De technische kant van GPS; De betekenis van wat ik zie?

[Joppnl]

Goedendag,

 

ik heb een paar vragen over de technische kant van GPS, niet van belang eigenlijk (het ding werkt goed) maar wel leuk om te snappen.

 

k Heb het forum doorzocht (wel lastig als je niet weet op welke trefwoorden je precies moet zoeken) ook wel wat gevonden maar nog niet precies wat ik graag wil weten.

 

Ok, na dit betoog: komt ie:

 

Wat ik met afvraag is wat nou precies het verschil is tussen een doorzichtig balkje en een zwart balkje bij de GPS als je m op satelliet "zet" in het keuze menu.

 

Wat ik lees in eerdere posts is dat de GPS de satelliet dan "lockt" maar dat snap ik niet: ontvangen is toch ontvangen, wat moet ie dan nog meer? Oftewel: als ie de satelliet ontvangt (witte balkje) welke info moet ie dan nog meer hebben dan dat ie dan al heeft voordat ie zwart kleurt??

 

2e vraag:

 

wat ons opviel is dat toen we dit jaar ergens in januari weer begonnen te cachen en de ontvanger een tijdje had uitgestaan (maandje of 2 schat ik) dat het ontzettend lang duurde voordat ie een satelliet ontving.

 

Nou lees ik bij het doorspitten van dit forum dat de ontvanger een soort van tabel heeft, hij weet wanneer je de ontvanger hebt uitgezet en hoeveel tijd er is verstreken en zo via de tabel kan opzoeken waar ongeveer een satelliet moet zitten, iets wat ie niet weet als ie te lang heeft uitgestaan.

 

Maar waarom moet de ontvanger dat weten? Hij ontvangt toch gewoon wat ie ontvangt en destilleerd daar uit welke satellieten ie ontvangt? Ik bedoel, als ik radio 3 wil ontvangen zet ik toch mijn radio aan en tuned ie op die frequentie, klaar.

 

Is het dan niet zo dat de satellieten die we gebruiken in een bepaalde freq band zitten en dat de gps die band scant en kijkt wat ie ontvangt en zo ja dan gaat het bijbehorende witte/zwarte balkje "aan".

 

Ik ben benieuwd naar deze achtergrond. Wie kan me er iets over vertellen?

 

Heeft iemand (daarnaast...) nog een link naar wat meer technische info over GPS?

 

Bedankt!

[surdo]

Misschien wordt je hier wijzer van en ik ook trouwens http://www.matthijsmelissen.nl/site/artikelen/GPS.pdf

[jowi]

Wat ik met afvraag is wat nou precies het verschil is tussen een doorzichtig balkje en een zwart balkje bij de GPS als je m op satelliet "zet" in het keuze menu.

Bij een 'open' balkje ontvangt de GPS ontvanger de satelliet, bij een 'dicht' balkje wordt dat signaal ook gebruikt in de positie berekening. Om de satelliet te kunnen gebruiken voor de positiebepaling moet de ontvanger eerst een aantal gegevens van die satelliet hebben ontvangen. Simpel gezegd: de satelliet vertelt de ontvanger waar de satelliet is en dat moet je eerst weten voordat je die satelliet kan gebruiken.

 

wat ons opviel is dat toen we dit jaar ergens in januari weer begonnen te cachen en de ontvanger een tijdje had uitgestaan (maandje of 2 schat ik) dat het ontzettend lang duurde voordat ie een satelliet ontving.

 

Nou lees ik bij het doorspitten van dit forum dat de ontvanger een soort van tabel heeft, hij weet wanneer je de ontvanger hebt uitgezet en hoeveel tijd er is verstreken en zo via de tabel kan opzoeken waar ongeveer een satelliet moet zitten, iets wat ie niet weet als ie te lang heeft uitgestaan.

 

Maar waarom moet de ontvanger dat weten? Hij ontvangt toch gewoon wat ie ontvangt en destilleerd daar uit welke satellieten ie ontvangt? Ik bedoel, als ik radio 3 wil ontvangen zet ik toch mijn radio aan en tuned ie op die frequentie, klaar.

Er zijn 24 satellieten, daarvan zie je er minder dan de helft. Welke zijn dat ? Ik neem aan dat je geen 24kanaals ontvanger hebt. Eerst moet de GPS dus uitvogelen welke satellieten er zijn (door ze allemaal uit te proberen, en dat duurt even). Daarnaast moet ie ook nog een hoop gegevens van de satellieten ophalen (zoals de almanak) en dat kost ook weer tijd.

[hesselannema]

[knip]

Daarnaast moet ie ook nog een hoop gegevens van de satellieten ophalen (zoals de almanak) en dat kost ook weer tijd.

Naar ik meen is dit alleen van toepassing als een GPS langertijd heeft uit gestaan, harde reset heeft gehad. Bij dagelijks gebruik zijn nog voldoende gegevens in GPS in beschik baar voor een snelle start.

[De Oliva's]

Aha, daarmee is ook een knagende (nooit gestelde) vraag van mij beantwoord. Als ik de GPS in Leiden uitzet, naar Limburg rij, en 'm daar aanzet, doet het apparaat er ongewoon lang over om de satelieten te vinden. Dat komt dan mogelijk ook omdat 'ie zichzelf heel ergens anders verwacht.

[elisa1955]

Aha, daarmee is ook een knagende (nooit gestelde) vraag van mij beantwoord. Als ik de GPS in Leiden uitzet, naar Limburg rij, en 'm daar aanzet, doet het apparaat er ongewoon lang over om de satelieten te vinden. Dat komt dan mogelijk ook omdat 'ie zichzelf heel ergens anders verwacht.

 

Dit heb ik ook weleens gehad, duurde het bijna een half uur voor ik satelieten had, maar tegenwoordig, als het te lang naar mijn zin duurt (vijf minuten vind ik soms al lang ) dan zet ik hem uit, en even daarna weer aan. Meestal heeft hij dan zo de satelieten gevonden.

[Lex]

Nou lees ik bij het doorspitten van dit forum dat de ontvanger een soort van tabel heeft, hij weet wanneer je de ontvanger hebt uitgezet en hoeveel tijd er is verstreken en zo via de tabel kan opzoeken waar ongeveer een satelliet moet zitten, iets wat ie niet weet als ie te lang heeft uitgestaan.

 

Maar waarom moet de ontvanger dat weten? Hij ontvangt toch gewoon wat ie ontvangt en destilleerd daar uit welke satellieten ie ontvangt? Ik bedoel, als ik radio 3 wil ontvangen zet ik toch mijn radio aan en tuned ie op die frequentie, klaar.

GPS werkt anders dan het ontvangen van een muziekzender. Doordat het signaal heel veel zwakker is verdrinkt het in de ruis. Om de looptijd van de signalen te ontvangen zendt elke satelliet een reeks pulsen uit (reeksduur 1 ms). De ontvanger kent die reeks en maakt hem ook. De ontvanger probeert beide reeksen samen te laten vallen, en constateert m.b.v. correlatoren of dat zo is. Hierbij zijn er ontzettend veel mogelijkheden die uitgeprobeerd moeten worden. Niet alleen heeft elke satelliet zijn eigen reeks, ook moet hij in de tijd verschoven worden om samen te vallen. Bovendien moet de snelheid gevariëerd worden wegens klokonnauwkeurigheid en dopplereffect.

Pas als alles klopt is er een lock. En dat heet zo omdat hij, als hij eenmaal gevonden is, eenvoudig is vast te houden.

De charme is dat het detecteren met correlatoren gebeurt. Er mogen dus best wat pulsen verkeerd ontvangen worden, als het merendeel maar klopt. Het aantal dat klopt wordt geteld, en wordt aangegeven met de lengte van de balkjes.

Doordat het toch om het vissen van een pulsreeks uit de ruis gaat storen de diverse satellieten elkaar nauwelijks. Ze zenden dan ook allemaal op dezelfde frequentie uit; er is dus ook maar 1 radio-ontvanger, en onderscheiden door afstemming is er niet bij.

 

Als plaats en tijd bekend zijn kan in de almanak worden opgezocht welke satellieten te ontvangen zijn, en hoe groot de naderingssnelheid is. Dat beperkt het aantal uit te proberen mogelijkheden sterk. Zelfs wordt de temperatuur van het kwartskristal gemeten, zodat een correctie kan worden toegepast om de snelheid van de eigen reeks zo goed mogelijk te maken.

De almanak veroudert echter in een paar maanden, zodat deze reductie niet kan worden toegepast. Dat verklaart de extra lange duur bij inschakelen na een paar maanden rust.

 

Als er eenmaal een lock is treedt de volgende fase in werking. Het signaal is gemoduleerd met een blokpatroon van 50 Hz. Dit bevat informatie.

Elke halve minuut worden de almanakgegevens van 1 andere satelliet uitgezonden, en ook de nauwkeurige baangegevens en klokafwijking van de eigen satelliet.

Als er eenmaal een lock is op 1 satelliet is een volgende zo makkelijker te vinden. Dit breidt als een olievlek uit, want de hele almanak duurt 12,5 minuut, maar de gegevens worden door de verschillende satellieten verschoven uitgezonden, zodat het sneller gaat als je meerdere satellieten ontvangt.

 

Als een bepaalde satelliet wordt ontvangen duurt het nog een halve minuut tot de nauwkeurige gegevens van die satelliet binnen zijn, en dan wordt het balkje zwart.

Als de ontvangst even onderbroken wordt mislukt het en krijg je een halve minuut later een nieuwe kans. Daarom is het beter in deze fase even stil te staan.

De nauwkeurige gegevens zijn de satellietpositie tot op de meter nauwkeurig, en de klokafwijking. Deze zijn nodig voor de navigatie.

 

Als je voldoende zwarte balkjes hebt is er een fix, wordt de positie aangegeven en ook de klok gelijkgezet.

 

De nauwkeurige baangegevens blijven ongeveer een half uur geldig. Als je het toestel binnen deze tijd weer aanzet zijn de gegevens al bekend en worden de balkjes zodra er een lock is meteen zwart. Dit heet warme start. Bij moderne toestellen heb je dan binnen een seconde een fix.

 

Een koude start heb je na meer dan een half uur, maar minder dan een maand; dat is de bovenbeschreven situatie.

 

Heb je geen geldige almanak meer, of is je positie onbekend, dan moeten aanvankelijk alle mogelijke combinaties systematisch worden onderzocht. De kans een passende reeks te vinden is dan erg klein, en het kan lang duren tot de eerste lock er is. Maar vanaf dat moment gaat het beter, en als er eenmaal drie zwarte balkjes zijn is de rest zo gepiept.

N.B. Als je het toestel verplaatst hebt, maar dat niet aangeeft, blijft het toestel naar onzichtbare satellieten zoeken en krijg je nooit een lock.

 

Er zijn 24 satellieten, daarvan zie je er minder dan de helft. Welke zijn dat ? Ik neem aan dat je geen 24kanaals ontvanger hebt. Eerst moet de GPS dus uitvogelen welke satellieten er zijn (door ze allemaal uit te proberen, en dat duurt even). Daarnaast moet ie ook nog een hoop gegevens van de satellieten ophalen (zoals de almanak) en dat kost ook weer tijd.

Het aantal kanalen is alleen van belang als je eenmaal een lock hebt. Elk kanaal volgt een bepaalde satelliet permanent, en daardoor gaat de lock niet verloren, ook niet bij snelheids- en richtingsveranderingen. Vroeger, toen de ontvangers maar 1 of enkele kanalen hadden, gebeurde het seriëel, en kon de lock verloren gaan terwijl een andere satelliet werd beluisterd.

Voor de aquisitie is het aantal correlatoren van belang, want dan kun je veel verschillende combinaties tegelijkertijd uitproberen. De SiRF-III heeft er wel 200.000.

8 augustus 2007 bewerkt door Lex

[delta123]

Dank Lex voor deze heldere uitleg. Zelfs ik snap het nu een beetje.

[@rend]

Lex, ik heb met plezier je uitleg gelezen. Het maakt een heleboel veel helderder.

 

Bedankt

[De Oliva's]

En ik ben ook weer (....) wat wijzer.

 

Hoewel, dopplereffect, satelieten zijn toch geostationair? Of haal ik wat dingen door elkaar?

[Wij Drie]

En ik ben ook weer (....) wat wijzer.

 

Hoewel, dopplereffect, satelieten zijn toch geostationair? Of haal ik wat dingen door elkaar?

Dopplereffect:

Het dopplereffect is de schijnbare verandering van golflengte en frequentie van geluid of licht (of andere golfverschijnselen) door een snelheidsverschil tussen de zender en de ontvanger. In het dagelijks leven kennen we het dopplereffect bij geluid wanneer een brommer, sirene of andere bewegende geluidsbron ons passeert, dus ons eerst nadert maar zich daarna verwijdert. De waargenomen toon van het geluid is eerst hoger en daarna lager dan de toon van de bron bij stilstand. Op een kort moment hoort de waarnemer de oorspronkelijke toon, namelijk op het moment dat de bron het dichtstbij is.

(bron: wikipedia)

 

Die satelieten bewegen zich met een bloedgang boven ons hoofd. Ze komen dus eerst heen snel naar ons toe en bewegen zich daarna weer van ons af onderweg naar de rest van de wereld. Voor die verandering in frequentie die Dopplereffect heet moet onze GPS dus ook corrigeren.

 

tot cache,

team Wij Drie 8)

[Team Tammo]

Heb ik ook nog een vraag over de balkjes. Na een update van de firmware op mijn Garmin 60 cs heb ik dat er in de "gekleurde bakjes" helemaal onderin soms de letter "d" verschijnt. Wat is hier de reden van ? Vermoed zelf WAAS ?

[De Oliva's]

Wij Drie, bedankt.... ik wist wel wat het Dopplereffect is, maar dacht dat satelieten tov ons stilstaan. Vandaar mijn vraag . Ze bewegen dus, ook relatief gezien.

 

Mijn tweede leermoment van de middag....

[Xaa]

.

[jowi]

Heb ik ook nog een vraag over de balkjes. Na een update van de firmware op mijn Garmin 60 cs heb ik dat er in de "gekleurde bakjes" helemaal onderin soms de letter "d" verschijnt. Wat is hier de reden van ? Vermoed zelf WAAS ?

Yep, dan heb je WAAS/EGNOS aanstaan.

 

Die satelieten bewegen zich met een bloedgang boven ons hoofd. Ze komen dus eerst heen snel naar ons toe en bewegen zich daarna weer van ons af onderweg naar de rest van de wereld. Voor die verandering in frequentie die Dopplereffect heet moet onze GPS dus ook corrigeren.

Bloedgang is relatief, de satellieten staan op zo'n 20.000 km hoogte en doen 12 uur over een rondje.

het ISS draait een rondje in dik anderhalf uur, wel iets sneller.

Maar doppler speelt een grote rol, daarom duurt het locken in een auto (met steeds wisselende snelheden en richtingen) vaak langer dan wanneer je stilstaat.

8 augustus 2007 bewerkt door jowi