3D poloha GPS přijímače vs počet družic

Vše co se týká železa značky Garmin.

3D poloha GPS přijímače vs počet družic

Odeslatod Path » 16.05.11 14:48 (Po)

Za poslední tři týdny mě celkem čtyři lidé přesvědčovali, že pro výpočet polohy GPS přijímače v prostoru bohatě postačují tři družice. Že jedním z nich byl zahraniční novinář, který píše o outdoorových a fitnes navigacích, no budiž. Ale že je o tom skálopevně přesvědčen i člověk, který přednáší informatiku na VŠ (budu korektní a VŠ nebudu jmenovat), to už je dost i na mě. O nic by asi nešlo, kdyby "podle jeho slov" z těchto základů studenty nezkoušel. Křivdy se zpětně asi nenapraví, ale do budoucna je tato persona s problematikou už dostatečně obeznámena.

Věřím, že uživatelé na path.cz jsou dostatečně informovaní, alespoň o základních principech dálkoměrného měření a nebudou tento výše zmiňovaný blud nikde šířit. Pro jistotu připomínám, že pro určení polohy v prostoru (3 neznámé = souřadnice antény přijímače X, Y, Z) je zapotřebí měření ze čtyř družic. Čtvrtou neznámou je rozdíl času družic a přijímače. Čtyři neznámé = čtyři rovnice = čtyři měření = čtyři družice.

Navíc připomenu, že GPS přijímač nezobrazuje polohu své antény, ale odhadovanou polohu antény. Stejně tak nezobrazuje přesnost měření, ale odhad přesnosti měření. To je jedna z dalších mýlek.

A ještě jedna perlička... Jeden z těch čtyřech se mě snažil navíc přesvědčit, že má v GPS přijímači atomové hodiny (Dakota). Vězte tedy, že krystal, který ve vašich hodinách GPS přijímače osciluje, je křemík. Pokud ale máte nějakou opravdu speciální edici GPS přijímače s atomovými hodinami, např. odněkud ze Saúdské Arábie, myslete na mě v dědickém řízení. 8)

Nemívám ve zvyku tímto způsobem poukazovat na neznalost základů měření polohy, ostatně nikdo učený z nebe nespadl a já sám nevím a neznám tisíce jiných věcí. Tři z nich (matematicky na to šli správně) se ale nepochopitelně chtěli za každou cenu sázet a možná tak někoho ušetřím od zbytečného zklamání.

Měl jsem v úmyslu znovu probrat základy určení polohy, ale mám teď rozepsáno daleko zajímavější čtení a o samotném systému GPS se toho po internetu povaluje už tak dost. Diskuze otevřena.
Obrázek uživatele
Path
Site Admin
 
Příspěvků: 3406
Registrace: 15.05.07 23:15 (Út)

Re: 3D poloha GPS přijímače vs počet družic

Odeslatod Garmin OC Letňany » 16.05.11 23:33 (Po)

Standa Bureš - vedoucí prodejny
letnany@garmin.cz
Facebook
Obrázek uživatele
Garmin OC Letňany
VIP
 
Příspěvků: 369
Registrace: 28.07.10 14:52 (St)

Re: 3D poloha GPS přijímače vs počet družic

Odeslatod Path » 17.05.11 0:04 (Út)

Když už bych doporučoval, pak něco více čtivějšího (na wiki je to až moc obecně)

V českém jazyce např. Družicové navigační a polohové systémy od Petra Rapanta (PDF)
V anglickém jazyce např. Basics of the GPS Technique od Geoffreye Blewitta (PDF)

Myslím, že Rapant je dobrý start pro každého uživatele. Je to napsáno velmi čtivě. Dokonce si troufám tvrdit, že se jedná o nejucelenější informace o GPS systému pro laickou i odbornou veřejnost.
Obrázek uživatele
Path
Site Admin
 
Příspěvků: 3406
Registrace: 15.05.07 23:15 (Út)

Re: 3D poloha GPS přijímače vs počet družic

Odeslatod Monoid » 17.05.11 16:05 (Út)

Path napsal:Za poslední tři týdny mě celkem čtyři lidé přesvědčovali, že pro výpočet polohy GPS přijímače v prostoru bohatě postačují tři družice.


Maji pravdu, ovsem ma to maly hacek. Musite znat aktualni vysku. :) Tu muzete znat z predchozich mereni, z vyskomeru, digitalniho modelu terenu a znalosti predchozi pozice a rychlosti a smeru.... Pak se (zjednodusene receno) pocita XY pozice a cas. Proste misto 4 neznamych jsou pouze 3 a staci 3 druzice.
Monoid
 
Příspěvků: 215
Registrace: 15.04.08 9:25 (Út)

Re: 3D poloha GPS přijímače vs počet družic

Odeslatod Path » 18.05.11 13:57 (St)

Ale no tak... GPS přijímač počítá polohu kontinuálně a vždy se opírá o nová měření. Výška z DEM, nebo výškoměru... to už se bavíme o aplikaci a ne o GPS přijímači.
Obrázek uživatele
Path
Site Admin
 
Příspěvků: 3406
Registrace: 15.05.07 23:15 (Út)

Re: 3D poloha GPS přijímače vs počet družic

Odeslatod zhrd » 18.05.11 18:51 (St)

Jj, mělo by se říci, že se jedná o počet družic při jednorázovém měření. Když budu měřit dost dlouho, tak mi bude stačit i jedna družice.
Taky by se mělo říct, o jaké přenosti polohy se bavíme. I když přijmu (jednorázově) signál jen jedné družice, tak už mám představu o své poloze - jsem na té části Země, 'ozářené' tou družicí (teda za předpokladu, že nejsem v raketoplánu). A když si teda řeknu, že odhad mé polohy je tam, kde zemský povrch protíná spojnice družice a středu Země, tak vím svou polohu s chybou maximálně 8,5 tisíce kilometrů. Což je sice ve vzdálenosti hodně, ale v čase (28 ms) docela dobré pro časovou synchronizaci hodin přijímače, protože pak již totiz dokáži poměrně přesně určit polohy družic pro úspěšný příjem jejich signálu.
Zase na druhou stranu ani čtyři družice nejsou zárukou kdovíjak přesné polohy - stačí, aby byly dvě družice dostatečně blízko sebe nebo aby signál jedné družice byl postižen velkou ionosférickou refrakcí či vícecestným šířením a chyba polohy může být stovky metrů.
Zkrátka, myslím si, že zcela korektně můžeme říct tak akorát to, že pro jednorázové určení polohy se smysluplnou přesností potřebujeme MINIMÁLNĚ čtyři družice.
zhrd
 
Příspěvků: 105
Registrace: 08.04.08 7:15 (Út)

Re: 3D poloha GPS přijímače vs počet družic

Odeslatod Path » 18.05.11 21:34 (St)

Ano, určitě jsem měl slovo MINIMÁLNĚ uvést. Ostatně, při měření polohy hrají roli i další faktory, které se často opomíjejí (viz Dodatek: Zdroje chyb měření v systému GPS), ale pro objasnění základního principu se obvykle zanedbávají.
Obrázek uživatele
Path
Site Admin
 
Příspěvků: 3406
Registrace: 15.05.07 23:15 (Út)

Re: 3D poloha GPS přijímače vs počet družic

Odeslatod Anders » 20.05.11 15:05 (Pá)

Pěkně shrnuto, jen věta "Vězte tedy, že krystal, který ve vašich hodinách GPS přijímače osciluje, je křemík." by mela znít takto:
"Vězte tedy, že krystal, který ve vašich hodinách GPS přijímače osciluje, je z křemene." nikoli z křemíku :)
Zumo 500, Zumo 660, eTrex Vista Cx, Nuvi 200, Nuvi 255W as 465, Nuvi 3790LMT as 3490LMT, Mobile XT(Symbian), Viago(Android), StreetPilot(Android)
Anders
 
Příspěvků: 308
Registrace: 24.05.10 15:01 (Po)

Re: 3D poloha GPS přijímače vs počet družic

Odeslatod Path » 20.05.11 15:52 (Pá)

Kdysi nás učili o kmitání krystalu křemíku, ale nejsem žádný specialista na materiálové inženýrství, chemii, a už vůbec ne na výrobu monokrystalů, takže budiž.
Obrázek uživatele
Path
Site Admin
 
Příspěvků: 3406
Registrace: 15.05.07 23:15 (Út)

Re: 3D poloha GPS přijímače vs počet družic

Odeslatod Monoid » 25.05.11 18:45 (St)

Path napsal:Ale no tak... GPS přijímač počítá polohu kontinuálně a vždy se opírá o nová měření. Výška z DEM, nebo výškoměru... to už se bavíme o aplikaci a ne o GPS přijímači.


Budeme-li mluvit o SIRF III, tak kdyz jsme v kontinualnim mereni, tak pokud se pocet satelitu snizi na 3, tak cip zafixuje polohu a v klidu pokracuje s tremi satelity. (Jde, myslim, o konfigurovatelnou vlastnost cipu, takze to nemusi platit ve vsech GPS pristrojich a muze asi zalezet i na verzi firmware cipu ...)

Tato strategie funguje dobre, pokud se prilis nemeni vyska.

Ja souhlasim s tvym tvrzenim, ze jsou potreba minimalne 4 satelity. Jen jsem chtel upozornit na specifickou situaci, kdy je vyska znama (z predchozich mereni) a nemeni se. Pak vse zcela korektne zvladne GPS cip i s 3mi satelity, protoze ma pouze 3 nezname (x,y a cas).

Jinak existuji GPS cipy, ktere maji vstup pro pomocna cidla (gyroskop, rychlomer, a mozna i dalsi), takze tve tvrzeni, ze vyskomer, DEM atd. jsou zalezitosti aplikacniho software a ne GPS neni uplne pravda. Jasne, zatim jde o maly segment GPS trhu, ale k te integraci cidel to speje. Vyuziti dalsich mereni zpresni presnost urceni polohy v obtiznejsich podminkach. Treba prave, kdyz jsou docasne k dispozici jen 3 satelity nebo i mene. A zpresni se urceni polohy i za beznych podminek.

Treba zrovna u autonavigaci maji dalsi cidla vyuziti. I v turistickych pristrojich by vyuziti dalsich cidel (zejmena barometrickeho vyskomeru, nebo i kompasu a akcelerometru) zpresnila urceni polohy. Zejmena pri zhorsenych prijmovych podminkach (mene druzic, multipath).
Monoid
 
Příspěvků: 215
Registrace: 15.04.08 9:25 (Út)

Další

Zpět na Garmin: GPS přijímače

Kdo je online

Online uživatelé v tomto fóru: CommonCrawl [Bot] a 10 návštevníků.