Unsicherheit/Fehler von GPS?

[ichbinsisyphos]

Ich frag mich, wie sich der Fehler in der GPS-Positionsbestimmung im Detail auswirkt. Ursachen liegen zB in der nicht beliebig genauen Zeitmessung und der nicht exakt bestimmten Position der Satelliten.

Die Zeitmessung führt zu einer echten Unsicherheit, andere Faktoren eher zu einem systematischen Fehler. Fehler halt ich für weniger schlimm, solange ich mich drauf verlassen kann, dass die Position relativ zum Startpunkt genau genug bleibt, wenn der Fehler also konstant bleibt.

Kann ich mich drauf verlassen, dass GPS wenn es auch nicht perfekt genau die Koordinaten angibt, aber zumindest immer die selben Koordinaten liefert wenn das Ding still steht? Oder besteht die Gefahr dass ein Roboter nach Minuten im Stillstand aufeinmal der Meinung ist, er müsste in einem gemeingefährlichen Manöver 5m zur Seite springen, weil er andere Koordinaten bekommt?

[damfino]

Hallo,
ich kämpfe schon länger mit GPS im Roboter herum, wenn der Empfang stabil ist eine tolle Sache, wenn nicht eine Katastrophe...
1) Genauigkeit typisch 10m, normalerweise 5m, wenn EGNOS empfangen wird 2m. Kenne aber kein Modul dass meldet ob EGNOS empfangen wird oder nicht. Der Satellit ist knapp über dem Horizont im Süden, also geht auf einer Nordseite schon mal nichts.
2) die Umgebung wirkt sich stark auf den Empfang aus, durch reflektierte Signale kommt schon mal eine ganz andere Position raus.
3) Die Koordinaten springen wenn der Robi um eine Ecke fährt und dadurch andere Satelliten empfängt, oder generell auf andere Satelliten umschaltet. Das könnte man zwar abfragen, sehe aber keinen praktischen Nutzen.
4) Je nach Tageszeit/Wetter ist der Empfang unterschiedlich, ohne EGNOS verschieben sich die Koordinaten schön gleichmäßig um ein paar Meter. Kann eine Stunde später genau in die andere Richtung verschoben sein.
5) HDOP sagt ziemlich nichts aus, es kann aus oben genannten Gründen vorkommen dass der Empfang perfekt ist, aber durch Ionospährenstörung oder einfach eine Mauer auf der Seite alles um 5m verschoben ist.

Im Stillstand kann man die Koordinaten mitteln und so auf genaue Werte kommen, während der Fahrt springt es schon mal um 5m, und das garantiert an einer Stelle wo es die Navigation massiv stört....

LG!

[ichbinsisyphos]

... während der Fahrt springt es schon mal um 5m, und das garantiert an einer Stelle wo es die Navigation massiv stört ...Das ist aber schlecht. Kennst du vieleicht irgendwelche Seiten/Dokumente die sich mal mit der Frage auseinandersetzen wie man trotzdem eine möglichst gute Positionsbestimmung erhalten kann, alle Sensoren die so üblicherweise verwendet werden kombiniert?

Trägheitsnavigation geht nur über kurze Zeiträume gut, muss regelmäßig durch absolute Koordinaten aufgefrischt werden. Aber ich frag mich, was es für einen Sinn macht, da Koordinaten zu verwenden, die selbst 10m daneben liegen können.

Für das Herumspringen der Werte hilft wahrscheinlich ein Tiefpass, auch in Bewegung.

[EZ81]

Kann ich mich drauf verlassen, dass GPS wenn es auch nicht perfekt genau die Koordinaten angibt, aber zumindest immer die selben Koordinaten liefert wenn das Ding still steht?

Nein, kannst Du leider nicht. Das Problem sind Reflexionen an Häusern etc., deren Wirkung eher chaotisch und nicht berechenbar ist.

Wenn Du keine Angst vor Mathe hast, findest du mit den Wörtern Kalman Filter, Odometry, GPS wahrscheinlich zig Paper zum Thema Kombination verschiedener Sensoren.

[ichbinsisyphos]

Ah, da gibts wirklich jede Menge Arbeiten dazu, sogar meist öffentlich zugänglich.

[damfino]

Aber ich frag mich, was es für einen Sinn macht, da Koordinaten zu verwenden, die selbst 10m daneben liegen können.

Ganz einfach: GPS liefert unabhängig von anderen Sensoren absolute Koordinaten. Das größte Problem bei einer Positionsbestimmung ist das des "Kidnapped Robot" http://de.wikipedia.org/wiki/Lokalisierung_%28Robotik%29 das man mit GPS lösen kann.

Um GPS Werte zu verbessern kann man diese Lösung verwenden: http://de.wikipedia.org/wiki/Methode_der_kleinsten_Quadrate
Hat bei mir nicht funktioniert, bei einem Modellflugzeug aber schon. Grund ist dass die Messpunkte beim Flugzeug aufgrund der hohen Geschwindigkeit weit genug auseinander sind.
Ich hab eine einfache Methode, indem nur Werte zulässig sind die <2m von der letzen Messung entfernt sind. So übergeht man zumindest 1 Sprung, bei 2 falschen Werten wirds aber die falsche Postion.

Was genau willst Du mit GPS messen?

LG!

[ichbinsisyphos]

Was genau willst Du mit GPS messen?Position eines möglichst autonom fliegenden Quadcopters. Während dem Flug denke ich ist GPS eh ausreichend, kritisch ist da mehr das Einhalten einer minimalen und maximalen Flughöhe. Aber ich kann ihn sicher nicht autonom landen lassen, wenn er den Startpunkt nur auf 10m genau wieder findet ;)

[damfino]

Für die minimale Flughöhe geht vielleicht ein Ultraschallsensor, die SRF02 sind klein und gehen 5-6m weit. Für maximale Flughöhe genügt GPS, wird ja kaum in die Stratosphäre hochschießen ;)
Autonome Landungen können funktionieren: einige Meter über dem Boden ist der Empfang besser, wenn es dann im Sinkflug Sprünge gibt kann man diese ignorieren. Ein Quadrokopter hat ja meistens auch Beschleunigungssensoren, damit kann man die letzten Meter abdecken.
Oder einfach nur auf großen Flächen autonom landen lassen:)

LG!