NL:Accuracy of GPS data

From OpenStreetMap Wiki
Jump to: navigation, search
Beschikbare talen — Accuracy of GPS data
· Afrikaans · Alemannisch · aragonés · asturianu · azərbaycanca · Bahasa Indonesia · Bahasa Melayu · Bân-lâm-gú · Basa Jawa · Basa Sunda · Baso Minangkabau · bosanski · brezhoneg · català · čeština · corsu · dansk · Deutsch · eesti · English · español · Esperanto · estremeñu · euskara · français · Frysk · Gaeilge · Gàidhlig · galego · Hausa · hrvatski · Igbo · interlingua · Interlingue · isiXhosa · isiZulu · íslenska · italiano · Kiswahili · Kreyòl ayisyen · kréyòl gwadloupéyen · Kurdî · latviešu · Lëtzebuergesch · lietuvių · magyar · Malagasy · Malti · Nederlands · Nedersaksies · norsk bokmål · norsk nynorsk · occitan · Oromoo · oʻzbekcha/ўзбекча · Plattdüütsch · polski · português · română · shqip · slovenčina · slovenščina · Soomaaliga · suomi · svenska · Tagalog · Tiếng Việt · Türkçe · Vahcuengh · vèneto · Wolof · Yorùbá · Zazaki · српски / srpski · беларуская · български · қазақша · македонски · монгол · русский · тоҷикӣ · українська · Ελληνικά · Հայերեն · ქართული · नेपाली · मराठी · हिन्दी · भोजपुरी · অসমীয়া · বাংলা · ਪੰਜਾਬੀ · ગુજરાતી · ଓଡ଼ିଆ · தமிழ் · తెలుగు · ಕನ್ನಡ · മലയാളം · සිංහල · བོད་ཡིག · ไทย · မြန်မာဘာသာ · ລາວ · ភាសាខ្មែរ · ⵜⴰⵎⴰⵣⵉⵖⵜ ⵜⴰⵏⴰⵡⴰⵢⵜ‎ · አማርኛ · 한국어 · 日本語 · 中文(简体)‎ · 中文(繁體)‎ · 吴语 · 粵語 · ייִדיש · עברית · اردو · العربية · پښتو · سنڌي · فارسی · ދިވެހިބަސް
Een goede manier om betrokken te zijn in het project OpenStreetMap is door het uploaden van GNSS (GPS, Galileo of GLONASS) sporen. Opgenomen met uw satellietontvanger of mobiele telefoon, het typische spoor is een opname van uw locatie, elke seconde, of elke meter ("tracelog"). Converteer het naar de indeling GPX als dat niet automatisch voor u werd gedaan. De verzamelde gegevens kunnen worden weergegeven als achtergrond of dunne lijnen of kleine stippen op de kaarteditor. Deze ljinen en stippen kunnen dan worden gebruikt om u te helpen kaartobjecten aan de kaart toe te voegen (zoals wegen en voetpaden), soortgelijk als de sporen van luchtfoto's / satellietafbeeldingen. GPS Satellite NASA art-iif.jpg
  Opnemen   Converteren   Bewerken   Uploaden   Nauwkeurigheid   Reviews van GPS-en ±

De nauwkeurigheid van GPS-gegevens is afhankelijk van vele factoren. Bijvoorbeeld de kwaliteit van de GPS-ontvanger, de positie van de GPS-satellieten op het moment van opnemen van de gegevens, de karakteristieken van de omgeving (gebouwen, bladerdak, valleien, etc) en zelfs het weer. Deze pagina geeft een basis introductie over hoe GPS werkt en beschrijft enkele van de sleutelproblemen in relatie tot de nauwkeurigheid.

Hoe GPS werkt

Het Global Positioning System (GPS) is een satellietnavigatie systeem dat informatie over een locatie verschaft op of nabij het oppervlakte van de aarde. Het bestaat uit een aantal satellieten in een baan boven de aarde. Elke satelliet zendt continu berichten uit die de tijd bevatten waarop het bericht werd verzonden en de positie van de satelliet. Op de grond ontvangt het GPS-apparaat deze berichten en, door de tijd waarop het bericht werd ontvangen te vergelijken (op zijn interne klok) met de tijd waarop het bericht werd verzonden, berekent hij hoe ver hij van elke satelliet is.

Om zijn locatie te kunnen berekenen moet het GPS-apparaat berichten (signalen) ontvangen van ten minste vier satellieten. Denk aan het volgende:

Sphere2-intersect.svg Een GPS-apparaat ontvangt signalen van een aantal satellieten. Laten we ze "Groen", "Rood" en "Paars" noemen. Bij het ontvangen van elk signaal berekent het de afstand tot elke satelliet.

Als het GPS-apparaat slechts een signaal ontvangt van de satelliet "Groen", dan kan het slechts bepalen dat zijn locatie ergens ligt op de bol van alle locaties die op dezelfde afstand van de satelliet "Groen" liggen (zoals weergegeven als de groene bol in het diagram hiernaast).

Denk nu aan het geval dat het GPS-apparaat signalen ontvangt van zowel de satelliet "Groen" als van "Rood". Zoals hiervoor bepaalt het de afstand tot elke satelliet. Als we twee signalen hebben ontvangen kunnen we de plaats van de locatie verkleinen tot die punten waar de twee individuele afstandsbollen elkaar kruisen. Dat betekent dat de locatie ergens op de blauwe cirkel moet liggen, zoals hiernaast weergegeven.

Sphere3-intersect.svg Door een derde satelliet te introduceren kunnen we de plaats van de locatie verder verkleinen tot twee punten (weergegeven als gele punten). Slechts één van deze punten zal op het oppervlakte van de aarde liggen en daarom kunnen we het andere negeren. Met slechts drie satellieten hebben we onze locatie ge-trilaterated (soortgelijk aan driehoeksmeting). In de praktijk is een vierde satelliet nodig om de nauwkeurigheid te verbeteren (in het bijzonder de nauwkeurigheid van de hoogte) wegens fouten bij het meten van de precieze tijd waarop elk signaal werd ontvangen.
Voor meer informatie bekijk deze this video of animatie.

Factoren die de nauwkeurigheid beïnvloeden

Gelet op de basis begrippen van hoe GPS werkt, beschrijft dit gedeelte enkele van de sleutelproblemen die effecten hebben op de nauwkeurigheid van GPS. Deze omvatten:

  • De GPS-ontvanger (kwaliteit);
  • de positie van de satellieten op het moment dat de opname werd gemaakt;
  • de karakteristieken van het omliggende landschap; en
  • het weer.

GPS-ontvanger

Er zijn vele GPS-apparaten die u kunt gebruiken om logs van sporen op te nemen. Dit gaat van daarvoor bestemde GPS-loggers tot smartphones met ingebouwde GPS, en alles daartussen. Zoals u al kon verwachten kan de kwaliteit van de GPS-ontvanger de nauwkeurigheid van uw opgenomen logs van sporen enorm beïnvloeden. De volgende gebieden zijn daarin van bijzonder belang.

  1. Antenne
    Vanzelfsprekend is een goede antenne vereist om de inkomende berichten van de GPS-satellieten te detecteren. De sterkte van een GPS-signaal wordt vaak uitgedrukt in decibellen per één milliwatt (dBm). Door het tijdverloop gedurende de tijd dat de signalen de 22.200km vanaf de satelliet tot aan de oppervlakte van de aarde hebben afgelegd, is het signaal is gewoonlijk zo zwak als -125dBm tot en met -130dBm, zelfs in een heldere open lucht. In gebouwde stedelijke gebieden of onder een bladerdak kan het signaal terugvallen tot wel -150dBm (hoe groter de negatieve waarde, hoe zwakker het signaal). Op dat niveau zouden sommige GPS-apparaten moeten vechten om een signaal te krijgen (maar zouden het volgen van het spoor kunnen voortzetten als eerst een signaal werd verkregen in de open lucht). Een goede hoog sensitieve GPS-ontvanger kan signalen tot onder −155 dBm nodig hebben en het volgen van het spoor kan worden voortgezet tot niveaus die in de buurt komen van −165 dBm.
  2. Aantal kanalen
    Zoals beschreven in het gedeelte #Hoe GPS werkt hierboven, geeft een systeem met 3 satellieten, in theorie, alle gegevens die u nodig hebt om een redelijke nauwkeurige locatie te kunnen berekenen. Echter, afwijkingen in tijd zorgen er voor dat deze theorie terug kan naar de boeken. In de praktijk moeten signalen van ten minste vier satellieten worden ontvangen om fouten te kunnen corrigeren. Hoe meer hoe beter. Alhoewel vroegere GPS-ontvangers waren beperkt in het aantal satellieten die zij tegelijkertijd konden volgen, hebben moderne GPS-ontvangers genoeg "kanalen om op te sporen" om alle satellieten die in beeld zijn te volgen. Meer kanalen zijn echter nog steeds handig om de tijd te verkleinen die nodig is om een initiële fix te krijgen (koude start) en om het energieverbruik te verkleinen. Voor meer om door te lezen bekijk dit.
  3. Algoritmes voor positie
    de ontvanger berekent eerst de tijd die het signaal nodig heeft gehad om aan te komen om de afstand te berekenen die elke satelliet verwijderd is van de GPS-ontvanger. Hij doet dit door het verschil te nemen tussen de tijd waarop het signaal werd verzonden (deze tijd is opgenomen in het bericht van het signaal) en de tijd waarop het signaal werd ontvangen (door een interne klok te gebruiken). Omdat het signaal reist met de snelheid van het licht, komt zelfs een foutmarge van 0,001 seconde overeen met een afwijking tot 300km van de nauwkeurigheid van de berekende afstand! Men zou een atoomklok nodig hebben om fit foutniveau te verkleinen tot in meters. Dit is echter niet alleen onpraktisch voor GPS-ontvangers voor consumenten, de GPS-satellieten zijn slechts nauwkeurig tot op ongeveer 10 nanoseconden (in welke tijd een signaal 3m zou afleggen). Het is dus precies om die reden waarom minimaal vier satellieten zijn vereist. De extra satelliet(en) zijn nodig om de fout te kunnen corrigeren. Alhoewel dit slechts in uitzonderlijke gevallen wordt gepubliceerd, is het daarom belangrijk dat uw GPS-ontvanger goede algoritmes voor het corrigeren van fouten bevat.


Positie van satellieten

Druk op ESC om de animatie te stoppen.

Zoals hierboven al opgemerkt geldt in het algemeen dat hoe meer satellieten worden gebruikt bij de berekening van uw positie, hoe groter de mate van nauwkeurigheid. Omdat de GPS-satellieten in een baan rondom de aarde vliegen, zal het aantal satellieten dat in beeld is (onder optimale condities) natuurlijk fluctueren. Dit kan worden bekeken in de animatie aan de rechterkant. Vanzelfsprekend ligt de positie van de satellieten compleet buiten onze controle, hoewel het wel waard is om te herkennen dat het een factor is die de nauwkeurigheid beïnvloedt. Dit is, bijvoorbeeld, één van de vele redenen waarom twee GPS-sporen die op verschillende dagen zijn opgenomen zullen verschillen. Als u er de tijd voor heeft kan het het waard zijn om een spoor tweemaal (of meer) op te nemen de het gemiddelde van de resultaten te nemen.

Sommige GPS-ontvangers kunnen het aantal satellieten dat momenteel in beeld is weergeven en hun posities op een type radardiagram. Op sommige ontvangers kan dit prominent worden gevonden in de standaard menu's, op andere is het echter binnen een "verborgen" of "debug"-menu. helaas is het met meer dan honderden beschikbare GPS-ontvangers onmogelijk om documentatie voor alle apparaten te geven - bekijk de handleiding die bij uw apparaat hoort of probeer online te zoeken. App's voor smartphones met deze mogelijkheid voor deze "satellietweergave" zijn weergegeven in de tabel met mogelijkheden voor monitoren voor op beide iOS en Android gebaseerde telefoons.

Bekijk ook het gedeelte over ingesloten ruimtes hieronder.

Uw locatie

Zwakker signaal door reflecties

Fout door reflecties en schaduw onder bladerdak.

GPS vereist een directe zichtlijn tussen de ontvanger en de satelliet. Wanneer er een object op het direct pad ligt zal de nauwkeurigheid verkleinen door reflecties en verzwakking van het signaal. Dit is in het bijzonder problematisch in stedelijke omgevingen, in valleien en op flanken van heuvels/bergen. In alle drie situaties zijn de objecten (gebouwen en Aarde zelf) substantieel genoeg om het GPS-signalen volledig te blokkeren. Als zwakke signalen worden ontvangen kunnen zij zijn gereflecteerd vanaf gebouwen en het omliggende landschap. Reflecties genereren multi-pad signalen die met een kleine tijdsvertraging bij de ontvanger arriveren. Dit resulteert in een onnauwkeurig berekende positie.

Zelfs wanneer het object minder substantieel is (bladerdak, dak van auto, uw lichaam), kunnen er nog steeds reflectie en verzwakking van de signalen optreden. Dit kan soms worden bekeken bij het weergeven van uw opgenomen logs van GPS-sporen bovenop een luchtfoto. In de afbeelding rechts volgt de ware positie van het voetpad het beschaduwde gebied in het bos. Als de GPS-ontvanger echter het bos betreedt (lopend van oost naar west) zien we dat reflecties er voor zorgen dat het opgenomen spoor niet correct licht opschuift naar het zuiden.

In het algemeen geldt: hoe hoger de antenne is vastgemaakt, hoe beter de ontvangst. Goede posities zijn onder meer de schouderband of de bovenste zak van een rugzak, gemonteerd bovenop een fietshelm, of een dakantenne op de auto.

Ingesloten ruimten

Dicht geclusterde satellieten kunnen grote fouten geven.
Een verspreide set satellieten verbetert de nauwkeurigheid.

De aanwezigheid in een omsloten ruimte, zoals een vallei met steile wanden of een stedelijke omgeving met hoogbouw, verkleint het zichtbare gebied van de lucht voor de GPS-ontvanger. Dat veroorzaakt twee problemen. Ten eerste reduceert het het aantal satellieten dat in de directe zichtlijn van de ontvanger staat, en breekt dus de regel "hoe meer hoe beter", zoals hierboven beschreven. Ten tweede verhindert het het ontvangen van GPS-signalen vanuit een verspreide set satellieten door het GPS-apparaat - dat is, de gebruikte satellieten voor het berekenen van uw locatie zijn geclusterd in een klein deel van de lucht.

Veel geclusterde satellieten kunnen resulteren in grote positionele fouten, tot wel enkele honderden meters. Hoewel er weinig is te doen aan het verbeteren van de situatie in omsloten ruimten, is het het waard een oogje te houden op uw GPS-apparaat zodat u ziet wanneer de kwaliteit van het signaal terugloopt. Zoek naar een diagram "satellite view" (zoals weergegeven in de afbeelding rechts) op uw apparaat.

Voor meer informatie, of als uw apparaat ook een "DOP Value" ondersteunt, wilt u misschien PDOP lezen.

Problemen met GPS-ontvangst oplossen

In voertuigen

Als u het opnemen van een spoor vanuit een voertuig plant, zorg dan voor een zeer goede fix vóórdat u instapt. Dit geldt met name voor voor nieuwere treinen, waar u anders misschien helemaal geen fix krijgt.

Wanneer weet u of de ontvangst goed is?

Een 3D-fix is niet een voldoende criterium van kwaliteit. De PDOP is een indicatie van de precisie van de meting van de GPS (Position Dilution of Precision). Indien die hoger is dan 6 kunt u dat beschouwen als dat u geen goede fix hebt. Onder 4 is het goed genoeg voor volgen van sporen voor OSM. Minder dan 2 betekent dat u een bijzonder goede fix heeft. De kwaliteit van de DOP is afhankelijk van de capaciteit van de GPS om het satellietsignaal te corrigeren. U kunt een goede DOP hebben met slechts een 2D-fix.

Zie ook

Externe links