Nauwkeurigheid GPS bij lage snelheid

[All4Fun]

Hoe komt het dat bij lage snelheden, bochtige stukken het GPS-pad grote afwijkingen zijn en dat bij hogere snelheden (vanaf zo'n 15-20 km/h) het GPS-pad strak de route volgt zonder van die rare zijstappen?
Zit bovenstaande in het GPS systeem, heeft het systeem tijd nodig en is daardoor eigenlijk niet geschikt voor lage snelheden?

[ThaSingleTrackMastah]

Ik denk dat het aan de zoekfunctie vh forum ligt.
Maar idd, lage snelheid en veel korte bochtjes zijn lastig voor een GPS.
Vooral onder een (nat) bladerdek.
Snel rechtuit (snelweg) gaat goed.

[Willem Altes]

Welke GPS heb je? Het systeem zelf zal nauwkeuriger zijn als je langzaam gaat en liefst elk punt 10x (of meer) meet. Er zijn echter fiets GPS-en die pas een meting opslaan als je beweegt.

Wel valt als je stilstaat pas goed op dat de GPS beweegt..

[ThaSingleTrackMastah]

Nee. stilstaan is het ultieme langzaam.
En dan krijg je een spaghetti.
Wel kan je die spaghetti uitmiddeleb (waypoint averaging) om zo een gemiddelde te krijgen dat vrij nauwkeurig je positie weergeeft.

Meer punten opslaan is alleen beter als die punten ook nauwkeurig zijn

[All4Fun]

Dit effect heeft zowel mijn Nokia 8.1 als mijn Columbus, beide hebben GNSS ontvangers.
Als ik het NMEA log van de Columbus bekijk ziet hij vaak zo'n 20 satellieten met een nauwkeurigheid van 0,8 meter.
Die 0,8 meter geloof ik wel, op snelheid kan je gewoon zien aan welke zijde ik b.v. een waterplas passeer of dat ik even van de lijn afwijk omdat ik iemand inhaal.
Maar wordt de snelheid laag of krijg je een snelle opeenvolging van krappe bochten dan wordt deze nauwkeurigheid knap minder.

De Nokia is eigenlijk ook heel nauwkeurig (mogelijk door het extra kompas), geen rare uitstapjes, alleen heeft hij meer last van drift, ik denk max. zo'n 5 meter onder goede omstandigheden.

Nog een gedachtegang, zou het type bestand nog invloed kunnen hebben?
De Columbus kan CSV, GPX en NMEA schrijven, in de NMEA staat wel heel info, maar dat hoeft het niet nauwkeuriger te maken natuurlijk.

Maar misschien zijn deze ontvangers niet geschikt voor het registeren van snel van richting variërende bewegingen die je op mtb kan creëren.

[ThaSingleTrackMastah]

Zou raar zijn als er in een ander type bestand ineens minder nauwkeurige waarden worden weggeschreven.

[openkaart]

Hoe komt het dat bij lage snelheden, bochtige stukken het GPS-pad grote afwijkingen zijn en dat bij hogere snelheden (vanaf zo'n 15-20 km/h) het GPS-pad strak de route volgt zonder van die rare zijstappen?

Het begint ermee dat als het bochtig is, dan kan het ook zijn dat er niet vaak genoeg een trackpunt wordt opgeslagen (hangt van je software-instellingen af), fouten vallen dan sneller omdat de "vorm" van de track zichtbaar niet klopt met wat je verwacht.

Daarnaast zie je -zoals hierboven gezegd- als je stilstaat de "ruis" in het systeem, oa door atmosferische storingen die ervoor zorgt dat je locatie steeds een paar meter verspringt (dat komt nog bovenop de door de gps berekende miswijzing obv de constellatie van de op dat moment beschikbare satelieten).

Als je 18 km/u rijdt in een rechte lijn en elke seconde een trackpunt registreert (het hoogste interval in de meeste toepassingen) dan ligt elk volgend trackpunt 5 meter verder (18km/u = 5m/s). Op die 5 meter valt 1 meter ruis veel minder in je track op dan als je 7,2 km/ rijdt ( 2 meter per seconde). Die onnauwkeurigheid in dat laatste geval is meestal kleiner dan de onnauwkeurigheid in de referentie waarop je je track plot. Veel paden op kaarten liggen ook niet op de goede plek, zeker bij mtb-paden die op luchtfoto's niet goed te zien zijn.

Als je een achtergrond hebt waar je zeker weet dat het pad goed ligt dan worden uitspraken over nauwkeurigheid interessanter. En nog meer als je meerdere rondjes achter elkaar over hetzelfde paadje doet. Hier een voorbeeldje van herhaalde opname met twee verschillende toestellen op het stuur (etrex en een telefoon die op papier het minder zou moeten doen dan mijn andere telefoons, maar in de praktijk vrij consistent betere resultaten levert dan mijn andere telefoons of gps-en )



Elk lijntje apart ziet er -op een gewone kaart- op zichzelf wel "nauwkeurig" uit, maar op een goede referentie-achtergrond zoals hier en met herhaalde metingen zie je toch dat er wel verschillen zijn.

Zit bovenstaande in het GPS systeem, heeft het systeem tijd nodig en is daardoor eigenlijk niet geschikt voor lage snelheden?

Voor zover ik weet berekent een gps primair je locatie op een bepaald moment en is de berekende snelheid vervolgens een afgeleide van de afstand tussen locatiebepaling A vs B / de tijd.

Je ziet in het standaard gpx-schema ( https://www.topografix.com/GPX/1/1/ ) dan ook op het niveau van trackpoints geen variabele voor snelheid of afstand. Je ziet dat soms we in de metadata (in een extensie) als samenvatting van het hele gpx-bestand.

Heb me laten vertellen door iemand die er meer van weet dan ik dat de afstands- en snelheidsregistratie door je wielsensor daar in die metadata worden opgeslagen, maar dat die niet van invloed zijn op de locaties van je trackpoints.
Dus als je een programma de afstand van je track op reguliere wijze laat berekenen (optellen van de afstanden tussen de trackpoints) zal daar iets anders uitkomen dan de afstand in de metadata.
Maar misschien kan @JaVaWa door nog iets op corrigeren / aanvullen?

[38x10]

Hangt volgens mij ook nogal af van het algoritme dat gebruikt wordt. Als ik mijn edge 530 gebruik tijdens hikes en mijn vrouw haar Forerunner 200-nogwat, dan wijken de geregistreerde afstanden soms behoorlijk af (ik vermoed dat die van de Forerunner dichter bij de waarheid liggen). Als we samen gaan fietsen, dan komen de afstanden keurig overeen.
Snelheid kan een GPS rechtstreeks bepalen dmv het doppler effect dat zichtbaar is in de draag (carrier) frequentie van het GPS signaal (je beweegt immers van satellieten af of er naartoe). Waarschijnlijk zal er wel een soort gewogen gemiddelde bepaald worden tussen tijds-differentiatie van het positiesignaal en de rechtstreeks bepaalde snelheid d.m.v. een slim Kallman filter of zoiets.
Als ik stilsta, dan negeert mijn GPS (danwel de post-processing in Strava of Connect) fout-geregistreerde verplaatsingen.

[ThaSingleTrackMastah]

Aannames
Een GPS gebruikt niet het dopler effect.
Alleen de zender kan via dopler snelheid meten via het gereflecteerde signaal.
De GOS ontvanger heeft een PLL en die lockt op het ontvangen signaal, incl minuscule verandering door het dopler effect.
Bovendien hangt de satelliet boven je.
Je verplaatsing als wandelaar zou met dopler ook niet te meten zijn.
En ook bij het dopler effect is het makkelijker hogere snelheden te meten.

Het eenvoudige verhaal: Een GPS doet iedere seconde een stapel driehoeksmetingen en bepaalt daarmee je plek op de aardbol.

Het grootste verschil maakt de kwaliteit vh ontvangen signaal.
Omdat de chipsets vd ontvangers elkaar niet veel ontlopen maakt de ingebouwde antenne het grootste verschil.
Een Edge heeft een zielig staafje aan de zijkant vd behuizing. Dat antennetje is zelden correct gericht en wordt voor een flink deel nog afgeschermd door het toestel (en een siliconen hoesje met vocht daartussen).
Een Fenix of Forerunner zal niet beter zijn, er past gewoon geen fatsoenlijke antenne in.
Bij outdoor toestellen is er meer plek voor een antenne, soms zelfs zo'n stompje aan de buitenkant (quad helix).
Dat scheelt enorm veel.
Die sport toestellen zijn bedoeld voor sporters, dus ga ze niet gebruiken als een amateur landmeter.

[38x10]

Het zal wel iets ingewikkelder zijn dan ik hierboven beschrijf (ik ben zeker geen kenner op dat gebied), maar het doppler effect wordt voor zover ik begrijp zeker gebruikt bij bepaling van snelheid (en ook positie?)

Als ik google op "gps doppler shift velocity" dan zijn er veel hits (die ik niet allemaal uit ga pluizen en die we hier volgens mij zeker niet moeten gaan bediscussiëren.)
Dit is er eentje die ik in de gauwigheid tegen kwam en die ook voor een leek enigszins leesbaar is:

GPS and other global navigation satellite systems use the Doppler shift of the received carrier frequencies to determine the velocity of a moving receiver. Doppler-derived velocity is far more accurate than that obtained by simply differencing two position estimates.

via: https://www.gpsworld.com/gnss-systemalg ... 0estimates.

Bottom line (en waarom ik het in eerste instantie noemde) is dat de snelheid die jij ziet op je GPS-unit niet per definitie (alleen) bepaald is obv positiebepaling, en dus ook niet (alleen) afhankelijk is van de nauwkeurigheid daarvan

[ThaSingleTrackMastah]

Geloof wat je wilt.
Het gaat over verbetering in stedelijke omgeving, waarbij dopler wordt gebruikt om de ontvangstkwaliteit te verbeteren.

[38x10]

Ik wil er geen wedstrijdje verpissen van maken, maar wat jij beweert staat lijnrecht tegenover wat ik altijd begrepen heb over GPS snelheidsbepaling, en lijkt ook lijnrecht te staan tegenover alles wat ik zo snel kan vinden op het www.
Hier nog een, niet-wetenschappelijke, bron die opdook met dezelfde zoekopdracht (genoeg wetenschappelijke bronnen ook, maar die zijn mij momenteel een beetje te taai om door te komen, als lijken ze bij diagonaal lezen hetzelfde te beweren).

There is a common misconception that speed measured via GPS is done so as a function of position against time. If this were the case, GPS velocity would be just about unusable, because GPS position relies on precise measurements of the distance from the receiver to the satellite, and therefore suffers from numerous effects - such as atmospheric interference - which delays the signal.

Fortunately, velocity isn't measured like this: instead, the Doppler shift in the signals coming from the satellites is captured and this leads to an incredibly accurate measurement of speed.

via: https://www.vboxautomotive.co.uk/index. ... s-accuracy

NB: ik ben ook weer niet helemaal een n00b op dit gebied. Ik heb ooit in het kader van mijn promotie-onderzoek (heel ander onderwerp overigens dan GPS, maar ik gebruikte wel een GPS ontvanger bij metingen) wel veel zitten rekenen aan GPS/NMEA databestanden. En het opgeslagen snelheidssignaal week soms behoorlijk af van de tijdsdifferentiatie van het positiesignaal. Ook bij filteren of bij differentiëren over meerdere datapunten. Dat is geen hard bewijs natuurlijk, maar wel een aanwijzing dat snelheid en positie op verschillende manieren bepaald worden.

Waar komt die stelligheid van jouw stellingname vandaan?

[ThaSingleTrackMastah]

Wil er ook geen wedstrijdje van maken.
En ben geen GPS expert, maar wel technische telekom gestudeerd en daarna verschillende jaren bij KPN, ITT en Alcatel gewerkt, dus toch wel wat HF techniek in de vingers. Maar alweer wat jaartjes geleden.
Ik vind het vreemd (onmogelijk?) om dopler te gebruiken.
Maar ik ga me er in verdiepen, want nooit te oud om te leren.

Even los van dit, als je een wielsensor gebruikt gaat alles wat met afgelegde weg te maken heeft via de sensor.
Dit wordt in het bestand verwerkt, maar dan is het logisch dat je op enig moment verschillende waardes hebt.

[All4Fun]

.....
Het eenvoudige verhaal: Een GPS doet iedere seconde een stapel driehoeksmetingen en bepaalt daarmee je plek op de aardbol.
......

Zoiets dacht ik ook, maar dat verklaard voor mij niet waarom de registratie op lage snelheid minder nauwkeurig is als op snelheid, je zou eerder het tegenovergestelde verwachten.

[ThaSingleTrackMastah]

Bij lage snelheid is de GPS drift groot tov jouw afgelegde weg, dus veroorzaakt een grotere afwijking.

Dat je toestel 0 kmh aangeeft is een software dingetje. Vaak kan je die drempel zelf instellen.