NL:Accuracy of GPS data

Een goede manier om betrokken te zijn in het project OpenStreetMap is door het uploaden van GNSS (GPS, Galileo, GLONASS, Beidou/COMPASS, etc.) 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.

	Opnemen van GPS-sporen		Converteren naar GPX		Bewerken		Uploaden		Nauwkeurigheid		Reviews van GPS-en
De nauwkeurigheid van GNSS-gegevens is afhankelijk van vele factoren. Bijvoorbeeld de kwaliteit van de GNSS-ontvanger, de positie van de GNSS-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 GNSS werkt en beschrijft enkele van de sleutelproblemen in relatie tot de nauwkeurigheid. Hoe GNSS werkt In de afgelopen jaren waren de termen GNSS (Global Navigation Satellite System) en GPS (Global Positioning System) in essentie uitwisselbaar in het bespreken van "nauwkeurigheid van GPS". Het GPS-systeem van de Verneigde Staten was het eerste beschikbare GNSS-systeem voor gebruikers. In recente jaren zijn veel aanvullende GNSS-systemen wereldwijd live gegaan (GLONASS, QZSS, Beidou, Galileo, en nog vele andere), en vele apparaten kunnen meerdere GNSS-systemen tegelijkertijd gebruiken om bedekking en nauwkeurigheid te verbeteren. Datgezegd hebbende is het belangrijk in elke moderne bespreking van de nauwkeurigheid van deze apparaten te spreken over de overall GNSS-nauwkeurigheid. GPS (enkele van de pagina's die koppelen naar deze pagina, zijn specifiek bedoeld om te kopellen naar dit gedeelte: special:whatlinkshere/accuracy_of_GPS_data) 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: 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. 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 video of animatie. Factoren die de nauwkeurigheid beïnvloeden Gelet op de basis begrippen van hoe GNSS werkt, beschrijft dit gedeelte enkele van de sleutelproblemen die effecten hebben op de nauwkeurigheid van GNSS. Deze omvatten: De GNSS-ontvanger (kwaliteit); de positie van de satellieten op het moment dat de opname werd gemaakt; de karakteristieken van het omliggende landschap; en het weer. GNSS-ontvanger Er zijn vele GNSS-apparaten die u kunt gebruiken om logs van sporen op te nemen. Dit gaat van daarvoor bestemde GPS-loggers tot smartphones met ingebouwde GNSS, en alles daartussen. Zoals u al kon verwachten kan de kwaliteit van de GNSS-ontvanger de nauwkeurigheid van uw opgenomen logs van sporen enorm beïnvloeden. De volgende gebieden zijn daarin van bijzonder belang. GNSS-systemen die het apparaat kan ontvangen Veel moderne apparaten zij in staat om verscheidene systemen van GNSS tegelijkertijd te ontvangen. GPS was het eerste beschikbare systeem, maar vandaag de dag zijn er veel systemen. Dit omvat GPS, Galileo, QZSS, Beidou, enzovoort. Hoe meer systemen een apparaat kan ontvangen, hoe beter het in staat zal zijn positie en sproen op te nemen. GNSS-frequentiebanden die het apparaat kan ontvangen Historisch waren GNSS-ontvangers voor gerbuikers alleen in staat te ontvangen wat bekend staat als de Upper L-Band, in het 1500 MHz-bereik.[1][2] In de Upper-L Band heeft GPS het L1 signaal, Galileo heeft E1 en GLONASS heeft G1. De meeste GNSS-ontvangers die alleen de Upper-L Band ontvangen zullen over het algemeen een nauwkeurigheid van ongeveer 3 meter hebben. Echter, sommige, nieuw op d emarkt verschenen, GNSS-ontvangers kunnen de nieuwste GNSS-signalen afhandelen van de Lower-L Band, weergegeven door L5 in GPS, G3 in GLONASS en E5a en E5b in Galileo. Deze nieuwste signalen worden uitgezonden in het bereik 1100-1200 MHz; zij dringen makkelijker door in structuren, en zijn minde rgevoielig voor reflecties; plus, een aanvullende band maakt het mogelijk atmosferische effecten te corrigeren. In staat zijn om beide banden te ontvangen in een GNSS-apparaat is een groot voordeel, en apparaten die dat doen spreken van een nauwkeurigheid van wel 30 centimeter (in plaats van de oudere 3 meter). Naar GNSS-apparaten die dit doen wordt bijna altijd verwezen als "Dual band GPS" of "Dual band GNSS". Wanneer u van plan bent een apparaat te gebruiken voor het opnemen van GNSS/GPX-sporen, zal het kopen van een dual band-apparaat, indien mogelijk, een significante mogelijkheid voor hogere nauwkeurigheid verschaffen. Antenne Vanzelfsprekend is een goede antenne vereist om de inkomende berichten van de GNSS-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. Aantal tegelijkerijd te ontvangen GNSS-kanalen Zoals beschreven in het gedeelte #GPS 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. 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 GNSS-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 GNSS-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 GNSS-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 GNSS-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. Efemeriden De precieze banen van verschoillende GNSS-satellieten worden vaak gepubliceerd in tabellen, genaamd efemeriden (enkelvoud efemeride, Grieks voor 'journaal') en door het gebruiken van gespecialiseerde software kan enigszins de systematiek corrigeren, tegengesteld aan de willekeurige fouten die aanwezig zijn in sporen. 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 Reliability of OSM coordinates Test the accuracy of GPS devices Precision of coordinates GPS Dead Zone – een rapport over problemen in een specifiek gebied Externe links Error analysis for the Global Positioning System