Cobra GPS fra Elkjip?

[JRK]

Hei Andreas,

Tror du var litt kjapp her det er nok snakk om to klokker her, en der oppe, og en i mottageren.

Det er nok riktig at når GPS mottageren laster ned almanakken så får den rett tid. Men den bruker den interne klokka til å måle distansen til satelittene. Hele prinsippet på posisjonsmålingene til hver satelitt er tiden signalet bruker fra satelittene og ned til mottageren din.

En av grunnene til at en profesjonelle GPS motagere koster i 100.000,- klassen er nettopp klokken. På den annene side kan det godt være at det er liten forskjell på interklokkene i kommersielle GPS'er.

[M/Y Ellen Marie]

Men den bruker den interne klokka til å måle distansen til satelittene.

God morgen

 

Ja slik trodde jeg og det var,  men av linken til Lotus (en hyler på linker, han Lotus ) fremkommer det at GPS'en selv beregner seg frem til skjæringspunktet for satelittenes sfære og dermed posisjonen.  Skjønner det ikke helt, men det er kanskje slik.  Linken var til Smithsonian, så den bør jo være troverdig

 

Mvh

[bliss X]

Men hva kommer det av at den beregnede nøyaktigheten som GPS'en opplyser om blir dårligere ved svakere signaler?

 

Man skulle tro at dette tallet ville være konstant så lenge man tar inn signaler fra de samme satelittene.

[OT-flyktning]

Hei Andreas,

Tror du var litt kjapp her det er nok snakk om to klokker her, en der oppe, og en i mottageren.

Det er nok riktig at når GPS mottageren laster ned almanakken så får den rett tid. Men den bruker den interne klokka til å måle distansen til satelittene. Hele prinsippet på posisjonsmålingene til hver satelitt er tiden signalet bruker fra satelittene og ned til mottageren din.

En av grunnene til at en profesjonelle GPS motagere koster i 100.000,- klassen er nettopp klokken. På den annene side kan det godt være at det er liten forskjell på interklokkene i kommersielle GPS'er.

Jo, du kan ha et poeng der.

 

Jet vet ikke noe om detaljene og min beskrivelse lenger oppe sier jo bare noe om hvordan klokkene synkroniseres.

Men når du skal måle posisjoner på centimeteren (som det er mulig med de dyre GPS-ene til landoppmåling) og lysets hastighet inngår i regnestykke så MÅ nøyaktig tidshåndtering være med. Jeg kan ikke si hvor den kommer inn.

 

Opprinnelig reagerte jeg på påstanden at klokken i mottakeren måtte være så nøyaktig som mulig og jeg impliserte da - kanskje feilaktig - at Lotus mente at de måtte allerede i utgangspunkt være synkronisert med klokkene i satellittene. Og det er feil. Men det er mulig at de klokkene i mottakeren må være istand til å kunne måle korte tidsintervaller så nøyaktig som mulig.

 

Noen andre som vet? Hvordan oppnår geodesi-GPS-er sin presisjon? Bare pga bedre klokker kan ikke være riktig, siden den atmosferiske feilen beskrevet lenger oppe betyr mye mer enn enn en 100krs-klokke isteden for en 100000krs-klokke.

[Krapyl]

De bruker lokale referansestasjoner. Jo nærmere du er referansestasjonen, jo nøyaktigere blir det.

Ved "heavy" navigasjon brukes heller ikke mottageren til å regne ut posisjonen. Man bruker kun "rå" avstander, og så regnes posisjonen ut eksternt.

Det kan også være morsomt å merke seg at hovedklokka i GPS systemet går stein gæernt. Man lar være å korrigere den fordi så mye tidsmålingsutstyr står tilkoblet. Et av telegrammene fra satelitten sier faktisk hvor gal klokka er.

[Gunga Din]

Jo, du kan ha et poeng der.

 

Jet vet ikke noe om detaljene og min beskrivelse lenger oppe sier jo bare noe om hvordan klokkene synkroniseres.

Men når du skal måle posisjoner på centimeteren (som det er mulig med de dyre GPS-ene til landoppmåling) og lysets hastighet inngår i regnestykke så MÅ nøyaktig tidshåndtering være med. Jeg kan ikke si hvor den kommer inn.

 

Opprinnelig reagerte jeg på påstanden at klokken i mottakeren måtte være så nøyaktig som mulig og jeg impliserte da - kanskje feilaktig - at Lotus mente at de måtte allerede i utgangspunkt være synkronisert med klokkene i satellittene. Og det er feil. Men det er mulig at de klokkene i mottakeren må være istand til å kunne måle korte tidsintervaller så nøyaktig som mulig.

 

Noen andre som vet? Hvordan oppnår geodesi-GPS-er sin presisjon? Bare pga bedre klokker kan ikke være riktig, siden den atmosferiske feilen beskrevet lenger oppe betyr mye mer enn enn en 100krs-klokke isteden for en 100000krs-klokke.

Nu har jag ikke hunnit o lese igenom alle inleggen her, men tenkte endå attjag kunne

svare på Andreas spm!

 

först bare litt 'basic' !

Alla sorters gps jobber med triangulering !

 

En geodesi-gps  kalles ibland RTK-gps  (kinematisk real tids mätning)

den mäter på 'våglängden', eftersom frekvensen o därmed våglängden på signalen er

känd så räknar den på antalet våglängder fra satelliten o ner till mottagaren!

sen som Krapyl skrev, så krävs det også en Diff-stasjon, man rigger til en likadan anleggning

över en punkt man mätt in !(o på samma sett som båt-dgps) så skicker man ut en korrektions-

signal ut via radiovåg!

På dette sett så erhåller man en nogrannhet idag på ca 15mm !!!!

Åker ni förbi något stort veg-bygge, så er sannolikheten stor att dom anvender denne

teknikken! Jag vet att den anvends på E6an runt kring Moss og i Bohuslän!

 

her er en link hur Basic GPS fungerer  http://www.trimble.com/gps/how.html

 

o her er en hur Geodesi-GPSer funker  http://www.trimble.com/gps/advanced1.html

 

 

Trimble er en av världens störste GPS-tillverkare för proffs-bruk ! (men bryr sig ikke

så mye om 'fritidsmarknaden')

[kai]

Men når du skal måle posisjoner på centimeteren (som det er mulig med de dyre GPS-ene til landoppmåling) og lysets hastighet inngår i regnestykke så MÅ nøyaktig tidshåndtering være med. Jeg kan ikke si hvor den kommer inn.

 

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

For å finne posisjonen din på en flate trenger du to vinkelmålinger eller en vinkelmåling

og en avstand eller to avstandsmålinger

 

For å finne posisjonen i et 3-dimensjonalt rom trenger en 3 målinger for å regne ut

posisjonen sin.

 

For å finne posisjonen i et 3-dimensjonalt rom og tiden trenger en 4 målinger.

Tiden blir bare en ekstra ukjent i 4 ligningsset.

Husk at allt dette beveger seg.  Står du på ekvator, har du en hastighet rundt kloden

på ca 500m/s

 

En må huske på at det en kjenner egentlig er posisjonen til satelitten i det den sendte

telegrammet som vi mottar.  Og tiden står i telegrammet.

 

Forsvaret har GPS-mottagere som har innebygd Atom-ur.  Disse mottagerene kan finne

posisjonen til et fartøy med bare to satelitter, men jeg tror nok at et atom-ur koster

mer enn et par hundre tusen.  Dette er dyre saker.  Det er visstnok delvis disse klokkene

som begrenser levetiden til satelitten, da de ikke varer evig.  Hver satelitt har 3 slike

klokker.  enten Cesium eller Rubidium.

 

Når det gjelder nøyaktigheten ved svake signaler, så vil den bli dårligere mye pga. måten GPS-mottageren synkroniserer sin egen mottager med satelitt signalet.  Satelittsignalet blir sendt

med en spesiell modulasjon der bærebølgens fase snues 180 grader med en takt av

1.023 MHz etter et bestemt system som gjentas 1000 ganger i sekundet (C/A koden).

Denne koden er forskjellig for hver satelitt.

Tiden mellom hvert fase-skift er 977nanosekunder.   Mottageren må stille seg inn

etter denne faseskiftingen med riktig kode (1023 bits) til riktig tid for å kunne motta

disse signalene.  Når koden fra satelitten og koden i mottageren stemmer overens, vil en kunne motta signalet.  Denne synkroniseringen blir mindre nøyaktig jo dårligere signalet er.

 

Det er denne synkroniseringe som tar tid når en slår på en GPS som har hvert avslått en stund.  Den må prøve seg frem for å finne en kode for en satelitt som er over horisonten.

I tillegg må gps-en søke på kanskje 20 forskjellige frekvenser for å kompensere for

unøyaktighet i egen frekvens-oscillator.  Dette blir mange kombinasjoner og tar tid

[M/Y Ellen Marie]

 Står du på ekvator, har du en hastighet rundt kloden

på ca 500m/s

 

Nei, STÅR du på ekvator, eller for den saks skyld hvorsomhelst på kloden, så STÅR du stille, både ift kloden og en geostasjonær satellitt.  Ift. en satellitt i polar bane derimot blir noe annet..

 

mvh

[Gunga Din]

Nei, STÅR du på ekvator, eller for den saks skyld hvorsomhelst på kloden, så STÅR du stille, både ift kloden og en geostasjonær satellitt.  Ift. en satellitt i polar bane derimot blir noe annet..

 

mvh

korrekt !  

 

 

 

bare så det ikke blir några missförstånd.....GPS satelitter er ikke geostasjnäre de rör sig hele

tiden o får posisjon o tiden oppdatert fra ett antal landstasjoner,varav den i Colorado

er huvudstasjon

her finns mer info http://fy.chalmers.se/tp/F1projekt/1999/GPS/

 

(TV-satelliter er geostasjonäre de ligger allesammen over ekvatorn, spridde runt jorden...

hade de gått i baner.......då hade vi haft det litt jobbigt med parabolerna.....)

[Krapyl]

Du Kai, almanakken inneholder vel ingen korrelasjonspulstog som sådan? Almanakken forteller mottageren hvilken SV som flyr hvilken trajectory når.

Korrelasjonspulstoget blir generert i mottageren for hvert sample basert på hvilken SV den måler på. En av forskjellene på C/A mottagere og p-code mottagere er jo at p-code mottageren har algoritmer til å generere mye lenger pulstog.

Eller er jeg helt på bærtur?

[bliss X]

Ser ut som det tilsammen er mer kunnskap om GPS systemets virkemåte her på baatplassen, enn noe annet norsk nettsted jeg har sett. Kunne det vært en ide å sammenfatte alle kloke ord til en artikkel om GPS'ens virkemåte ?

[JRK]

Hei,

Har ikke så mye kunnskap, men gjennom jobben har jeg plukket opp endel. Det som ihvertfall er vesentlig er at man sliter med litt forskjellig problemstillinger alt etter hvor man skal bruke GPS'en.

 

Antennen:

Skygge og refleksjoner oppstår så snart man beveger seg inn i en fjord eller oppunder en rigg,  og man mister kanskje en eller flere satelitter. I tillegg har vi hørt om solstormer og den ionosfæriske forstyrrelsen. Alle slike ytre faktorer gjør at man prøver å tilpasse antenne konstruksjon for å gi forskjellige egenskaper alt etter hvor GPS'en skal benyttes.

For å få flere satelitter inn lager man f.eks kombinerte GPS/Glonass antenner. Dette gir ett bredere frekvenspekter som desverre også gjør antennen mer mottakelig for annen støy. For å kompensere for ionosfærsisk støy har vi også 2 frekvens (L1/L2) antenner. dette gir desverre også  antennen mer mottakelig for annen støy.

 

Mottakeren:

Algoritmen er svært forskjellig på de forskjellige mottakerene.

Noen mottagere behandler bare en sateltt i gangen, andre, alle i paralell.

Noen mottagere beregner ett samlet posisjonspunkt ( X,Y og Z)(altså 1 punkt) for hver satelitt og beregner posisjonen. Dette er typisk for lystbåt GPS. De beste mottagerne behandler posisjonsdataene fra hver satelitt X,Y og Z-planet,(3 punkter) for seg, før posisjonen beregnes. Nå kreves det både bedre klokke og kraftigere prosessor.

 

Koreksjonsignaler:

Som kjent finnes det en mengde forskjellige referansesignaler. Det vanligste for oss er jo IALA og etterhvert kommer WAAS/EGNOS. Profesjonelt benyttes i tilleg satelittbaserte systemer som inmarsat (som plukker opp landbasestasjoner) til Spotbeam som er rent satelittbasert.

Disse signalene legges også inn i GPSalgoritmen i mottageren på samme måte som beskrevet over med 1 eller 3 punkter.

 

Til slutt hvorfor blir en proff mottaker så dyr, typisk 600.000,-. Jo den består gjerne av flere motakere og antenner som håndterer de forskjellige forholdene.  Algoritmen blir svært komplisert. I tillegg er det bare noen få brukere som skal betale gildet.

[Krapyl]

Typisk almanakkdata for SV 03

 

ID:                         03

Health:                     000

Eccentricity:               0.5287170410E-002

Time of Applicability(s):  319488.0000

Orbital Inclination(rad):   0.9290374878

Rate of Right Ascen(r/s):  -0.8080336578E-008

SQRT(A)  (m 1/2):           5153.591797

Right Ascen at Week(rad):   0.2536646208E+001

Argument of Perigee(rad):   0.532160256

Mean Anom(rad):             0.1005147652E+001

Af0(s):                     0.7247924805E-004

Af1(s/s):                   0.3637978807E-011

week:                        226

[M/Y Ellen Marie]

Typisk almanakkdata for SV 03

 

ID:                         03

Health:                     000

Eccentricity:               0.5287170410E-002

Time of Applicability(s):  319488.0000

Orbital Inclination(rad):   0.9290374878

Rate of Right Ascen(r/s):  -0.8080336578E-008

SQRT(A)  (m 1/2):           5153.591797

Right Ascen at Week(rad):   0.2536646208E+001

Argument of Perigee(rad):   0.532160256

Mean Anom(rad):             0.1005147652E+001

Af0(s):                     0.7247924805E-004

Af1(s/s):                   0.3637978807E-011

week:                        226

Skal det ikke være:

ID:                         03

Health:                     000

Eccentricity:               0.5287170410E-002

Time of Applicability(s):  319488.0000

Orbital Inclination(rad):   0.9290374878

Rate of Right Ascen(r/s):  -0.8080236578E-008

SQRT(A)  (m 1/2):           5153.591797

Right Ascen at Week(rad):   0.2536646208E+001

Argument of Perigee(rad):   0.532160256

Mean Anom(rad):             0.1005147652E+001

Af0(s):                     0.7247924805E-004

Af1(s/s):                   0.3637978807E-011

week:                        226

[Vanisian]

Ser ut som det tilsammen er mer kunnskap om GPS systemets virkemåte her på baatplassen, enn noe annet norsk nettsted jeg har sett. Kunne det vært en ide å sammenfatte alle kloke ord til en artikkel om GPS'ens virkemåte ?

Enig med Lasse. Her bør dei kloke hoder sette seg sammen å skrive en artikkel, Men på en slik måte at den er forståelig også for oss "mindre kloke."

 

Mvh

Steinar

[kai]

Nei, STÅR du på ekvator, eller for den saks skyld hvorsomhelst på kloden, så STÅR du stille, både ift kloden og en geostasjonær satellitt.  Ift. en satellitt i polar bane derimot blir noe annet..

 

mvh  

 

--------------------------------------------------------------------------------

 

Enig.  Formuleringen var dårlig.  Du beveger deg rundt jordaksen med en banehastighet på

ca 500m/s

 

 

 

 

 

bare så det ikke blir några missförstånd.....GPS satelitter er ikke geostasjnäre de rör sig hele

tiden o får posisjon o tiden oppdatert fra ett antal landstasjoner,varav den i Colorado

er huvudstasjon

 

------------------------------------------------------------------------------------

De fleste GPS-satelitter er i baner med en hellningsvinkel på  ca 60 grader.(husker ikke eksagt)

de nye satelittene for WAAS og EGNOS som sender korreksjonsdata er derimot geostasjonære.  Jeg husker ikke betegnelsene, men de to for europa kalles

Atlantic West og Atlantic East.  WAAS har sin egen enplass over Mexicogulfen.

 

Grunnen til at disse satelittene er Geostasjonære er at man skal kunne lytte til dem hele tiden.

 

 

 

 

 

 

Du Kai, almanakken inneholder vel ingen korrelasjonspulstog som sådan? Almanakken forteller mottageren hvilken SV som flyr hvilken trajectory når.

Korrelasjonspulstoget blir generert i mottageren for hvert sample basert på hvilken SV den måler på. En av forskjellene på C/A mottagere og p-code mottagere er jo at p-code mottageren har algoritmer til å generere mye lenger pulstog.

Eller er jeg helt på bærtur?  

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Almanakken inneholder ikke noe korrelasjonspulståg.  Almanakken er modulert inn på

bærebølgen som er faseskiftet 180grader etter "korrelasjonspulstoget" eller C/A koden

som blir generert i satelitten og i GPS-mottageren.

 

Årsaken til denne kodingen er at man vil spre den utstrålte energien over et bredt spektrum.

Såkalt "Spread spectrum modulation".   Grunnen til det er at det krever forholdsvis mere

energi til å jamme et spredt spectrum signal enn et vanlig fase/frekvens eller amplityde-modulert signal.  Vi må huske på at dette er et militært system.  

 

Korrelasjonspulstoget blir altså generert både i satelitten og i mottakeren, og hver enkelt satelitt har sin egen 1023bit kode.  Det er mottagerens oppgave å synkronisere sin kode

med satelitten.  Det er først når dette skjer at almanakkdata osv. kan mottas fra satelitten.

Husk også at de sendte signalene er VELDIG svake.  Mye svakere enn støyen.  Det er først

når denne spesielle demoduleringen virker til å samle den spredte energien at de i det

hele tatt el lesbare.

Almanakkdata osv. er modulert inn med lav hastighet. (jeg tror det var 50 bit/sek. lenge siden jeg drev med dette)

 

P-koden er mye lengre enn 1023 bit,  med en bithastighet som er 10 ganger større 10.23MHz

varer denne koden i ca 370 dager, men blir kuttet etter en uke og restartet.  Den større

bithastigheten gir også bedre tidsoppløsning i målingene enn C/A koden.