Precission in GPS hastighetsangivelser?

[tango]

Hej!
Somm ingenjör blir man ju lite nyfiken på tekniken under locket på GPSen och jag har funderat lite på precisionen i en GPS hastighetsangivelser och det glider nog in på lite matematik. Jag frågar alltså inte efter antalet värdesiffror som anges på GPSens skärm utan hur noga kan en GPS mäta hastiget egentligen.
Jag antar att en GPS mäter position med vissa intervall (den tar positionssampel) men hur ofta mäts positionen? Dvs hur ofta mäter GPSens position? Är det en gång per sekund eller är det oftare eller mer sällan?
Sen har vi ju GPSens osäkerhet i exakt position, min GPS anger precision i position i form av antal meter och vid goda förhålalnden anger den +-7 meter och är det lite sämre kan det vara många tiotals meters osäkerhet. Är detta fel "konsistent" dvs om min GPS visar 30 m för långt västerut vid sampel 1, är då sannolikt även sampel 2 och 3 30 m för långt västerut eller kan sampel 3 vara 30 m för långt österut? Om då GPSen mäter position 1 gång per sekund så blir ju hastgheten väldigt tokig om man antingen rört sig cirka 1 m/sek alternativt 60 meter per sekund beroende på osäkerheten i position. Jag tror iofs att osäkerheten är konsisten mellan sampel direkt efter varandra då de ju mäter på uingefär samma satelitpositioner.
Samplar GPS med väldigt korta intervall borde man ju kunna åstadkomma en väldigt häg hastighet genom att bara sträcka ut armen väldigt snabbt. Men empiriskt verkar det inte funka så.


Och när en GPS anger hastighet, är det standardiserat att det är hastighet mellan senaste och näst senaste sampel eller kan det vara ett snitt över flera sampel äldre sampel och i så fall hur långt bakåt? Min GPS har en "momentanhastighet" (toppahstighet) och en snitthastighet för denna rutt och det är givetvis den första jag är nyfiken på.

Om det är beroende så använder jag min mobilGPS inbggd in min SonyEricsson C702i och wayfinders blåtandsGPSpuck för navigering med SonyEricsson P1i.

/Patrik, ny i friluftsGPSvärlden med 702:an

 

[haraldn]

Den hastighet som färddatorn i GPS:en visar är en momentan hastighet som beräknas med hjälp av dopplereffekten på satellitsignalerna, d.v.s. samma metod som i en polisradar. Ämnet har avhandlats här tidigare så det kan löna sig att söka lite.

 

[Erik Barkefors]

GPS:n mäter inte hastighet - den beräknar hastighet genom att ta tiden mellan de positioner den får fram. Doppler ger avståndet till satelliterna och flera sådana avstånd ger en position.

Riktningen mellan postionerna ger också kurs. Ingen fart (postionsförändring) så blir det ingen kurs från GPS:n. Sen finns det en del GPS med fluxgatekompass inbyggd och då kan man få kompass även stillastående.

 

[haraldn]

GPS:n mäter inte hastighet

Jo, det gör den.

den beräknar hastighet genom att ta tiden mellan de positioner den får fram.

Nej, det gör den inte.

Doppler ger avståndet till satelliterna och flera sådana avstånd ger en position.

Dopplereffekten är namnet på den frekvensförskjutning som uppstår som ett reslutat av en hastighetsskillnad mellan en sändare och en mottagare. Man kan inte beräkna avståndet mellan sändare och mottagare med hjälp av dopplereffekten, endast hastighetsskillnaden. Avståndet till satelliterna beräknas med hjälp av tidsförskjutningen av signalerna.

 

[tango]

sök hjälper inte

Den hastighet som färddatorn i GPS:en visar är en momentan hastighet som beräknas med hjälp av dopplereffekten på satellitsignalerna, d.v.s. samma metod som i en polisradar. Ämnet har avhandlats här tidigare så det kan löna sig att söka lite.

Nja, jag sökte ganska noga yckte jag och hittade precis som i denna tråd en hel del osäkerhet och motsägelser.

Vlken tråd tänker du specifikt på?

/Patrik, fortfarande osäker

 

[apersson850]

Det är faktiskt så att Garmin använder både dopplereffekten på signalerna från satelliterna och sträcka över tid för att beräkna hastigheten. Anledningen till att båda metoderna används parallellt är att båda är utsatta för störningar, som kan ge tillfälliga "skutt" i hastighetsangivelsen.

Därför använder de så att säga den ena som rimlighetskontroll av den andra. Detta är förmodligen också anledningen till att man ibland kan se maxhastigheter som är lägre än medelhastigheten. Då har de högre hastigheterna filtrerats av vägningen mellan den ena och den andra metoden, men den vägningen har givit ett för pessimistiskt värde vid varje enskilt tillfälle, så att när navigatorn sen tittar över en längre sträcka, och därmed tid, kommer den fram till en högre medelhastighet än någon momentan hastighet som den har visat.

I efterhand vet de sen inte vilken av de mot varandra vägda hastigheterna som faktiskt skulle varit högre, och i så fall hur hög, så då gör de inget åt det.

Exakt hur den här rimlighetskontrollen är konstruerad vill de inte berätta, då de anser det vara en affärshemlighet. Det är därför jag bara fick reda på principen.

Garmin anger för övrigt noggrannheten på hastighetsangivelsen under konstant fart i konstant riktnign till +/- 0,05 km/h. Hastighetsmätning med GPS har förutsättningar att vara betydligt noggrannare än positioneringen ger sken av. Detta då dels på grund av stödet från dopplereffekten, dels på grund av att det relativa felet mellan en position och en annan vanligtvis är betydligt mindre än det absoluta felet gentemot en känd punkt.

 

[mathias]

Funkar hastighetsmätningen både när man åker helt horisontellt (längs ellipsoiden) och i backar? Vi som kommer ihåg pythagoras sats minns ju att hypotenusan är längre än katetarna. Bryr sig GPSén om höjden när den gör hastighetsmätningen???

 

[thureb]

Ämnet har

berörts i tidigare trådar. Vill minnas att diskussionen kom fram till att hastigheten även i vertikalled mäts. Däremot är jag osäker på hur det är med färdsträckan.

Thure

 

[apersson850]

Allt mäts. Det ligger i hur GPS fungerar.
Men de värden som visas är projicerade på geoiden, alltså på ett plan (kan man säga, för praktiskt bruk).

 

[bogart]

Så om man mäter hastigheten i ett fritt fall så kan det bli ganska låga siffror?

 

[tango]

men hur ofta samplar de två?

Det är faktiskt så att Garmin använder både dopplereffekten på signalerna från satelliterna och sträcka över tid för att beräkna hastigheten. Anledningen till att båda metoderna används parallellt är att båda är utsatta för störningar, som kan ge tillfälliga "skutt" i hastighetsangivelsen.

Därför använder de så att säga den ena som rimlighetskontroll av den andra. Detta är förmodligen också anledningen till att man ibland kan se maxhastigheter som är lägre än medelhastigheten. Då har de högre hastigheterna filtrerats av vägningen mellan den ena och den andra metoden, men den vägningen har givit ett för pessimistiskt värde vid varje enskilt tillfälle, så att när navigatorn sen tittar över en längre sträcka, och därmed tid, kommer den fram till en högre medelhastighet än någon momentan hastighet som den har visat.

I efterhand vet de sen inte vilken av de mot varandra vägda hastigheterna som faktiskt skulle varit högre, och i så fall hur hög, så då gör de inget åt det.

Exakt hur den här rimlighetskontrollen är konstruerad vill de inte berätta, då de anser det vara en affärshemlighet. Det är därför jag bara fick reda på principen.

Garmin anger för övrigt noggrannheten på hastighetsangivelsen under konstant fart i konstant riktning till +/- 0,05 km/h. Hastighetsmätning med GPS har förutsättningar att vara betydligt noggrannare än positioneringen ger sken av. Detta då dels på grund av stödet från dopplereffekten, dels på grund av att det relativa felet mellan en position och en annan vanligtvis är betydligt mindre än det absoluta felet gentemot en känd punkt.

Apersson850: Ja, då verkar vi vara överens om att båda metoderna används men jag återkommer till hur ofta tas sampel oavsett metod?
+/-0.05 km/h måste ju vara inom ett begräsnat hastighetsintervall, där samplen tas tillräckligt ofta för att ge den precisionen, men om de ta så ofta att man kan lova den precsisionen för upp till 300km/h så täcker det ju de flesta landbaserade aktiviteter.
Eller är detta kanske också affarshemligheter som inte är standardiserat av GPS-standrarder?

Thure: Du minns rätt att det har diskuterats men i de trådar jag sökte och fann, där tyckte jag inte det var någon som säkert nog kunde säga hur det var. Det var mest diskussion om "hur brant är brant backe" och att det i praktiken hade mindre betydelse. Men nu pratar jag ingenjörsteoretiskt och då finns en matematisk skillnad som jag också är road av.

/Patik, fortfarande nyfiken

 

[Homann]

Så fasförsjkutning av bärvågen används även på de billiga konsument.GPS:erna?

Jag har noterat att min Garmin Forerunner 305 har ett väldans segt filter för att justera hastigheten, det är säkert mer anpassat för springning än bilfärdning.