Geschwindigkeitsmessung GPS oder Radar

Gerd Giese schrieb:

Refresh ... Äh, du meinst wohl "heute möglich" mit 10Hz, also 10 Messungen pro Sekunde - welches (das Gute ist so nah und bezahlbar):
SM GPS-Logger 2 - http://www.sm-modellbau.de/shop/product_info.php?products_id=145&cPath=15 ... nur mal so!

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Gibt es Erfahrungswerte dazu? 10x /s klingt viel. Damit wäre der Fehler, der sich aus der Kurvenfahrt zwischen den Messpunkten ergibt minimal(Polygonzug). Gibt es noch irgendwo gesicherte Infos dazu bzw. Messdaten?

Kann jemand verständlich erklären, warum die Beschleunigung die GPS-Messung negativ beeinflusst? Bisher wurde es nur als allgemein anerkannte Tatsache hingestellt.

Eine Radarpistole misst nur dann korrekt, wenn sich das Flugzeug genau in Messrichtung bewegt. Die Querkomponente wird nicht erfasst. Somit erhält man in der Regel lauter zu niedrige Ergebnisse.

Ein erprobter GPS-Logger bei dem ein Editieren von aussen unmöglich wäre, würde die Beweisführung vereinheitlichen.

Und ich glaube auch manche sollten anders lautenden Meinungen mit mehr Toleranz begegnen.

(Ich bin zwar kein DS-ler aber die Diskussion finde ich interessant...)

(...) Und ich glaube auch manche sollten anders lautenden Meinungen mit mehr Toleranz begegnen.
(Ich bin zwar kein DS-ler aber die Diskussion finde ich interessant...)

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Hi, geht mir genauso wenn man die Antworten teilw. nimmt denkt man, man müsse sich für die eigenen Vorschläge entschuldigen!

Was mich auch stutzig mach ist der Hinwies in der Anltg: (GPS Modul: Empfindlichkeit bis zu -165 dBm, maximale Beschleunigung 4g
(bezieht sich nur auf die Erfassung der Position, das Modul ist in SMD Bauweise und verträgt wesentlich höhere Beschleunigungen)

Andererseits geht der Beschleunigungssensor bis +-16g und wenn man bedenkt, dass sind zwei völlig unabhängige Messsensoriken
die sich nicht gegenseitig beeinflussen!? Da drängt sich die Frage auf - steigt der GPS dann oberhalb 4g aus aber der Beschleunigungssensor
täte noch einwandfreie Werte liefern ... sorry aber:
Ich muss passen (weil du mich ja direkt angesprochen hast). Vielleicht hilft es mal den Stephan Merz dazu anzurufen oder email schreiben.
... eben raus gegangen - werde berichten!

Hi,
bei Punkt 4 - "Technische Daten" steht tatsächlich beim GPS-Modul die max. Beschleunigung von 4G für die Erfassung der Position. Ich würde es schon so deuten, dass die Positionsbestimmung unter höheren Werten nicht mehr zuverlässig oder gar nicht funktioniert.

Unter Punkt 5 ist zu finden: "die Höhe wird vom barometrischen Höhensensor gemessen, da die GPS Höhe zu ungenau ist".
Ich vermute, dass der Luftdruck innerhalb des Fliegers bei 250 km/h nicht ident mit dem Aussendruck ist. Somit wird die Höhenangabe mit zunehmender Geschwindigkeit extrem ungenau und somit auch die 3D-Geschwindigkeitsbestimmung.

Ich bin aber gespannt auf die Antwort auf deine E-Mail.
Auch der Grund für die Begrenzung der GPS Positionsmessung auf unter 4G wäre interessant.

Gruß,
if

Ich nutze den SM-GPS-Logger selber.
Warum GPS, ganz einfach, 10 Messungen pro Sekunde, da kann fast kein anderes Geschwindigkeits-Messgerät mithalten. Die Genauigkeit von GPS reicht mir voll aus. Paar Kmh mehr oder weniger ist doch egal, fliege ja kein Wettbewerb.
Aber genauer als Staudruckrohrmessung finde ich GPS alleweil. Bei Staudruckmessungen können sich zuviele Messfehler durch Verwirbelungen einschleichen (meine Meinung).

Zu den G-Kräften: Mit dem Minihawk aus über 200m senkrecht nach unten angestochen und kurz vorm Boden das Höhenruder voll durchgezogen, da müssten mehr als 4G entstehen. Der Kreisdurchmesser war vielleicht 5-7m, schwer zu schätzen. Die Auswertung und Aufzeichnung der Daten hat keinerlei Auffälligkeiten, Aussetzer oder ähnliches gezeigt. Würd euch den Logg gerne zeigen, leider hab ich Ihn nicht mehr...

wildtapir schrieb:

Hi,
bei Punkt 4 - "Technische Daten" steht tatsächlich beim GPS-Modul die max. Beschleunigung von 4G für die Erfassung der Position. Ich würde es schon so deuten, dass die Positionsbestimmung unter höheren Werten nicht mehr zuverlässig oder gar nicht funktioniert.

Unter Punkt 5 ist zu finden: "die Höhe wird vom barometrischen Höhensensor gemessen, da die GPS Höhe zu ungenau ist".
Ich vermute, dass der Luftdruck innerhalb des Fliegers bei 250 km/h nicht ident mit dem Aussendruck ist. Somit wird die Höhenangabe mit zunehmender Geschwindigkeit extrem ungenau und somit auch die 3D-Geschwindigkeitsbestimmung.

Ich bin aber gespannt auf die Antwort auf deine E-Mail.
Auch der Grund für die Begrenzung der GPS Positionsmessung auf unter 4G wäre interessant.

Gruß,
if

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Viele Fragen auf einmal:
1. Die 4g Grenze hat was mit der Relativitaetstheorie zu tun. Der physikalische Effekt nennt sich Time Dilation, und beschreibt die Abweichung der Uhren im GPS Satellit zu der Uhr im GPS Empfaenger aufgrund des Graviationseinfluss.
Details hier:
http://en.wikipedia.org/wiki/Error_analysis_for_the_Global_Positioning_System

Es gibt natuerlich GPS Systeme die die durch hohe dynamische g Belastungen auftretenen Abweichungen mittels integrierten Beschleunigungssensoren kompensieren koennen (manntragende Luftfahrt) diese passen aber weder kosten- noch platzmaessig in Modellflugzeuge.

2. die beworbenen 10Hz hast du im Thermiksegler oder grosen Motormodell, nicht jedoch in einem 600km/h DS oder 300km/h Hotliner (Hawks natuerlich ausgenommen ) das das System staendig damit beschaeftigt ist einen neuen Fix aufgrund von aprupten Lageaenderungen zu bekommen.

3. die Hoehenmessung per GPS ist prinzipbedingt sehr ungenau wenn nicht genuegend Satelliten bereitstehen und aufgrund der rechnerischen vs tatsaechlichen Kruemmung der Erdoberflaeche. Daher setzt man in der Regel einen barometrischen Sensor in Kombination ein um die 3D Geschwindigkeit im Raum zu ermitteln.
http://www.kowoma.de/gps/geo/mapdatum.htm

4. Die Hoehenmessung ueber einen Luftdrucksensor hat (theoretisch) nix mit Der Geschwindigkeit zu tun. Verfaelschungen treten nur auf wenn aufgrund der Luftstroemungen im Modell ein Unter- oder Ueberdruck gegenueber dem Aussen- Luftdruck entsteht.

Hope this helps.
Gruss Stephan

Man Stephan, "das" ist doch mal eine Antwort - Danke!
Nur bei den Gleichungen zum WiKi-Link muss ich mal sehen, ob da nicht ein Fehler enthalten ist ...

Ansonsten halte ich es DJBlue und wäre mal sehr erfreut sowas live, auch wenn es nur ansatzweise ist, zu erleben.

schiwo1 schrieb:

...
1. ...
2. ...
3. ...
4. Die Hoehenmessung ueber einen Luftdrucksensor hat (theoretisch) nix mit Der Geschwindigkeit zu tun. Verfaelschungen treten nur auf wenn aufgrund der Luftstroemungen im Modell ein Unter- oder Ueberdruck gegenueber dem Aussen- Luftdruck entsteht.

Hope this helps.
Gruss Stephan

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Danke für die sehr ausführliche Antwort!
Das zu Pkt.4 habe ich auch genauso gemeint.

schiwo1 schrieb:

Viele Fragen auf einmal:
1. Die 4g Grenze hat was mit der Relativitaetstheorie zu tun. Der physikalische Effekt nennt sich Time Dilation, und beschreibt die Abweichung der Uhren im GPS Satellit zu der Uhr im GPS Empfaenger aufgrund des Graviationseinfluss.
Details hier:
http://en.wikipedia.org/wiki/Error_analysis_for_the_Global_Positioning_System

Es gibt natuerlich GPS Systeme die die durch hohe dynamische g Belastungen auftretenen Abweichungen mittels integrierten Beschleunigungssensoren kompensieren koennen (manntragende Luftfahrt) diese passen aber weder kosten- noch platzmaessig in Modellflugzeuge.

2. die beworbenen 10Hz hast du im Thermiksegler oder grosen Motormodell, nicht jedoch in einem 600km/h DS oder 300km/h Hotliner (Hawks natuerlich ausgenommen ) das das System staendig damit beschaeftigt ist einen neuen Fix aufgrund von aprupten Lageaenderungen zu bekommen.

3. die Hoehenmessung per GPS ist prinzipbedingt sehr ungenau wenn nicht genuegend Satelliten bereitstehen und aufgrund der rechnerischen vs tatsaechlichen Kruemmung der Erdoberflaeche. Daher setzt man in der Regel einen barometrischen Sensor in Kombination ein um die 3D Geschwindigkeit im Raum zu ermitteln.
http://www.kowoma.de/gps/geo/mapdatum.htm

4. Die Hoehenmessung ueber einen Luftdrucksensor hat (theoretisch) nix mit Der Geschwindigkeit zu tun. Verfaelschungen treten nur auf wenn aufgrund der Luftstroemungen im Modell ein Unter- oder Ueberdruck gegenueber dem Aussen- Luftdruck entsteht.

Hope this helps.
Gruss Stephan

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Interessante Antwort

Aber man soll nicht päpstlicher als der Papst sein. Was die Punkte 1 und 3 betrifft. Genauer als eine Radarmessung ist man damit allemal.

Und was die 10 Hz betrifft bliebe zu prüfen was davon wirklich überbleibt. Wenn man in der Lage ist mehr als 200m geradeaus zufliegen sollte dies doch reichen. Wenn ich mir vorstellen dass ein 600 km/h Modell alle 50 m die Richtung ändert,........ ... 600 km/h = 166m/s .


Vielleicht kann jemand einen Log dazu einstellen , der bei solchen Geschwindigkeiten gemacht wurde.

Nachdem ich den GPS Logger ( wie auch alle anderen SM Geräte) schon sehr lange benütze kann ich behaupten dass die Wesentlichen die Messungen je Flugzeug immer ähnlich sind. ( zB Geschw.) Auch was die erreichbaren Höchstgeschwindigkeiten betrifft. Da muss man halt ein wenig ins Detail gehen. Ausreißer kann man sehr gut anhand der Charts und der Tabellen ( zB im Dataexplorer erkennen) Auch nicht plausible Messungen.

Also rein statistisch passt die Messungen gut zusammen. und ohne die Relativitätstherie zu bemühen kann man dann hochrechnen. Der mit dem Radar interpoliert...

200m geradeaus bei dem Tempo reicht nicht. Lese mal in der Spec zu deinem GPS Modul wie lange es dauert bis dein GPS wieder einen Fix bekommt nachdem er die Satellitenverbindung verloren hat wegen einer aprupten Lageänderung oder max g-force. Alles im Sekundenbereich ist schon ordentlich. Da wäre der Flieger schon wieder weg.

Ich bin kein DS Flieger, habe aber unterschiedliche GPS Empfänger (incl dem SM GPS) im Hotliner (kein Hawk) getestet. Der fliegt im Vergleich zu einem 600km/h DS Geschoss eher wie eine Schaumwaffel (nur ~300km/h und max 15g in der Wende). Ergebnis: Theorie stimmt mit der Praxis überin, die Ergebnisse in solch schnellen und agilen Fliegern sind so dermassen ungenau dass du sie in die Tonne treten kannst.

Dass GPS im DS Einsatz genauer als Radar ist halte ich für ein Gerücht. Die DS rekordler messen ausschliesslich mit Radar. http://www.rcspeeds.com/radarguns.aspx

Mir gehts nur darum die Fakten aufuzeigen, wer lieber mit GPS in seinem DS Flieger misst soll das von mir aus gerne tum

schiwo1 schrieb:

Dass GPS im DS Einsatz genauer als Radar ist halte ich für ein Gerücht. Die DS rekordler messen ausschliesslich mit Radar. http://www.rcspeeds.com/radarguns.aspx

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Das würde ich nicht als aussagekräftig einstufen, die Amis hinken in vielen Dingen hinterher. Da dort größtenteils Futaba und Spektrum geflogen wird ist Telemetrie noch ein Fremdwort.

Ich habe auch einen SM Logger im Einsatz, um Geschwindigkeiten im Heli zu messen. Meiner Erfahrung damit: wenn das Modell nicht wenigstens ein paar wenige Sekunden waagerecht geradeaus fliegt werden die Ergebnisse unzuverlässig und verfälscht. Ein Turn mit dem Heli wirft den Sensor in der Regel aus der Bahn und wie Stephan schon sagte, die Höhenmessung ist verhältnismäßig ungenau, d.h. die Auf- und Abwärtspassagen muss man ausblenden. Ich habe es erst gar nicht versucht das GPS je in ein DS-Modell zu bauen, obwohl mich die Geschwindigkeit natürlich interessieren würde, weil ich es für aussichtslos halte. Der Sekundenbruchteil, dem sich ein schnelles DS-Modell in einer Position befindet in der es Satelliten empfängt und im "waagerechten Geradeausflug" ist reicht meiner Meinung nach nicht um sinnvoll zu messen. Ich lasse mich aber gerne eines Besseren belehren wenn jemand anders lautende Fakten hat.

Auf jeden Fall ist es nötig, die Werte zu "filtern". Einfach nur das gemessene Maximum als gegeben anzusehen ist falsch.
Man muss sich die Kurve des Geschwindigkeitsverlaufs anschauen und die unrealistischen Peaks rausfiltern.

Nett hier !

Beim "Dissen" fliegen ja oft mehrere Leute nacheinander an einem Spot.

Da kann man mit dem Radar fix messen und auch prima vergleichen, wer's
denn jetzt am besten "raus hat". Und im Gegensatz zum GPS reicht eine Kanone
für mehrere Piloten.

Ausserdem kann man sicher sein, dass man keine übertriebenen Messwerte hat.

Auswertung ist ebenfalls in "Echtzeit" und für alle sofort sichtbar. So macht Dissen
dann auch am meisten Spass: Einer fliegt, einer misst, vielleicht filmt noch einer, der
Rest feuert an oder schaut nur zu - da sind alle gut beschäftigt und haben ihre Freude !

Gruß
Peer

schiwo1 schrieb:

Viele Fragen auf einmal:
1. Die 4g Grenze hat was mit der Relativitaetstheorie zu tun. Der physikalische Effekt nennt sich Time Dilation, und beschreibt die Abweichung der Uhren im GPS Satellit zu der Uhr im GPS Empfaenger aufgrund des Graviationseinfluss.
Details hier:
http://en.wikipedia.org/wiki/Error_analysis_for_the_Global_Positioning_System

Gruss Stephan

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Das ist so nicht richtig.
Jeder GPS Satellit hat seine eigene Uhr. der Empfänger hat keine. Der Effekt der Time Dilation muss zwischen den Satelliten Uhren untereinander ausgeglichen werden, und natürlich auch mit der "Weltzeituhr" auf der Erde.
Das GPS - Gerät besitzt keine eigene Uhr, es berechnet die aktuelle "Satenlittenzeit" aus den Signalen von 4 Satelliten mit einer Genauigkeit von 0,000001 sec.

Die 4G Grenze entsteht aus den mechanischen Belastungen der GPS Antenne, in der Regel ein sehr filigranes Microteil auf der Platine oder sogar im GPS Chip. Ich denke da gibt es aber auch robustere Konstruktionen.

Sigi

Hi Sigi,
Zu Punkt 1 hast du natuerlich recht.
Jedoch ist das 4g Limit nicht durch mechanische Belastung der Antenne bedingt sondern liegt in der Implementierung der Pseudorange Filter die fuer die "normalen" Anwendungsfaelle optimiert sind um die Time Dilation Effekte auszugleichen. Ich habe hier was gefunden wo man damit experimentiert hat die Rohdaten eine GPS Sensors auszulesen und eigene Filter zu implementieren als auch mehrere Sensoren im Verbund einzusetzen um auch bei hohen Beschleunigungen brauchbare Ergebnisse zu erhalten.
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=112580

Gruss Stephan

AlexBonfire schrieb:

Das würde ich nicht als aussagekräftig einstufen, die Amis hinken in vielen Dingen hinterher. Da dort größtenteils Futaba und Spektrum geflogen wird ist Telemetrie noch ein Fremdwort.

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Interessant, kannst Du das bitte etwas ausfuehren?



Und noch was von der Physik:
Ein Radar misst mit einer klar definierten, praezisen Taktrate und die Positionsmessung, wenn auch nur eindimensional, ist um Groessenordnungen praeziser als ein GPS system sein kann mit dem jetzigen Stand der Atomuhren. Wuerde man ein GPS mit der neusten Generation Atomuhren ausruesten (genauer als eine Femto-Sekunde, 10^-16s) koennte die raeumliche Position praeziser bestimmt werden. Sind sie aber nicht.

Um die Geschwindigkeit zu messen, braucht man bei beiden Techniken (GPS oder Radar) mindestens zwei Positions-messungen. Beim GPS logger erfolgt im Idealfall alle 100milli-Sekunden eine Messung bei 10Hz, bei einem Radar jede Mikro-sekunde bei 1MHz Bandbreite. Das ist um einen Faktor 10'000 schneller...

Fuer das GPS kommt erschwerend hinzu, dass delta_x (Raum) und delta_t (Zeit) einen grossen relativen Fehler aufweisen. Fehlerfortpflanzung bei Division v=delta_x/delta_t addiert beide relativen Fehler wenn man die Geschwindigkeit berechnet.
Klar, man kann mehr als zwei Messpunkte in die Fehlerrechnung einbeziehen, aber 10 Messungen pro Sekunde sind nicht viel und in der Zeit hat der Flieger schon einen grossen Teil eines Kreises abgeflogen (ueber welchen dann gemittelt wird). Je nach Taktrate kann ein Radar zehn-bis hundertausend Messwerte in einer zehntel Sekunde mitteln, wenn man den das Rauschen unterdruecken moechte.


Ich bin daher eher skeptisch ob GPS in DS taugt.


Viele Gruesse:
Reto

Ach ja, die praeziseste Atomuhr der Welt steht im NIST in Colorado, ich denke also nicht, das die Amis so sehr hinterherhinken.

Eine Geschwindugkeitsmessung mit GPS erfolgt natürlich nicht aus dem Abstand zwei aufeinander folgender Navigationspunkte. Die Geschwindigkeit wird mit dem Dopplereffekt aus den Funkwellen der GPS Signale. Dies funktioniert bei geradlinigen Bewegung in einer Ebene z.B. Strasse oder Wasseroberfläche ganz hervorragend, dafür sind die meisten GPS Systeme ausgelegt. Bei einem Modellflug bedarf es sicher ganz besonderer Rechenroutinen, ob es hier schon etwas gibt ist mir nicht bekannt, wird aber für den Kunstflug sicher sehr kompliziert. Ansonsten dürften die Geschwindigkeiten aus einem geraden Überflug sehr gut stimmen.

Sigi

Meiner Meinung nach misst die Radar-Pistole nach dem Doppler-Prinzip.
Damit wäre nur eine einzige Messung nötig.

sigimann schrieb:

Die Geschwindigkeit wird mit dem Dopplereffekt aus den Funkwellen der GPS Signale.

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Das ist nur eingeschränkt richtig, Da wir hier von Signalen mit Lichtgeschwindigkeit reden funktioniert das klassische Doppler-verfahren nicht. Die ganze Sache ist etwas komplexer...

troll05 schrieb:

Das ist nur eingeschränkt richtig, Da wir hier von Signalen mit Lichtgeschwindigkeit reden funktioniert das klassische Doppler-verfahren nicht. Die ganze Sache ist etwas komplexer...

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Wat is denn dat jetzt füren Quatsch. Alle Fungsiknallle, auch die Weellen der Radarbistole bewegge sich mittttde Lichtgeschwind.
Biem Doppppler wird die Ferschieb der Vrequenz gewrrtet, net de Gescwind.

Siiigggiiiee

AlexBonfire schrieb:

Meiner Meinung nach misst die Radar-Pistole nach dem Doppler-Prinzip.
Damit wäre nur eine einzige Messung nötig.

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jenau so Macht se dat

Siigi

Beim Radar hast du Recht, da handelt es sich bei den übliche Radarpistolen um sogenanntes Doppler-Radar.

GPS nutzt die Laufzeitdifferenz der Signale eines (oder mehrerer) Sender, der Empfänger ist rein passiv. Vereinfacht wird geguckt wann welches Uhrzeitsignal von welchem Satelliten ankommt, dann wird mit Hilfe der Umlaufdaten der Sats deren Position ermittelt und aus diesen Werten dann die Position des Empfängers ermittelt. Je mehr Sats desto genauer das Signal,aber eine Ungenauigkeit von etwa 3m bleibt ohne Referenzmessung immer übrig...