Low-Cost-Vermessungsempfänger mit dem u-blox NEO-6P

[ssquare_de]

Hallo XPosition,

...vielleicht weiss das selbst Tomoji nicht, ist aber so!
http://gpspp.sakura.ne.jp/paper2005/ppprtk_201203a.pdf

Stefan

[Hagen.Felix]

...
Ist es möglich, dass Du in Deinem letzten Beitrag den Anhang vergessen hast? Gerne würde ich mir die Tracks einmal ansehen & mich deshalb darüber freuen, wenn Du die Dateien evtl. noch nachliefern könntest.
...

'tschuldigung ...

Habe die Dateien jetzt noch angefügt!

Bis später,
Hagen

[chris]

Hallo Hagen,
kein Problem ich mag es, wenn es spannend ist
Hab vielen Dank für die nachgelieferten Anhänge. Habe sie eben mal überflogen & werde heute Abend noch einmal etwas genauer drauf schauen. Sieht aber schon auf den ersten Blick wahnsinnig gut aus. Sogar das Wendemanöver kann man wunderbar erkennen. Oder bilde ich mir das nur ein? ... ich glaube nicht!

Fazit: Scheint eine ganz coole Kiste zu sein, dieser NEO-6P

Hab vielen Dank für die Mühe & viele Grüße,
Christian

[Hagen.Felix]

...
Sogar das Wendemanöver kann man wunderbar erkennen. Oder bilde ich mir das nur ein? ... ich glaube nicht!
...

Nein, keine Einbildung ...

Ich wollte eigentlich den Feldweg dort noch weiter befahren, sah dann aber einen Haufen Schlaglöcher mir Riesenpfützen und habe deswegen kurzentschlossen mit einem kleinen Rücksetzer gewendet ...

[Hagen.Felix]

Zwischendurch mal wieder ein kleines Beispiel "aus dem wahren Leben" ...

http://maps.google.de/maps?f=q&hl=de&q= ... -neo6p.kmz

Das sind ein paar Feldvermessungen mit dem NEO-6P, also genau das von mir ursprünglich auch vorgesehene Einsatzgebiet für diesen Empfänger und ganz nebenbei auch mein eigentliches Arbeitsgebiet ...

Die auch an den Waldrändern noch ziemlich exakten Verläufe (die Zacken sind nicht etwa GPS-Ausreißer, sondern mein Herumlaufen um überhängende Zweige bzw. herauswachsende Büsche) sind allerdings sicher auch der noblen Antenne (NovAtel 701-GG) zu danken, die überhalb meines Kopfes am Vermessungsrucksack befestigt war.

Mag sein, dass an solchen Stellen mit einer sehr einfachen Patchantenne die Genauigkeit doch etwas stärker gelitten hätte ...

Ich werde aber in den nächsten Tagen noch einmal testen, wie sich eine deutlich preiswertere "Precision Grade" Antenne (http://tallysman.com/TW2410.php) unter etwas erschwerten Bedingungen zusammen mit dem NEO-6P schlägt ...

Bis dahin mit besten Grüßen aus dem sonnigen Sachsen,
Hagen

[Josef Gerstenberg]

Hallo in die Runde,
da ich eine Weile nicht anwesend war, hier einige Nachträge.


Stefan, 21.2.2012:
"Meine Frage: Muss denn PPP zwangsläufig auch phasengeglättete Pseudoranges verwenden?
Ich denke nicht."

Was soll denn ein autonomer L1-PPP-Empfänger machen, wenn er kein SBAS ausgewerten kann?
Ephemeriden-, Satellitenuhren-, Ionosphären- und Troposphäern-Korrekturen sind dann nicht verfügbar.
Seit Hatch 1982 seine Idee mit der Trägerphasenglättung veröffentlicht hat, hat es deutliche Fortschritte bei den Algorithmen gegeben.
Aber perfekt sind sie noch immer nicht.


Hagen, 9.3.2012
"Die bisherige Annahme, dass der NEO-6P quasi "auf Teufel komm raus" die Position glättet, hat sich doch dadurch relativiert, indem die Aufzeichnung recht deutlich darauf regaierte, wie ich die Trimble Bullet am Anfang und Ende der Aufzeichnung jeweils kurz herunternehmen musste, um den Tablet-PC bedienen zu können."

Mittels der Trägerphasenglättung wird nicht die Position geglättet, sondern die Pseudoranges.
Das ist ja der Hatch-Trick dabei.
Eine schnelle Reaktion deines Empfängers ist also kein Hinweis auf irgendeine Präzision!

Leider kann ich die Veröffentlichung von Hatch 1982 im Internet nicht mehr finden und auch keine gute Beschreibung des Verfahrens und dessen Probleme.
Vielleicht kann da mal jemand von euch helfen?

Bisserl Literatur dazu:
D. Kim, R. B. Langley: The Multipath Divergence Problem in GPS Carrier-Smoothed Code Pseudorange
http://home-2.worldonline.nl/samsvl/smooth.htm

Grüße, Josef

[ssquare_de]

Hallo Josef,

hast schon recht, da habe ich mich mal wieder missverständlich und unvollständig ausgedrückt!

Es gibt/gab Verfahren/Empfänger, die zur Glättung der Pseudoranges eben nicht auf SBAS zurückgreifen.
(Allerdings ist das der Stand von gestern.)

Das PPP-Verfahren, die Betriebsweise des NEO-6P ist (für mich) zu 100% autonom, bezieht er doch seine Korrekturen über die SBAS-Sats.

Daneben gibt es aber auch jede Menge Verfahren, die zwar auch auf eine Referenzstation verzichten, verbesserte Uhr-und Bahndaten (unterschiedlicher Qualität u. Aufbereitung) auf unterschiedliche Übertragungswege dem Empfänger
zur Verfügung stellen.
PPP alleine sagt nicht mehr viel aus, ausser eben, dass keine Referenzstation(-snetz im herkömmlichen Sinn ) verwendet wird.
Absolute Positionierung des Empfängers, ja, aber oft eben doch ein zusätzlicher Datenlink, über den korrigierte Daten zur Verfügung gestellt werden.

Ist da dann der Empfänger bzw. seine Betriebsweise noch autonom zu benennen?!?
Das war die Frage, die mich eigendlich umtrieb.
Hab mal wieder viel gedacht, und dann doch Blödsinn geschrieben...

Der aktuelle (Forschungs)-Stand bei PPP:
http://igs.bkg.bund.de/ntrip/symp


Und hier Verfahren und Literatur, die den ublox-Internas vermutlich nahe kommen:
http://www.nexteqnav.com/files/nexteq_t ... _paper.pdf

Sieh dich auf der Seite von NEXTEQ ruhig genauer um...
http://www.nexteqnav.com/index.html


Stefan

[ssquare_de]

Hallo,


gestern abend habe ich schnell mal in meinem Garten ein Log des NEO-6P über rund 3h aufgezeichnet.
EGNOS war aktiviert, um in einem statischen Versuch die PPP-Leistung des NEO-6P ein bischen zu beleuchten.

Zur Einschätzung der EGNOS-Echtzeitlösungen (blau im Plot dargestellt) wurde ihnen die Postprozessing-Lösung entgegengestellt, dessen Rohdaten dem selben Log entnommen wurden.
Postprozessinglösung per RTKPOST gegen die Referenzstation WTZR --> die postprozessierte Lösung (gelb im Plot dargestellt) ist im ETRF89 gelagert.

Man lasse sich nicht von der vergleichsweise "riesengrossen" blauen Punktewolke dazu verleiten, die EGNOS-Leistung samt trägerphasengeglätteten Pseudoranges des NEO-6P zu unterschätzen.
Die bringt der NEO-6P im Echtzeitbetrieb ohne jede Nutzung weiterer Infrastruktur!

Zu dem Offset zwischen der Postprozessing- und der SBAS-Lösung in meinem Log:
Der ist bedingt durch die unterschiedlichen Referenzsysteme in denen beide Lösungen gelagert sind.

Der Auswertung mit RTKPLOT kann man folgende Verschiebung am Antennenstandort der jeweils gemittelten Lösungen von ETRS89--->ITRF2000 entnehmen:
0.741 m nach Nord,
0.087 m nach Ost.
Da muss ich mal die nächsten Tage Literatur bemühen, um diesen Offset richtig bewerten zu können.


Die Präzision der EGNOS-Messung (rechts oben, der zweite 3er-Block der Zahlenreihen) über rund 3h spricht für sich:
Standarddeviation von je rund E=0.375m und N=0.502m.
Auch die Deviation der Höhenkomponente ist mit 0,78m schön gering.


Die Kennzahlen der Postprozessing-Lösung sind rechts in den oberen 3 Zahlenreihen erfasst.

Und hier der RTKPLOT zum Text:

RTKPLOT.JPG (73.95 KiB) 13875 mal betrachtet

Antenne, TW2410 von Tallysmann auf 100x100mm² Groundplane, rund 2m über Boden aufgestellt,
dynamic model ( in der NEO-6P-config.) : pedestrian
( ca. 5m südlich eines einstöckigen Wohnhauses, Bäume, Strassenlaternen...alles ganz "normal" also
...mitten aus der vertrauten Realität eines Gartens eben...


Stefan

P.S.
Angaben zur Genauigkeit von GNSS-Gerätschaften:
http://webone.novatel.ca/assets/Documen ... apn029.pdf

[ssquare_de]

Hallo,


zur Bewertung des Offsets, der sich zusammensetzt aus dem :
- Messfehler des NEO-6P, inklusive der Fehler der verwendeten EGNOS-Korrekturen (zufälliger Fehler)
- Transformationsfehler aufgrund unterschiedlicher Datumsrealisierung (EUREF89 <-->ITRF2000)

(Angenommen wird weiterhin, dass die Postprozessing-Lösung fehlerfrei ist, also in den Plots, oben und nachfolgend, die "wahre" Lage im jeweiligen System repräsentiert!)

Im folgenden Plot wurden die geozentrischen Stationskoordinaten der Referenzstation Wettzell (WTZR) vor dem Postprozessing von den "amtlichen" Koordinaten im EUREF89
X = 4075580.856
Y = 931853.569
Z = 4801567.929

( aus http://www.epncb.oma.be/_trackingnetwor ... ation=WTZR )

in den ITRF2000, Epoche 2012(Zeitpunkt meiner Messung) transformiert.
X = 4075580.4464
Y = 931853.9246
Z = 4801568.1940

Diese Transformation kann man mit einem Online-Tool durchführen:
http://www.epncb.oma.be/_dataproducts/c ... /index.php

Eingabe ins Trafo.tool:

WTZR --> IRF2000 (Epoche2012)

Transformation.JPG (86.2 KiB) 13946 mal betrachtet

WTZR in der Realisierung ITRF2000 in RTKPOST als Referenzstation eingetragen, ergibt dann nach erfolgter Postprozessierung folgenden Plot:

ITRF2000.JPG (88.82 KiB) 13946 mal betrachtet

Verlauf der einzelnen Positionskomponenten. Die "wahre" Postprozessinglösung ist gelb dargestellt.

Verlauf.JPG (141.76 KiB) 13943 mal betrachtet

--->
Die über 3h gemittelte EGNOS-Lösung weist also eine Abweichung von rund
0.35 m West,
0.32 m Nord
0.46 m Höhe
gegenüber der postprozessierten Lösung auf,
oder,
praxisgerechter:
Der NEO-6P wies in dieser Messung ein DRMS von 0.79 m auf.

Die versprochene Submetergenauigkeit ( Lage ) wurde also in diesem Versuch gut erfüllt.

In der Realität wird man zweckmässigerweise eher so vorgehen, dass man die SBAS-Messungen schon bei der Erfassung in Echtzeit ins amtliche ETRS89 transformieren lässt.

In ArcPad z.B. ändert man dazu das Datum des GPS-Empfängers von WGS84 auf ITRF2000 ab.
Dann sollte man aber auch ergänzend sicherstellen, dass nur SBAS-differenzierte Daten aufgezeichnet werden.
--> ArcPad so konfigurieren, dass nur DGPS-Positionen aufgenommen werden.

GPS = WGS84 (G1150) = ITRF2000 (Epoche 20.Januar 2002)
SBAS = ITRF2000 (aktuelle Epoche = Zeitpunkt der Beobachtung, hier der 25.April2012)
ETRS89 = ITRS89 zur Epoche 01.01.1989

Stefan

[Josef Gerstenberg]

Hallo Stefan,

verstehe ich das richtig,
dass die berechnete Position um sagen wir mal 50 cm hin und her springt,
wenn bei einer Messung mal ein SBAS-DGPS-Messung und mal keine möglich ist?
In 1000 Jahren wäre das ja ein Sprung von ca. 25 m!

Verwirrt grüßend, Josef

[ssquare_de]

Hallo Josef,


das ist so nicht zu beobachten, dem Kalman-Filter sei Dank!
Der verschleift den harten Sprung, aber erkennbar ist der bei länger dauernden Messungen an einer Stelle sicherlich schon.

( Im übrigen ist ja der Unterschied zwischen WGS84 und SBAS nicht ganz so gross.
Wächst aber bis zur nächsten Generalüberholung des WGS84 pro Jahr in Europa um 2-2,5cm an.
Nachdem für das aktuelle WGS84 (G1150) im Januar 2002 die Tektonik "angehalten wurde", ergibt sich bis heute, 2012, ein Unterschied zu SBAS, das nicht per Definitionem festgesetzt wurde, von 20-25cm.
Immer vorausgesetzt, ich habe das alles richtig gelesen UND verstanden! )

Man muss unterscheiden, was man unter einer Messung versteht.
Meint man die Einzelmessung, die jede Sekunde neu angestellt wird, oder versteht man darunter eine gemittelte Messung über einen längeren Zeitraum, wie hier.
Es müssen ja nicht gleich 3h sein, es reichen ja wahrscheinlich auch schon gemittelte Messungen im Minutenbereich, sagen wir mal über z.B. 1- 5-15 Minuten.

Bei der erstgenannnten Einzelmessung, dem Schnappschuss sozusagen, bestehen natürlich gute Chancen, dass die Verschiebungen auf Grund der Datumsunterschiede im statistischen Rauschen untergehen.

Die Submeter-Geräte sind ja in erster Linie für GIS-Anwendungen gedacht, also nix für den letzten cm.


Im Übrigen war es aber auch eine gute Fingerübung für die kommenden PPP-Spielereien. (auch mit RTKLIB! )
Dafür gelten die selben Regeln.

Denn je genauer man will ( PPP im Subdezimeterbereich )und um so tiefer man dafür bohren muss, um so grössere Schweinereien werden da aufgedeckt!
Kaum wird ein einheitliches, alles scheinbar vereinfachendes ETRS89 eingeführt, zusammen mit - und auch wegen - einfach zu bedienenden GNSS-Gerätschaften, müssen da gleich wieder neue Fässer aufgemacht werden!
Es bleibt weiterhin spannend bis bewölkt !

Wahrscheinlich ist es genau so!.JPG (76.27 KiB) 13921 mal betrachtet

Stammt von hier:
http://www.tekna.no/arkiv/Arrangementer ... 007/By.pdf



Stefan

P.S.
An der Station Wettzell sind es rund 0.603 m räumliche Verschiebung durch die Transformation von ETRS89 nach SBAS im Jahr 2012.
Zu viel, um bei der Bewertung von Submetergenauigkeiten aussen vor zu bleiben.

[Josef Gerstenberg]

Hallo Stefan,

Schweinereien sind das nicht. Es ist nur ein Versuch, mit der Drift der Kontinentalplatten umzugehen.

Wie man beim Test eines GNSS-Empfängers plus Antenne das Koordinatengehuddel evtl. umgehen kann,
möchte ich hier mal zur Diskussion stellen:

1. Lange messen - wenn möglich 24 Stunden oder ein Vielfaches davon.
2. Mit RTKLIB eine Single-Lösung berechnen und schauen, ob alles Grundlegende funktioniert hat.
3. Eine Statisch-Vorwärts+Rückwärts-Lösung berechnen und schauen, ob die weitgehend möglich war und bis auf Startprobleme und ein paar Ausreißer glatt ist.
4. Eine Kinematisch-Vorwärts-Lösung berechnen. Wenn selbst die keine Sprünge aufweist und weitgehend möglich war, dann ist man im Low-Cost-Empfängerhimmel.

Auf die absoluten Koordinaten kommt es bei so einem Test nicht an. Wenn 4. klappt, dann werden sie sehr genau stimmen.
In das gewünschte Koordinatensystem kann man dann später transformieren.

Gruß Josef

[ssquare_de]

Servus Josef,



die "Schweinereien" sind ja auch nur als humoristische Anmerkung meinerseits gedacht gewesen.
Irgendwie hatte ich mich durch deinen 25m-Sprung mit 1000 Jahren Anlauf dazu veranlasst gefühlt.


Die Koordinatenfummelei hatte ich schon seit längerer Zeit vor mir hergeschoben, ausgelöst auch durch verschiedene Publikationen im Netz (sogar Diplomarbeiten!), in denen SBAS-Messungen diverser
Empfänger auf ihre Genauigkeit hin untersucht und dabei oft GPS-Messungen gegenübergestellt wurden.
Da war dann zwar ein Bias oder Offset bemerkt worden, aber kein Wort davon die Rede, woher die Abweichung zumindest teilweise stammt.
So war es dann jetzt (zumindest für mich) an der Zeit, der Sache auf den Grund zu gehen und wenigstens die systematischen Bestandteile auszusortieren.

Nebenbei erhoffe ich mir natürlich auch ein kostenloses Korrekturlesen meiner frisch zusammengetragenen Erkenntnise euererseits, denn man findet zwar zu jedem Aspekt wissenschaftliche Literatur, die die kleinsten Dinge und Details
ausführlichst beackern, aber ein schön kompakt und griffig für den "Normalo" zusammengestelltes Kompendium hatte ich leider nicht gefunden.
Manchmal muss man eben immer noch tätig werden und sich selbst die Infos zusammentragen...


Ich denke, du hast schon die richtigen Schritte angeführt, wie man einer Empfänger-/Antennenkombination einigermassen verlässlich auf den Zahn fühlen kann.
Schaue mir auch immer die Messergebnisse in RTKLIB von allen Seiten an.

Weil auch schon die Verarbeitung schlechterer, stärker verrauschter Signale (unter Bäumen, qualitativ schlechterer Antennen...) zur Sprache kam:
Da kann man in RTKLIB unter Options-->Statistics behutsam an der "Code/Carrier-Phase Error Ratio L1/L2"-Schraube drehen.

100 ist die Voreinstellung, höchste Genauigkeit, bedingt aber auch saubere Signale,
kann man je nach Güte des Empfängers, der eingesetzten Antenne und eben auch des jeweiligen Umfeldes am Antennenstandort auf höhere Werte stellen.
250-300 ist da aber meiner Erfahrung nach das sinnvolle Maximum .
150 ist meine Standard-Einstellung, die ich eigendlich immer verwende.

Josef, dir werde ich da sicherlich nichts Neues gesagt haben...aber vielleicht hilfts ja dem einen oder anderem Mitleser.

Bei meiner EGNOS-Messung oben ist mir noch aufgefallen, das die Lagekomponenten ziemlich genau in der Sonnenuntergangszeitspanne vergleichsweise unruhig wurden.
Hochbetrieb in den diversen Atmosphäreschichten ---> Grössere Fehler/Ungenauigkeiten bei der (teils ja nur vorhergesagten) Modellierung der Iono-u. Tropospäreschichten durch EGNOS?
Wir haben ja schon eine Idee davon, wenn extreme Wetterunterschiede an Rover und Basis (wie z.B. durchziehende starke Gewitter oder starke Wetterumschwünge) uns mit unseren L1-Empfängern in die Suppe spucken)

Werde in nächster Zeit bei weiteren Versuchen jedenfalls diesbezüglich genauer hinsehen.


Stefan

[Josef Gerstenberg]

Hallo Stefan,

Die Koordinatenfummelei hatte ich schon seit längerer Zeit vor mir hergeschoben, ausgelöst auch durch verschiedene Publikationen im Netz (sogar Diplomarbeiten!), in denen SBAS-Messungen diverser
Empfänger auf ihre Genauigkeit hin untersucht und dabei oft GPS-Messungen gegenübergestellt wurden.
Da war dann zwar ein Bias oder Offset bemerkt worden, aber kein Wort davon die Rede, woher die Abweichung zumindest teilweise stammt.

Das ging mir auch so. Und nun ist mir durch diese Diskussion und etwas Literaturstudium ein kleines Licht aufgegangen.

Weil auch schon die Verarbeitung schlechterer, stärker verrauschter Signale (unter Bäumen, qualitativ schlechterer Antennen...) zur Sprache kam:
Da kann man in RTKLIB unter Options-->Statistics behutsam an der "Code/Carrier-Phase Error Ratio L1/L2"-Schraube drehen.

Bei deinem Beispiel am TP im Wald war das Verhältnis 300:1. Bei einer Langzeitmessung im Freiland, die ich gerade analysiere (LEA-6T + Bullet), liegt es bei 230:1.
Geodätische L1/L2-Empfänger sind da deutlich besser, weil der Pseudorange nicht so rumzappelt.

Gruß Josef

PS Das Beispiel am TP im Wald von Stefan findet man hier:
http://www.kowoma.de/gpsforum/viewtopic.php?f=1&t=3248

[Hagen.Felix]

Nachdem eine Vergleichsmessung mit einem SAPOS-System zur Bestimmung der Vermessungstauglichkeit des NEO-6P, die zwischenzeitlich von dritter Seite anderswo durchgeführt wurde, mit einigen technischen Schwierigkeiten konfrontiert war, habe ich in den letzten Wochen selbst noch mal eine kleine Messreihe gestartet.

Nicht zuletzt, um mir auch selbst ein Bild davon zu verschaffen, inwieweit dem Leistungsversprechen von u-blox für den NEO-6P (Submetergenauigkeit) zu trauen ist, sofern wenigstens die wichtigsten Rahmenbedingungen für eine hinreichend genaue Messung gegeben sind (Antenne, Aufbau der Messapparatur, Durchführung der Messung) ...

Und nach nunmehr 8 Wiederholungsmessungen an verschiedenen Tagen auf dem gleichen Standort sieht es doch so aus, als hätte u-blox uns hier wirklich nicht mehr versprochen, als der NEO-6P unter Praxisbedingungen dann auch leisten kann ...

Die Ergebnisse habe ich einmal unter https://www.optimalsystem.de/os/docs/u- ... sreihe.pdf zusammmengefasst.

Anbei auch noch ein paar kleine Abbildungen der Ergebnisse: einmal die Mittelwerte aus den vollständigen Messwerten jeder Einzelmessung (jeweils 1 bis 2 Stunden Aufzeichnungsdauer, was natürlich nicht unbedingt allzu praxistauglich ist ...), aber ergänzend dazu auch noch mal die Mittelwerte aus jeweils nur 5 Minuten nach einer Vorlaufzeit von 30 Minuten.

Viele Grüße aus dem Muldental,
Hagen