Gps Gleitender Durchschnitt

Was ist GPS Das Global Positioning System (GPS) ist ein satellitengestütztes Navigationssystem aus mindestens 24 Satelliten. GPS arbeitet bei jedem Wetter, überall auf der Welt, 24 Stunden am Tag, ohne Abonnementgebühren oder Einrichtungsgebühren. Das U. S. Department of Defense (USDOD) stellte ursprünglich die Satelliten in die Umlaufbahn für den militärischen Gebrauch, aber sie wurden für die zivile Nutzung in den 1980er Jahren zur Verfügung gestellt. Wie GPS arbeitet GPS-Satelliten umkreisen die Erde zweimal täglich in einer präzisen Umlaufbahn. Jeder Satellit überträgt ein einzigartiges Signal und Orbitalparameter, die es GPS-Geräten ermöglichen, die genaue Position des Satelliten zu dekodieren und zu berechnen. GPS-Empfänger verwenden diese Informationen und Trilateration, um einen Benutzer genaue Lage zu berechnen. Im Wesentlichen misst der GPS-Empfänger den Abstand zu jedem Satelliten um die Zeitspanne, die benötigt wird, um ein gesendetes Signal zu empfangen. Mit Abstandsmessungen von noch wenigen Satelliten kann der Empfänger eine Benutzerposition bestimmen und elektronisch anzeigen, um Ihre laufende Route zu messen. Karte einen golfplatz Finde einen Weg nach Hause oder Abenteuer überall. Um Ihre 2-D-Position (Breiten - und Längengrad) zu berechnen und die Bewegung zu verfolgen, muss ein GPS-Empfänger auf das Signal von mindestens 3 Satelliten gesperrt werden. Mit 4 oder mehr Satelliten im Blick kann der Empfänger Ihre 3-D Position (Breitengrad, Längengrad und Höhe) bestimmen. Im Allgemeinen wird ein GPS-Empfänger 8 oder mehr Satelliten verfolgen, aber das hängt von der Tageszeit ab und wo du auf der Erde bist. Einige Geräte können das alles aus deinem Handgelenk machen. Sobald Ihre Position bestimmt wurde, kann das GPS-Gerät andere Informationen berechnen, wie zum Beispiel: Geschwindigkeits-Verfolgungs-Spur-Wegstrecke Entfernung zum Ziel Sonnenaufgang - und Sonnenuntergangszeit Und mehr Wie genau ist GPS Die heutigen GPS-Empfänger sind aufgrund ihres parallelen Mehrkanal-Sees extrem genau Entwurf. Unsere Empfänger sind schnell zu sperren auf Satelliten beim ersten Einschalten. Sie pflegen eine Spurverfolgung in dichter Baumdecke oder in städtischen Umgebungen mit hohen Gebäuden. Bestimmte atmosphärische Faktoren und andere Fehlerquellen können die Genauigkeit von GPS-Empfängern beeinflussen. Garmin GPS Empfänger sind typisch genau innerhalb von 10 Metern. Genauigkeit ist noch besser auf dem Wasser. Mit dem WAAS (Wide Area Augmentation System) wird die Garmin GPS Empfängergenauigkeit verbessert. Diese Fähigkeit kann die Genauigkeit auf besser als 3 Meter verbessern, indem sie Korrekturen in der Atmosphäre vorsieht. Für die Nutzung von WAAS-Satelliten sind keine zusätzlichen Ausstattungen oder Gebühren erforderlich. Benutzer können auch bessere Genauigkeit mit Differential GPS (DGPS), die GPS-Abstände in einem Durchschnitt von 1 bis 3 Meter korrigiert. Die US-Küstenwache betreibt den gängigsten DGPS-Korrekturdienst, der aus einem Netz von Türmen besteht, die GPS-Signale empfangen und ein korrigiertes Signal durch Bakensender übertragen. Um das korrigierte Signal zu erhalten, müssen die Benutzer zusätzlich zu ihrem GPS einen Signaltonempfänger und eine Leuchtfeuerantenne haben. Andere GPS-Systeme Es gibt noch andere ähnliche Systeme für GPS in der Welt, die alle als Global Navigation Satellite System (GNSS) klassifiziert sind. GLONASS ist ein Satellitenkonstellationssystem, das von Russland gebaut wurde. Die Europäische Weltraumorganisation schafft Galilei, während China BeiDou schafft. Die meisten Garmin-Empfänger verfolgen sowohl GLONASS als auch GPS, und einige sogar verfolgen BeiDou. Sie können eine zuverlässigere Lösung erwarten, wenn Sie mehr Satelliten verfolgen. Du könntest fast 20 mit neueren Garmin-Produkten verfolgen. Das GPS-Satellitensystem Die 31 Satelliten, die derzeit das GPS-Raumsegment bilden, umkreisen die Erde etwa 12.000 Meilen über uns. Diese Satelliten bewegen sich ständig und machen zwei komplette Umlaufbahnen in weniger als 24 Stunden. Sie reisen mit Geschwindigkeiten von etwa 7.000 Meilen pro Stunde. Kleine Raketenbooster halten jeden Satelliten auf dem richtigen Weg fliegen. Hier sind einige weitere interessante Fakten über die GPS-Satelliten: Der offizielle USDOD-Name für GPS ist NAVSTAR Der erste GPS-Satellit wurde 1978 ins Leben gerufen. Im Jahr 1994 wurde eine vollständige Konstellation von 24 Satelliten erreicht. Jeder Satellit ist etwa 10 Jahre alt. Ersetzungen werden ständig gebaut und in die Umlaufbahn gestartet. Ein GPS-Satellit wiegt etwa 2.000 Pfund und ist etwa 17 Fuß mit den Sonnenkollektoren verlängert. GPS-Satelliten werden von Solarenergie angetrieben, aber sie haben Backup-Batterien an Bord, im Falle einer Sonnenfinsternis. Die Sendeleistung beträgt nur 50 Watt oder weniger. Was ist das Signal GPS-Satelliten senden mindestens 2 Low-Power-Funksignale. Die Signale reisen durch Sehlinie, dh sie werden durch Wolken, Glas und Plastik gehen, werden aber nicht durch die meisten festen Gegenstände wie Gebäude und Berge gehen. Allerdings sind moderne Receiver empfindlicher und können in der Regel durch Häuser verfolgen. Ein GPS-Signal enthält 3 verschiedene Arten von Informationen: Pseudorandom Code ist ein I. D. Code, der identifiziert, welcher Satellit Informationen sendet. Sie können sehen, welche Satelliten Sie bekommen Signale von auf Ihrem Gerät Satelliten-Seite. Ephemeridendaten werden benötigt, um eine Satellitenposition zu bestimmen und geben wichtige Informationen über die Gesundheit eines Satelliten, aktuelles Datum und Uhrzeit. Almanach-Daten sagen dem GPS-Empfänger, wo jeder GPS-Satellit zu jeder Zeit während des Tages sein sollte und zeigt die Orbitalinformationen für diesen Satelliten und jeden anderen Satelliten im System. GPS-Signal-Fehler Quellen Faktoren, die GPS-Signal und Genauigkeit beeinflussen können, gehören die folgenden: Ionosphäre und Troposphäre Verzögerungen: Satelliten-Signale langsam, wie sie durch die Atmosphäre passieren. Das GPS-System verwendet ein eingebautes Modell, um diese Art von Fehler teilweise zu korrigieren. Signal-Multipfad: Das GPS-Signal kann Gegenstände wie hohe Gebäude oder große Felsenflächen reflektieren, bevor es den Empfänger erreicht, was die Laufzeit des Signals erhöht und Fehler verursacht. Empfänger-Taktfehler: Ein Empfänger eingebaute Uhr kann leichte Timing-Fehler haben, weil es weniger genau ist als die Atomuhren auf GPS-Satelliten. Orbitalfehler: Die gemeldeten Satelliten können nicht korrekt sein. Anzahl der Satelliten sichtbar: Je mehr Satelliten ein GPS-Empfänger sehen kann, desto besser ist die Genauigkeit. Wenn ein Signal gesperrt ist, können Sie Positionsfehler oder evtl. überhaupt keine Positionsanzeige erhalten. GPS-Geräte funktionieren in der Regel nicht unter Wasser oder U-Bahn, aber neue hochempfindliche Empfänger sind in der Lage, einige Signale zu verfolgen, wenn innerhalb von Gebäuden oder unter Baum-Deckung. Satelliten-Geometrie-Schattierung: Satellitensignale sind effektiver, wenn sich Satelliten in weiten Winkeln relativ zueinander befinden, anstatt in einer Linie oder engen Gruppierung. Selektive Verfügbarkeit: Die U. S. Department of Defense wandte einmal selektive Verfügbarkeit (SA) an Satelliten an und machte Signale weniger genau, um Feinde davon abzuhalten, hochpräzise GPS-Signale zu verwenden. Die Regierung hat SA im Mai 2000 ausgeschaltet, was die Genauigkeit der zivilen GPS-Empfänger verbessert hat. Garmin auf Twitter Garmin auf Facebook Garmin auf Instagram Garmin auf Youtube Garmin auf PinterestCalculating Ihre eigene GPS-Genauigkeit Garmin GPSMAP 62st In meinem Beitrag auf GPS-Genauigkeit habe ich einige Ansprüche über die Genauigkeit von GPS-Geräten und verwendet eine Grafik, die von einem Dritten erstellt wurde Kann das Problem für einige Leute verwirrt haben, da es schien, eine andere Ebene der Genauigkeit zu zeigen, über die ich schrieb. Hier ist, wie die Genauigkeit Ihres eigenen GPS zu bestimmen, basierend auf einem Experiment habe ich letzte Woche auf zwei meiner eigenen Einheiten. Richten Sie das GPS ein. Das GPS, das ich verwende, ist das Garmin GPSMAP 62st (Bild rechts). Schalten Sie das GPS ein und lassen Sie es 8220settle8221 oder berechnen Sie Ihre Position. Wenn es in einer Weile nicht mehr so ​​lang wie 15 Minuten dauert. Während Sie es sicherstellen, konfigurieren Sie das GPS, um die Position aufzuzeichnen, unabhängig davon, wie weit es glaubt, dass es sich seit der letzten Berechnung bewegt hat. Einige GPS-Geräte 8220filter8221 Positionen, so dass sie don8217t führen Entfernungen, die haven8217t wurde gereist. Das ist wichtig für Athleten, die es benutzen, um zu verfolgen, wie weit sie laufen. Wenn du diesen Schritt machst, werden die Ergebnisse sehr seltsam sein, da das GPS nur breite Schaukeln in Position aufnehmen wird. Es ist wahrscheinlich eine gute Idee, um sicherzustellen, dass die Batterien frisch sind. Wählen Sie einen Ort, an dem das GPS sicher gestellt werden kann, sicher, für mehrere Stunden und wo es einen vernünftigen Blick auf den Himmel hat, ähnlich wie Sie unter den Bedingungen erwarten können, die Sie regelmäßig verwenden. Erfassen von Daten Löschen des aktuellen Titels. Dieser wichtige Schritt 8220zeros8221 die aktuelle Aufnahme der Track-Datei, so dass wir mit Daten beginnen, die8217s Strom, und 8220stable8221 8212 das GPS hatte die Zeit, um die Position zu verfeinern. Wir interessieren uns nur für die aktuelle Position, solange sich das GPS nicht bewegt. Lassen Sie das GPS Daten für mehrere Stunden sammeln. Verschieben Sie es nicht. Dies ist, wo wir die kleine Einheit zu tun it8217s Arbeit sammeln Daten. Abrufen von Daten Speichern Sie die Spur und laden Sie sie auf Ihren Computer herunter. In meinem Fall sind die Daten in einer GPX-Datei. Ich nahm die Akte und wandte die Breitengrad in UTM um, weil ich die Position und den Fehler in Bezug auf Meter ausdrücken möchte. Ich importiere dann die Daten in eine Tabellenkalkulation. Analysieren Sie die Daten Finden Sie den Mittelwert der UTM-Koordinaten (die in Metern ist) und verwenden Sie diese, um die Positionen 8220delta X8221 und 8220delta Y8221 zu berechnen, indem Sie den Mittelwert X und den Mittelwert Y addieren, um zwei neue Spalten in der Kalkulationstabelle zu erstellen. Berechnen Sie die Standardabweichung der Delta X - und Y-Spalten. Verwenden Sie die Standardabweichung, um den Radius der CEP (50) zu berechnen, indem Sie die folgende Formel verwenden: Wo ist die Standardabweichung des Ostwertes und ist die Standardabweichung des Nordens. In diesem Fall beträgt der Radius 6,06 Meter. Dann berechnen Sie den Radius 2DRMS (95) mit der Formel: Dieser Radius ist 14,86 Meter. Schließlich zeichne die Delta X und Delta Y Spalten, und die CEP und 2DRMS Ringe, um Ihnen zu helfen, die Genauigkeit zu visualisieren. Ich stelle die Ergebnisse meines Experiments vor. Die Tabellenkalkulation der Daten, die diese Tabelle erstellt haben, steht hier zur Verfügung. Code zum Erstellen der Tabelle ist hier verfügbar. Jeder, der Schwierigkeiten hat, diese Ergebnisse zu reproduzieren, fühlen sich frei, mir eine GPX-Datei zu schicken und I8217ll schicken Ihnen eine schnelle Analyse der Genauigkeit mit dieser Methode. Für Interessierte wird das Bild des obigen Diagramms hier eingefügt, es kann unter Creative Commons Lizenz verwendet werden, solange du die Quelle (mich) kreditierst. Teilen Sie diesen Artikel: Ich lese Ihren Blog von GPS-Genauigkeit (Berechnung Ihrer eigenen GPS-Genauigkeit) und it8217s wirklich hilfreich für einen neuen Kerl. Ich möchte gern einige Fragen stellen und mir bitte zeigen, wie es zu erreichen ist: 1. Der Workflow zur Berechnung der GPS-Genauigkeit lautet: LATLONG - gt Übersetzen in UTM - gt Berechnen Sie DeltaX und DeltaY - gt Get Sigma (Standardabweichung) - gt Holen Sie sich CEP (50) - gt Get 2DRMS (95) - gt Draw Scatter Diagramm. Kann ich korrigieren 2. Ich weiß nicht, wie man in UTM-Koordinaten übersetzen kann, auch aus deinem Spreizblatt. Es scheint viel Mathe in der Übersetzung. Ich fand einige Seiten und studiere jetzt (uwgb. edudutchsUsefulDataUTMFormulas. htm). Diese Seite stellte eine Spreadsheet zur Verfügung, um LATLONG zu UTM zu übersetzen, aber wenn ich deine Daten eingegeben habe, kann ich nicht die gleichen UTM-Koordinaten bekommen. Könnten Sie mir zeigen, wie man es benutzt, oder wissen Sie, dass eine Bibliothek es erreichen könnte (Java JavaScript Python etc.) 3. Könnte ich das JavaScript verwenden, das Sie im Link zur Erstellung des Scatter-Diagramms zur Verfügung stellen. Ja, Ihr Schritt 1 ist richtig, außer Ich berechne die durchschnittliche Position und benutze das, um die DeltaX und DeltaY zu bekommen. Wenn du in der Nähe eines Bodenkontrollpunktes mit einer bekannten Position bist, könntest du das als bekannte Position nutzen und den DeltaX und Y von dort aus berechnen und stattdessen plotten. Ich habe eigentlich meine eigene Software geschrieben, um von GPX zu einem CSV mit UTM konvertiert zu konvertieren. Jemand anderes hat mich kontaktiert und ich riet ihm, diesen Online-Batch-Konverter zu verwenden. Earthpoint. usBatchConvert. aspx Dies setzt voraus, dass du die GPX-Datei bereits in einem CSV bearbeitet hast. Die Koordinaten in meiner Tabelle sind eigentlich Transverse Mercator (nicht 8220Universal8221), oder genauer sind sie die 8220Popular Mercator Transform8221 wie von Google, Bing und anderen Online-Mapping-Plattformen verwendet. Sie sollten in der Lage sein, die gleichen Ergebnisse mit UTM zu erhalten, solange Sie nicht in der Nähe einer Zonengrenze sind. Fühlen Sie sich frei, das Javascript zu benutzen, das ich auf der Seite habe. Ich wäre interessiert zu sehen, Ihre Ergebnisse, wenn Sie Zeit haben, um E-Mail oder Post sie auch, denkst du, das ist etwas, dass ich in eine Web-Seite schreiben sollte, damit die Leute ihre eigenen GPS-Dateien hochladen können und ich würde das Scatterplot entschuldigen Antworten. Ich glaube nicht, dass CEP dem Endbenutzer vertraut ist. Wir sind die Herstellerfirma, also müssen wir es lernen. Aber wenn du einen Online-Service anbieten könntest, denke ich, dass es in dieser Branche sehr beliebt sein wird8230ccc Kennen Sie Garmin8217s DNRGPS Tool Es könnte auch CEP 2DRMS berechnen. Aber ich benutze es, um mit deinem Ergebnis zu überprüfen, es8217s ein wenig große Varianz. Aber persönlich denke ich, dass deine Formel richtig ist. Ich habe auch einen GPX zum Vergleich. Bist du interessant, diese GPX-Datei mit Garmin-Tool und deinem zu vergleichen Danke für den Tipp auf dem DNRGPS-Tool, ich hatte davon gehört, aber wusste nicht, dass es versucht hat, CEP zu berechnen. Ich werde es mit meinen Daten ausprobieren und sehen, was es heißt. Es ist sehr schön, Leser wie dich zu haben. Es ist großartig, dieses Thema aus deinem Blog zu lernen. Ich bin der neuere von diesem Feld und habe keinen gesunden Sinn für GPS, Karte und Koordinationen. Was ich tue, ist, Breitengrad Längengrad auf einem Android-Gerät aufzunehmen, dann übersetzen in UTM Easting Northing (WGS84 8211 ibmdeveloperworkscnjavaj-coordconvert), dann bekam CEP 2DRMS. Das Ergebnis ist anders mit Garin DNRGPS Tool, also möchte ich mit Ihrem Experten experiecne überprüfen :) Ich habe eine Frage in Bezug auf die Datendatei. Ich habe nicht den Punkt für die Zahlen unter Delta x und Delta Y. Danke Es war so interessante Methode, ich würde es gerne für meine Masterarbeit verwenden, aber ich habe Problem, das Diagramm zu zeichnen, ich konnte es nicht gut bekommen Ich habe versucht, meine Kalkulationstafel zu teilen, aber gab mir Fehler. Könntest du mich bitte in diesem Fall führen. Amir I8217m nicht sicher, was du mit 8220die Zahlen unter Delta x und Delta y8221 meinst. Wie für die Plotten der Koordinaten, ist der einfachste Weg, um sie in eine 8220Web Mercator8221 Projektion, die die Anzahl der Meter in der X und Y aus dem Äquator ist zu projizieren. Damit können Sie die Position in Metern aufstellen und den Fehler in denselben Einheiten messen. Nick Saunders sagt: Hallo Michael Vielen Dank für deine interessanten Beiträge. Ich muss zugeben, ich dachte, der Fehler auf meinem GPS wäre auf der 95-Ebene (1.96 sd), so it8217s interessant zu finden, es ist nicht so. Ich habe aber eine Frage. Ich lebe in Großbritannien und habe eine gebrauchte GPSMAP 60Cx mit Topo UK installiert. Ich benutze es für die Erhaltungsarbeit, um zu helfen, die Nest-Boxen zu finden, die wir für die Hazel-Dormouse verwenden, und kürzlich verwendet, um Orte von Radio-Tagged-Adders (unsere einzige giftige Schlange) auf unseren lokalen Hügeln zu nehmen. Ich nehme durchschnittliche Lesungen (Button auf Mark Waypoint Seite) des Rasters ref und die es in der Regel zeigt etwa 3-6m Genauigkeit innerhalb von ein paar Minuten, je nachdem, wie klar die Aussicht auf den Himmel ist. Ich benutze es auch, um neue Spaziergänge zu finden. Ich plot alle diese mit Mapyx Quo Software auf der 1: 25000 UK Karten. Meine Frage ist über Ihre Methode der Messgenauigkeit eines GPS, da ich immer dachte, dass, um ein genaues Raster zu erhalten, musste man zumindest genug gegangen haben, um dem Gerät zu erlauben, die Position mit den Satelliten zu triangulieren, und das, wenn du nur behaltest Es stationär die Genauigkeit verschlechtert sich. Heißt das, wenn du dich bewegst, bekommst du eine kleinere CEP als wenn du stationär bist oder ist das falsch, habe ich einen kurzen Versuch gemacht, Messwerte zu nehmen, wenn ich mein GPS stationär hält und die Handlung des statischen 8216track8217 ist ein zufälliges Wandern über etwa 20m Über etwa 4 Stunden, wenn es in der Tat ist nur auf einem Tisch im Garten. Ich kann sehen, dass man mit einer großen Anzahl von Messungen im Laufe der Zeit Statistiken verwenden kann, um eine gute Schätzung der Position auf diese Weise zu erhalten, aber der Mangel an Bewegung reduziert die Genauigkeit der Berechnung der CEP Ich kann sagen, dass der GPS-Empfänger ist nicht erforderlich, um eine Fix zu bekommen. Die GPS-Berechnung kann sehr grob als 8220triangulation8221 beschrieben werden, aber die Mathematik ist viel mehr beteiligt und zu lange, um hier zu gehen. Es genügt zu sagen, dass es mindestens zwei, vorzugsweise drei GPS-Satelliten in Sicht (erhalten ein starkes Signal) zu erreichen 8220triangulation8221 und das ist alles, was erforderlich ist. Das Bewegen des Empfängers hilft nicht. Interessanterweise gibt es etwas, das Sie tun können, wenn Sie wissen, dass Ihr Empfänger sich normalerweise bewegen wird, wie es bei Automobil-GPS-Geräten der Fall ist. It8217s 8220expensive8221, um die Berechnungen durchzuführen, um eine Lösung abzuleiten, oder eine 8220fix8221. Wenn du einen Entwickler eines GPS-Gerätes hast, das du normalerweise in Bewegung ziehst, kannst du schon frühzeitig Berechnungen verwerfen, wenn du weißt, dass die Lösung eine schlechte Qualität hat, sei es wegen eines schlechten Signals oder eines anderen Tests für die Menge an Fehler in der Lösung. Zum Beispiel, da8217s ein 8220multipath8221 Effekt, wenn das GPS-Signal springt von einem Objekt (Gebäude, Berg usw.), die Fehler in die Berechnung einführen wird. Wenn du dich bewegst, kannst du einfach die Berechnung verwerfen und in ein paar Mikrosekunden noch eine Probe nehmen, wenn hoffentlich der Multipfad-Effekt weg ist, weil der Empfänger bewegt wurde. Es gibt viele andere 8220hacks8221, die ein bewegliches GPS-Gerät verwenden kann, um es so aussehen zu lassen, wie die Genauigkeit höher ist als es ist. Durch die Verwendung eines Kallman-Filters kann das Gerät versuchen, die nächste Position auf der Grundlage der vorherigen Positionen vorherzusagen. Automobile GPS-Einheiten können auch 8220snap8221 zu einer Straße, so dass es scheint, dass es sehr genau ist, wenn in der Tat it8217s erraten die Lage auf der Grundlage der höchsten Wahrscheinlichkeit. Zusammenfassend lässt sich fehlende Bewegung nicht erhöhen. Genauigkeit. Die 20m Drift Sie beobachten ist normal, und ist sehr ähnlich, was ich hier beobachte. In der Tat sollten Sie auch feststellen, dass der Fehler etwas mehr in der Nord-Ausrichtung orientiert, da die Genauigkeit ist etwas niedriger für Breitengrad. War WAAS aktiviert (es sieht aus wie es standardmäßig ist) Das Handbuch für dieses Gerät sagt, dass bei WAAS das Gerät ein 95 Konfidenzintervall auf 3-5 Meter haben sollte. Das scheint ziemlich weit weg von dem, was hier gezeigt wird. Artikel von Darren Griffin Als ich zum ersten Mal diesen Artikel zurück schrieb im Jahr 2002, Consumer Grade GPS war sehr neu, sehr teuer und sehr selten Folglich hatten die meisten von denen, die in GPS-Hardware investieren wollten Interesse daran, zu entdecken, wie diese Wunder der Technik funktionierte. Zurück im Jahr 2001, als die Karten-basierte GPS-Navigation ankam, konnten neue Benutzer nicht glauben, dass das System kostenlos ohne Serviceplan und kein Vertrag war, was war der Fang, den sie alle fragten Und so wurde der Samen einer Idee, die diese Erklärung wurde geboren . 6 Jahre auf GPS ist Mainstream, ein Rohstoffeinzelteil, das nicht mehr erstaunlich ist oder bewundert wird. Wir öffnen einfach die Box, schalten Sie ein und verwenden Sie es mit wenig Gedanken an die Technologie, die es fährt. Aber es lohnt sich immer noch zu erklären, wie eine kleine schwarze Kiste auf dem Armaturenbrett saß oder in deiner Hand hielt, wo man überall auf der Oberfläche des Planeten auf eine Genauigkeit von ca. 10m für Consumer-Grade und 10mm für Umfrage-Grade-Geräte weiß Ihr Bindestrich empfängt ein Signal von einem Satelliten, der über Ihnen auf einer Höhe von über 11.000 Meilen umkreist. Nicht schlecht für ein Gerät, das nicht mit einem 2m-Teller verbunden ist Das Global Positioning System (GPS) Netzwerk, das wir alle verwenden, heißt Navstar und wird bezahlt Und betrieben von der US Department of Defense (DoD). Dieses Global Navigation Satellite System (GNSS) ist derzeit das einzige voll funktionsfähige System, aber Russland hat GLONASS, China hat COMPASS und die EU hat GALILEO jeweils in verschiedenen Entwicklungsstadien oder Tests. Als Militärsystem wurde Navstar ursprünglich entworfen und für die alleinige Nutzung des Militärs reserviert, aber die Zivilbevölkerung wurde 1983 zugelassen. Damals wurde die Genauigkeit für zivile Benutzer absichtlich auf - 100m mit einem System, das als Selective Availability (SA) bekannt war, Aber das wurde im Mai 2000 eliminiert. Das Satellitennetz Die GPS-Satelliten übertragen Signale an einen GPS-Empfänger. Diese Empfänger empfangen passiv Satellitensignale, die sie nicht übertragen und einen ungehinderten Blick auf den Himmel benötigen, so dass sie nur im Freien genutzt werden können. Frühe Receiver haben sich nicht gut in bewaldeten Gebieten oder in der Nähe von hohen Gebäuden bewährt, aber spätere Receiver-Designs wie SiRFStarIII, MTK usw. haben diese und verbesserte Leistung und Empfindlichkeit deutlich überwunden. GPS-Operationen hängen von einer sehr genauen Zeitreferenz ab, die von Atomuhren an Bord der Satelliten bereitgestellt wird. Die Navstar GPS-Konstellation Jeder GPS-Satellit überträgt Daten, die seinen Standort und die aktuelle Uhrzeit angeben. Alle GPS-Satelliten synchronisieren Operationen, so dass diese Wiederholungssignale zum gleichen Zeitpunkt übertragen werden. Die Signale, die sich mit der Lichtgeschwindigkeit bewegen, kommen zu einem GPS-Empfänger zu etwas anderen Zeiten, weil einige Satelliten weiter entfernt sind als andere. Die Entfernung zu den GPS-Satelliten kann durch Schätzen der Zeitspanne bestimmt werden, die es benötigt, damit ihre Signale den Empfänger erreichen. Wenn der Empfänger den Abstand zu mindestens vier GPS-Satelliten schätzt, kann er seine Position in drei Dimensionen berechnen. Es gibt mindestens 24 operative GPS-Satelliten zu jeder Zeit plus eine Anzahl von Ersatzteilen. Die Satelliten, betrieben von der US DoD, Orbit mit einer Zeit von 12 Stunden (zwei Umlaufbahnen pro Tag) auf einer Höhe von etwa 11.500 Meilen reisen bei 9.000mph (3,9kms oder 14.000kph). Bodenstationen werden verwendet, um jede Satellitenumlaufbahn präzise zu verfolgen. Hier ist ein interessanter Vergleich. Die GPS-Signale werden mit einer Leistung übertragen, die einer 50-Watt-Glühbirne entspricht. Diese Signale müssen durch den Raum und unsere Atmosphäre vor dem Erreichen Ihres Satnav nach einer Reise von 11.500 Meilen passieren. Vergleichen Sie das mit einem Fernsehsignal, das von einem großen Turm, der 10 - 20 Meilen entfernt ist, bei einem Leistungsniveau von 5-10.000 Watt übertragen wird. Und vergleichen Sie die Größe Ihrer TV-Dachantenne mit der Ihres GPS, oft versteckt im Gehäuse selbst. Ein Wunder also, dass es so gut funktioniert wie es tut und wenn der gelegentliche Schluckauf auftritt, versteht man zumindest die Gründe, warum. Signale von mehreren Satelliten werden benötigt, um eine Position zu berechnen Wie Position bestimmt wird Ein GPS-Empfänger spricht den Ort der Satelliten an, da diese Informationen in den übertragenen Ephemeridendaten enthalten sind (siehe unten). Durch die Schätzung, wie weit ein Satellit entfernt ist, befindet sich auch der Empfänger, der sich irgendwo auf der Oberfläche einer imaginären Sphäre befindet, die am Satelliten zentriert ist. Es bestimmt dann die Größen von mehreren Sphären, eine für jeden Satelliten und weiß daher, dass sich der Empfänger befindet, wo sich diese Sphären schneiden. GPS-Genauigkeit Die Genauigkeit einer Position, die mit GPS bestimmt wird, hängt von der Art des Empfängers ab. Die meisten Verbraucher GPS-Geräte haben eine Genauigkeit von etwa -10m. Andere Arten von Empfängern verwenden eine Methode namens Differential GPS (DGPS), um viel höhere Genauigkeit zu erhalten. DGPS benötigt einen zusätzlichen Empfänger an einer bekannten Stelle in der Nähe. Die Beobachtungen des stationären Empfängers werden verwendet, um die von den Roving-Einheiten aufgezeichneten Positionen zu korrigieren, was eine Genauigkeit von mehr als 1 Meter ergibt. Wie ist das Signal timed Alle GPS-Satelliten haben mehrere Atomuhren. Das Signal, das ausgesendet wird, ist eine zufällige Sequenz, von der jeder Teil von jedem anderen verschieden ist, der als Pseudozufallscode bezeichnet wird. Diese zufällige Sequenz wird kontinuierlich wiederholt. Alle GPS-Empfänger kennen diese Sequenz und wiederholen sie intern. Deshalb müssen die Satelliten und die Empfänger synchron sein. Der Empfänger nimmt die Satellitenübertragung auf und vergleicht das eingehende Signal mit seinem eigenen internen Signal. Durch Vergleich, wie stark das Satellitensignal hinterhergeht, wird die Fahrzeit bekannt. Was besteht das Signal aus GPS-Satelliten überträgt zwei Funksignale. Diese werden als L1 und L2 bezeichnet. Ein Zivil-GPS nutzt die L1-Signalfrequenz (1575,42 MHz) im UHF-Band. Die Signale reisen durch Sehlinie, was bedeutet, dass sie durch Wolken, Glas, Plastik usw. gehen werden, aber nicht durch feste Objekte wie Gebäude und Berge reisen. Das GPS-Signal enthält drei verschiedene Bits von Informationen mdash einen Pseudo-Zufallscode. Almanachdaten und Ephemeridendaten. Der Pseudo-Zufallscode ist einfach ein I. D. - Kode, der identifiziert, welcher Satellit Informationen sendet. Sie können diese Zahl oft auf Ihrer GPS-Geräte-Satelliteninformationsseite ansehen, die Nummer, die an jede Signalleiste angehängt ist, identifiziert, welche Satelliten ein Signal empfangen. Almanachdaten sind Daten, die die Orbitalkurse der Satelliten beschreiben. Jeder Satellit sendet Almanach-Daten für jeden Satelliten. Ihr GPS-Empfänger verwendet diese Daten, um festzustellen, welche Satelliten es erwartet, um in den lokalen Himmel zu sehen. Es kann dann bestimmen, welche Satelliten es verfolgen sollte. Mit Almanach-Daten kann sich der Receiver auf jene Satelliten konzentrieren, die er sehen kann und über diejenigen, die über den Horizont und aus der Sicht sein würden, vergessen. Almanachdaten sind nicht präzise und können für viele Monate gültig sein. Ephemeridendaten sind Daten, die dem GPS-Empfänger mitteilen, wo jeder GPS-Satellit während des ganzen Tages zu jeder Zeit sein sollte. Jeder Satellit sendet seine EIGENE Ephemeridendaten, die die Orbitalinformation nur für diesen Satelliten anzeigen. Da Ephemeridaten sehr präzise Orbital - und Taktkorrekturdaten sind, die für eine präzise Positionierung notwendig sind, ist ihre Gültigkeit viel kürzer. Es wird in drei sechs Sekunden Blöcke gesendet, die alle 30 Sekunden wiederholt werden. Die Daten gelten für bis zu 4 Stunden gültig, aber verschiedene Hersteller halten es für verschiedene Perioden gültig, bei einigen, die sie nach nur 2 Stunden als abgestanden behandeln. Cold Starts amp Warm Starts Explained Oft Hersteller und Rezensionen beziehen sich auf Factory, Cold und Warm Start Zeiten. Verständnis der oben genannten, können diese einfach wie folgt erklärt werden: Factory Start Alle Daten gelten als ungültig. Cold Start Almanach Daten sind aktuell, aber Ephemeris ist nicht oder ist abgelaufen. Warm Start Beide Almanach - und Ephemeridendaten sind aktuell. Um eine PVT (Position Velocity Time) Lösung zu berechnen, sucht der Empfänger nach Satelliten, basierend darauf, wo er denkt, dass er grob lokalisiert ist und der Almanach, wenn er aktuell ist. Wenn es einen oder mehrere der Satelliten findet, erwartet er, dass er sich auf diesen Satelliten verriegeln und mit dem Herunterladen von Ephemeridendaten beginnen wird. Sobald Daten von drei Satelliten empfangen wurden, wird eine genaue Positionsregelung berechnet. Wenn Sie sich bewegen, während Sie versuchen, eine Fix zu erhalten, kann dieser Vorgang viel länger dauern als es wäre, wenn Sie stationär waren. Ihr Empfänger muss den Empfang von Ephemeridaten ohne Fehler beenden, diese Daten werden in drei Paketen übertragen. Sollte ein Paket nicht vollständig ohne Fehler empfangen werden, dann muss es wieder von vorne anfangen. Klar, dass dies beim Bewegen führt zu viel höheren Fehlerraten und längere Fixzeiten. Beträchtlich weniger als eine Sekunde der Unterbrechung ist genug, um zu bedeuten, dass der Empfänger auf die nächste Übertragung warten muss. Wenn du versuchst, eine Sperre zu machen, die mehr als ein paar hundert Meilen seit deiner letzten Fixierung befindet, dann werden die Ephemeridendaten in den meisten Fällen nicht mehr gültig. Der Empfänger sucht nach Satelliten im Himmel, die man nicht sehen kann wegen deiner Re-Location. In diesem Fall wird der Empfänger einen Fabrikstart starten und mit dem Herunterladen von Almanach - und Ephemeridendaten beginnen. Damit verlängert sich die Anfangszeit erheblich. Dies ist der Grund, warum Ihr GPS so langsam ist, um eine Korrektur zu berechnen, wenn Sie es in Ihrem Mietwagen am Flughafen einschalten. QuickFix ist ein Feature, das von einigen Herstellern bereitgestellt wird. Um zu verstehen, was QuickFix ist, müssen Sie im Detail verstehen, wie ein GPS Ihre Position berechnet. Für die anfängliche Positionsberechnung muss Ihr GPS-Chipsatz mindestens 4 Satelliten mit einem starken Signal (28 dBHz oder mehr) finden und muss diese Satelliten und die Signalstärke für etwa eine Minute halten, damit sie die Daten aus dem Download herunterladen können Satelliten, die für die Berechnung Ihrer Position wesentlich sind (dies ist die Ephemeridaten, die früher erklärt wurden). Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt der GPS-Empfänger das Signal eines beliebigen Satelliten verliert oder das Signal unter 28 dBHz sinkt, dann muss es wieder von vorne beginnen und diesen Satelliten für eine weitere Minute verfolgen. In einem echten Lebensszenario zum Beispiel können Sie zwischen hohen Gebäuden fahren (städtische Canyons, siehe unten) und das empfangene GPS-Signal ändert sich ständig. Die QuickFix-Datei, die Sie aus dem Internet herunterladen, ist Teil einer Lösung von Ihrem GPS-Chip-Hersteller. SiRF nennen ihre Lösung Instant Fix (I Edition) oder A-GPS (assisted GPS). Die Datei enthält speziell vorbereitete Ephemeridendaten, die für 7 Tage gültig sind, die Ihr GPS-Chip anstelle der von den Satelliten erhaltenen Daten zur Berechnung Ihres ersten Fixes verwendet. Dies ermöglicht es dem Chip, die Decodownload-Ephemeris aus dem Satellitenquotschritt zu überspringen und stattdessen die Berechnung Ihrer Position unmittelbar nach dem Einschalten zu beginnen. Das dauert durchschnittlich 5-15 Sekunden. Die Signalstärke, die zum Herunterladen von Ephemeridendaten von Satelliten benötigt wird, beträgt 28dbHZ, während die Signalstärke, die für die Berechnung Ihrer Position erforderlich ist, sobald Ihr GPS die Ephemeridendaten erhalten hat, bei nur 15 dBHz viel niedriger ist. Eine gültige QuickFix-Datei erlaubt es Ihrem Gerät, Ihre Position in 5-15 Sekunden zu berechnen, anstatt die Minute, die es sonst nehmen würde (wenn stationär), und senkt die minimale Signalstärke, die für die Berechnung Ihrer Position von 28 dBHz bis 15 dBHz erforderlich ist. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt Ihr GPS-Chipsatz findet, dass die Quickfix-Ephemeris-Daten ungültig oder sehr alt sind, ist es üblich, Ihre Position auf die herkömmliche Weise zu berechnen, d. h. die Verfolgung eines Minimums von 4 Satelliten mit 28dbHz-Signal kontinuierlich für etwa eine Minute. Quellen des GPS-Signalfehlers Faktoren, die das GPS-Signal verschlechtern und damit die Genauigkeit beeinflussen können, sind folgendes: Es gibt viele Ursachen für Positionsfehler oder niedrige Signale Ionosphären - und Troposphärenverzögerungen Das Satellitensignal verlangsamt sich, wenn es durch die Atmosphäre geht. Das GPS-System verwendet ein eingebautes Modell, das eine durchschnittliche Verzögerung berechnet, um diese Art von Fehler teilweise zu korrigieren. Signal-Multipfad Dies geschieht, wenn das GPS-Signal von Objekten wie hohen Gebäuden oder großen Felsenflächen reflektiert wird, bevor es den Empfänger erreicht. Dies erhöht die Laufzeit des Signals, wodurch Fehler verursacht werden. Receiver-Taktgeber Ein Empfänger eingebaute Uhr ist nicht so genau wie die Atomuhren an Bord der GPS-Satelliten. Daher kann es sehr leichte Timing-Fehler haben. Orbitalfehler Auch bekannt als Ephemeris Fehler, das sind Ungenauigkeiten der Satelliten gemeldeten Standort. Anzahl der Satelliten sichtbar Die mehr Satelliten, die ein GPS-Empfänger sehen kann, desto besser ist die Genauigkeit. Gebäude, Gelände, elektronische Störungen oder manchmal sogar dichtes Laub können den Signalempfang blockieren, was Positionsfehler oder ggf. keine Positionsmessung verursacht. GPS-Geräte funktionieren normalerweise nicht drinnen, unter Wasser oder unterirdisch. Satellite geometryshading Dies bezieht sich auf die relative Position der Satelliten zu einem bestimmten Zeitpunkt. Ideale Satellitengeometrie verlässt, wenn sich die Satelliten in weiten Winkeln relativ zueinander befinden. Schlechte Geometrie ergibt sich, wenn sich die Satelliten in einer Linie befinden oder in einer engen Gruppierung. Intentional degradation of the satellite signal Selective Availability (SA) is an intentional degradation of the signal once imposed by the U. S. DoD. SA was intended to prevent military adversaries from using the highly accurate GPS signals. The government turned off SA in May 2000, which significantly improved the accuracy of civilian GPS receivers. Some Satellite Facts Here are some other interesting facts about the GPS satellites: There are some 2,500 satellites of all types and purpose orbiting the earth . There are over 8,000 foreign objects orbiting the earth consisting of items like nose cones and panels from old satellites. an astronauts glove, spanner and more The first GPS satellite was launched in 1978. A full constellation of 24 satellites was achieved in 1994. Each satellite is built to last about 10 years. Replacements are constantly being built and launched into orbit. A GPS satellite weighs approximately 2,000 pounds and is about 17 feet across with the solar panels extended. Transmitter power is a mere 50 watts or less. For more information about satellites and GPS satellites in particular, visit NASAs web site where you will find a GPS Satellite tracker applet similar to below that allows you to track all of the 2,500 plus satellites that currently orbit our planet but more specifically you can track the Navstar network of satellites and see which ones are currently flying over your location. 2500 Satellites orbit the Earth