu bestimmen, ich kann der Sache was abgewinnen.

hmm. soll ich den Teilthread mal abteilen? Das wird jetzt interessant!
 
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