Abschlussarbeit zu GPS, RTKLIB, und Genauigkeit

Hier passt alles rein, was sonst nirgendwo passt. Dafür wurde extra das schöne deutsche Wort "Off-Topic" erfunden.

Moderator: Roland

karl.jonas
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Abschlussarbeit zu GPS, RTKLIB, und Genauigkeit

Beitrag von karl.jonas » 28.01.2016 - 12:08

Liebe Forenleser,

ich habe eben eine Abschlussarbeit mit dem Titel "Untersuchung der Positionsgenauigkeit von GPS mit preisgünstigen GPS-Empfängern und auf Basis der Open Source Software RTKLib" (Bachelorarbeit) online gestellt. Bei Interesse findet ihr sie unter http://mc-lab.inf.h-brs.de/projects/lokalisierung/ .

Den Forenmitgliedern, die den Studenten bei seiner Arbeit mit Rat und Tipps unterstützt haben, möchte ich an dieser Stelle herzlich danken.

Karl Jonas
Viele Grüße,
Karl

Hagen.Felix
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Salatschüssel als Choke-Ring :-)

Beitrag von Hagen.Felix » 28.01.2016 - 14:16

Die Salatschüssel auf dem Stativ als "Choke-Ring für Arme" sieht zwar ganz gut aus, hilft aber vermutlich nicht allzu sehr ... :wink:

Dazu hat Josef Gerstenberg hier im Forum auch schon einige Male etwas geschrieben.

Fazit vorab: ein richtiger Choke-Ring (mit korrekten Maßen) ist durch nichts zu ersetzen.

Außer natürlich, man hat solch superteure Antennen wie NovAtel "Pinwheel" (z.B. GPS-701-GG) oder Trimble Zephyr Geodetic ...
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Hagen.Felix
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Re: Abschlussarbeit zu GPS, RTKLIB, und Genauigkeit

Beitrag von Hagen.Felix » 28.01.2016 - 14:36

Nur ein erster Eindruck beim ersten flüchtigen Überfliegen:

Der NV08C-CSM scheint sich hier doch deutlich schlechter geschlagen zu haben, als es im Vergleich eigentlich zu erwarten gewesen wäre.

Meistens (d.h. in den meisten Fällen und bei den meisten Anwendern) bot er gegenüber Rohdatenempfängern für nur GPS in den letzten Jahren doch schon erkennbare Vorteile in RTKLIB-Anwendungen.

Erst wieder mit den M8-Empfängern von u-blox hatte der NV08C-CSM (als bis dahin attraktivster Low-Cost-Receiver für RTKLIB & Co.) seinen Solitär-Status eingebüßt ... :mrgreen:

Was beim NV08C-CSM i.V. mit RTKLIB aber immer negativ hereinhageln kann, ist die konkrete RTKLIB-Konfiguration bzgl. der GLONASS-Verarbeitung.

Dies gilt allerdings für alle Rohdatenempfänger, die auch GLONASS können.
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Josef Gerstenberg
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Re: Abschlussarbeit zu GPS, RTKLIB, und Genauigkeit

Beitrag von Josef Gerstenberg » 30.01.2016 - 00:31

Ein Hallo in die Runde.

Kurzzeitmessungen (hier 1 Stunde) sind nicht brauchbar, um statistisch abgesicherte Aussagen über Unterschiede zwischen GNSS-Empfängen, -Antennen oder Standorten zu machen.
Noch zufälliger werden die Ergebnisse von Messungen, wenn sie nicht zeitgleich sind.
Dafür ist das gesamte GNSS-System viel zu variabel.

Und eine Salatschüssel als Multipath-Verhinderung ist Humbug.

Ich verstehe nicht, warum anerkannte Professoren einen Studenten so eine Arbeit machen lassen.

Die Grundlagen des GNSS-Systems sind in der Arbeit gut beschrieben, soweit ich sie überflogen habe.
Und viel Arbeit steckt darin. Den Studenten kann ich nur loben.

Grüße in die Runde,
Josef

karl.jonas
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Re: Abschlussarbeit zu GPS, RTKLIB, und Genauigkeit

Beitrag von karl.jonas » 30.01.2016 - 21:02

Hallo,

ich hoffe, dass es aufbauend auf dieser Arbeit weitere Arbeiten geben wird. Daher freue ich mich, wenn ich hierfür Anregungen erhalte. Bisher nehme ich mit:

1. Die Salatschüssel macht keinen Sinn (schade, es sah auf den Bildern echt spacig aus :-)
2. Eine Stunde ist zu kurz (beim nächsten Mal: 24h)
3. Parallele Messungen sind für einen Vergleich besser (das ist machbar)

Viele Grüße, Karl
Viele Grüße,
Karl

Josef Gerstenberg
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Re: Abschlussarbeit zu GPS, RTKLIB, und Genauigkeit

Beitrag von Josef Gerstenberg » 30.01.2016 - 23:05

Hallo Karl,

zu 1: Schönheit hilft da wirklich nicht weiter :-)

zu 2:
24 Stunden ist eine gute Basis für den Vergleich von Standorten und Empfängern.
Zeitgleich sollten die Messungen unbedingt sein!

zu 3:
Wenn Empfänger verglichen werden sollen, dann muss man unbedingt einen Antennenteiler verwenden.
(eine Antenne für mehrere Empfänger)
Denn selbst zwei gleiche Antennen im Abstand von nur einem Meter können zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen führen.

Ich freue mich jetzt schon auf die Erkenntnisse potentieller soliderer Arbeiten über das Thema.
Denn bisher gibt es erstaunlich wenige davon (auch weil sie so aufwendig sind).

Und wenn du Fragen hast - her damit!

Viele Grüße, Josef

Hagen.Felix
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Re: Abschlussarbeit zu GPS, RTKLIB, und Genauigkeit

Beitrag von Hagen.Felix » 30.01.2016 - 23:26

Josef Gerstenberg hat geschrieben:Wenn Empfänger verglichen werden sollen, dann muss man unbedingt einen Antennenteiler verwenden.
z.B. http://www.tallysman.com/index.php/gnss ... ers/tw150/ ...

Der Kollege aus Bukarest, dem die Android-Nutzer seit einiger Zeit das Einpflegen der RTKNAVI-Patches in RtkGps bzw. RtkGps+ verdanken, hat sich neulich aber auch einen noch viel billigeren Splitter in China (AliExpress) gekauft.

Ich frage ihn mal, ob das Ding was taugt ... :wink:
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Re: Abschlussarbeit zu GPS, RTKLIB, und Genauigkeit

Beitrag von Josef Gerstenberg » 02.02.2016 - 00:33

Hallo Hagen,
wenn der preiswerte Antenneteiler etwas taugt, dann her mit den Infos.
Bisher habe ich die Antennenteiler immer selbst gebaut, was teuer ist, was die Arbeitszeit angeht.
Gruß, Josef

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China-Splitter

Beitrag von Hagen.Felix » 02.02.2016 - 00:42

Josef Gerstenberg hat geschrieben:... dann her mit den Infos.
http://de.aliexpress.com/item/1pcs-2-wa ... 86382.html

Wird aber sicher noch ein paar Tage dauern, bis das Ding von China nach Bukarest gelangt und dann dort seinen Einstand gibt ... :mrgreen:
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Re: Abschlussarbeit zu GPS, RTKLIB, und Genauigkeit

Beitrag von Josef Gerstenberg » 02.02.2016 - 01:18

Daten zu dem Spitter aus China gibt es wohl nicht.
Das finde ich schon mal verdächtig.

Wie kann ein Antennen-Spitter (-Aufteiler) aufgebaut sein?

1. Einfach das Eingangs-Antennenkabel und zwei Ausgangs-Antennenkabel verbinden.
Das ist simpel und schlecht. Hier gibt es keine Anpassung des Wellenwiderstandes und wenn man Pech hat, löschen sich die hin und her laufenden Wellen auf den Kabeln gegenseitig aus.

2. Resistive Anpassung mittels Widerständen
Der Wellenwiderstand des Eingangs- und der Ausgängskabel wird über Widerstände angepasst.
Vorteil: Man kann kein Pech haben, weil ein Kabel eine xyz-Länge hat.
Nachteil: Bei einem 1:2-Teiler steht nur noch 33% oder weniger Signalenergie für jeden Empfänger zur Verfügung.

3. Induktiver und kapazitiver Teiler
Im optimalen Fall steht jedem Empfänger 1/n Energie zur Verfügung.

4. Antennenteiler mit Verstärker
Da ist alles möglich. Selbst die Übertragung über 20000 km oder Internet.

Ich hoffe erhellt zu haben,
Josef

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Chinesisch Roulette

Beitrag von Hagen.Felix » 02.02.2016 - 08:20

Josef Gerstenberg hat geschrieben:Daten zu dem Spitter aus China gibt es wohl nicht.
Das finde ich schon mal verdächtig.
Nachdem Dinu Berca mich zunächst gefragt hatte, ob das Ding überhaupt für GNSS geeignet sei, war ich auch etwas misstrauisch, da ja praktisch keinerlei Daten (insbesondere zur Dämpfung) hierfür verfügbar waren. :roll:

Mit Ausnahme wenigstens des Frequenzbereichs (der GNSS dicke abdeckt), was zudem dafür spricht, dass hier wohl nicht nur der Koax-Innenleiter auf zwei SMA-Buchsen verteilt wird ... :idea:

Angesichts dessen, dass der Chinaböller nur einen Bruchteil der etablierten Markenware (z.B. TW150) kostet, gab es für Dinu aber kein Halten mehr. :mrgreen:

Mal sehen, wie dann seine Resultate damit sind ... :?:
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Josef Gerstenberg
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Re: Abschlussarbeit zu GPS, RTKLIB, und Genauigkeit

Beitrag von Josef Gerstenberg » 03.02.2016 - 01:34

Hallo Hagen,

Die Bauteile für Antennenteiler nach dem resistiven und kapazitiven/induktiven kosten nur ein paar Cent zusätzlich zum simpelsten Antennenteiler mit direkt verbundenen Antennenkabeln.
Allerdings muss man sie berechnen (können).
Ein passiver guter Antennenteiler muss also nicht teuer sein.

Beim Test des Antennenteilers sollte Dina Berca verschiedene Antennenkabellängen nutzen oder - viel besser - den Antennenteiler aufschrauben und von dem Innenleben hier fotografisch berichten.
Ich bin sehr gespannt auf das fotografische Ergebnis.
Zur Analyse werde ich gerne beitragen.
Gruß, Josef

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China-Splitter

Beitrag von Hagen.Felix » 04.02.2016 - 23:39

Josef Gerstenberg hat geschrieben:Ich bin sehr gespannt auf das fotografische Ergebnis.
Moin Josef,
heute kam folgende Rückmeldung von Dinu Berca zu seinem neuen China-Böller:

"Hi Hagen, I received the chinese splitter today. I didn't notice any signal loss, but, when both receivers are connected to the splitter and I power-up any one of them, it send current to the other one."

Das Innenleben zeigt offenbar nur drei SMD-Widerstände, was auch die von Dinu geschilderten Stromflüsse erklären dürfte ... :roll:
Dateianhänge
China-Splitter-mini.jpg
China-Splitter-mini.jpg (70.25 KiB) 14936 mal betrachtet
China-Splitter-part.jpg
China-Splitter-part.jpg (41.27 KiB) 14936 mal betrachtet
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China-Böller, die zweite ...

Beitrag von Hagen.Felix » 04.02.2016 - 23:53

Und gleich noch ein weiteres China-Schnäppchen von Dinu Berca ... :mrgreen:

Wenn man sich den Minimalismus anschaut, mit dem hier u.a. die Spannungen für den M8N selbst sowie für die Antenne bereitgestellt werden, wundert man sich auch kaum über die von Dinu genannten Symptome:

"... but I noticed, when the receiver is close to the antenna, the signal from the chinese birds gets crazy" :evil:
Dateianhänge
China-M8N-board.jpg
China-M8N-board.jpg (46.68 KiB) 14934 mal betrachtet
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Josef Gerstenberg
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Re: Abschlussarbeit zu GPS, RTKLIB, und Genauigkeit

Beitrag von Josef Gerstenberg » 05.02.2016 - 21:36

Moin Hagen,

ich sehe da auch noch 8 Induktivitäten!
Leiterbahnen über ein paar mm Länge sind im GHz-Bereich überwiegend Induktivitäten.
Um einen bestimmten Induktivitätswert zu erreichen, macht man entsprechende Bögen (wie hier zu sehen).

Was sich auf der anderen Seite der Leiterplatte ist, sieht man hier leider nicht.
Wenn da noch Kupfer ist, kommen evtl. auch noch Kapazitäten hinzu.

Es ist also ein RL- oder RLC-Netzwerk zur Impedanzanpassung:
Antenne 50 Ohm -> 2 * Empfänger a 50 Ohm
Wenn es richtig berechnet ist, ist das vollkommen OK.

Was mir allerdings Sorgen macht, ist das:
"but, when both receivers are connected to the splitter and I power-up any one of them, it send current to the other one."
Meint er damit, dass Strom vom Antenneneingang des erstern Empfängers in den Antenneneingang des zweiten Empfängers fließt?
Wenn dass so ist, dann ist das ein typischer Fehler.

Die Antenne darf durch den Antennenteiler selbstverständlich nur von einem Empfänger mit Spannung versorgt werden.
Ist das nicht der Fall, werden nicht selten beide Empfänger zerstört.
Man denke nur daran, dass ein Empfänger 12V und der andere 3V Antennenspannung liefert.

Wenn das wirklich so ist, dann fehlt im Antennenteiler nur ein Kondensator für wenige Cent.
47 pF, 50V, NP0, 0603

Gruß von Josef

PS: Eine Einbauanleitung werde ich erstellen, wenn sich meine Vermutung bestätigt.

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