GPS ja sen tarkkuus (was Re: recursive partition table)

[Otto J. Makela]

Pertti Kosunen <pertti....@pp.nic.fi> wrote:

> GPS tarkkuus on siviilikäytössä tahallaan heikennetty USA:n
> puolustusvoimien vaatimuksesta, sehän on alunperin sotilaskäyttöön
> rakennettu järjestelmä.

Ihmeellisiä harhakäsityksiä. "Selective availability" otettiin pois
vuonna 2000 eikä se ole ollut päällä sen jälkeen.

http://www.gps.gov/systems/gps/modernization/sa/faq/
--
/* * * Otto J. Makela <o...@iki.fi> * * * * * * * * * */
/* Phone: +358 40 765 5772, ICBM: N 60 10' E 24 55' */
/* Mail: Mechelininkatu 26 B 27, FI-00100 Helsinki */
/* * * Computers Rule 01001111 01001011 * * * * * * */

[Tuomas Yrjövuori]

25.08.2016, 14:47, Otto J. Makela kirjoitti:
> Ihmeellisiä harhakäsityksiä. "Selective availability" otettiin pois
> vuonna 2000 eikä se ole ollut päällä sen jälkeen.
>
> http://www.gps.gov/systems/gps/modernization/sa/faq/

Jos hiukan haluaa foliohattuilla, niin voisihan GPS edelleenkin sisältää
keinotekoisen epätarkkuuden, joka olisi vain paljon pienempi kuin
aiemmin. Toisaalta vaikea kuvitella mikä tällaisen motiivina edelleen
voisi olla.

--
Tuomas Yrjövuori

[Pertti Kosunen]

On 25.8.2016 14:47, Otto J. Makela wrote:
> Ihmeellisiä harhakäsityksiä. "Selective availability" otettiin pois
> vuonna 2000 eikä se ole ollut päällä sen jälkeen.

Muistelin, että tahallista vääristymää pienennettiin, mutta se olikin
poistettu kokonaan..

[Otto Keronen]

Aika moni kännykkäkin tänä päivänä lukee sekä GPS:ää että Glonassia rinnakkain ja varmaan tulevaisuudessa myös Galileioa ja BeiDouta. Ei sitä tosin huomaa muualta kuin laitteen spekseistä ja siitä että se yleensä löytää itsensä nopeammin ja pysyy sijainti paremmin hanskassa.

Toki kansan suussa puhutaan edelleen GPS koordinaateista vaikka monta kertaa paikannustieto on Glonassista peräisin.

Koskakohan päästään kuoppaamaan tuo "GPS" terminä kokonaan puhekielestä kun tulevaisuudessa yhä harvemmin se paikannustieto on sieltä peräisin.

[Tuomas Yrjövuori]

25.08.2016, 16:11, Otto Keronen kirjoitti:
> Koskakohan päästään kuoppaamaan tuo "GPS" terminä kokonaan puhekielestä kun tulevaisuudessa yhä harvemmin se paikannustieto on sieltä peräisin.

Niin, no, onneksi lyhenteeksi ei koskaan otettu NPS:ää eli "National
Positioning Systemiä" :-)

Onko parempaa tietämystä, että juttelevatko GPS- ja Glonass-satelliitit
millään lailla keskenään? Ilmeisestikään nämä järjestelmät eivät ole
keskenään synkronoituja.

--
Tuomas Yrjövuori

[Reijo Korhonen]

Miksi noiden järjestelmien pitäisi jutella keskenään eli mitä hyötyä
siitä näkisit? Itse kännykkä sen sijaan saa aina sitä tarkemman
paikkatiedon mite enemmän satelliitteja se kuulee oli ne sitten kumman
järjestelmän satelliiitteja tahansa. Luulisin että kumpikin järjestelmä
antaa samantasoisen paikkatiedon sillä eihän tuohon satelliitin
paikkatiedon tarkkuuteen voi vaikuttaa muu kuin kellon tarkkuus ja ehkä
myös satelliitin eteisyys ja luulisin niiden kellojen olevan yhtä
tarkkoja.

Se että kännykkä antaa paikan tarkemmmin jos kuulee sekä GPS- ja Glonass
satelliteja johtuu siis siitäå että kuultavia satelliitteja on enemmän.
Jos ja kun GPS-satelliitit sammuvat vähän kerrasssaan ja uusia ei saada
tilalle, niin eiköhän paikannus taas heikennä tarkkuuttaan jos eivät
lähettele lisää satelliitteja sammuneiden tilalle. Suomi taitaa olla aika
heikko paikannuspaikka eli kuultavissa ei ole liikaa satelliitteja.
Keskempänä Eurooppaa paikannus toimii varmaankin tarkemmin ja
luotettavammin.


--
Re...@iki.fi.nospam.invalid
http://www.iki.fi/Reijo

[Tuomas Yrjövuori]

25.08.2016, 23:01, Reijo Korhonen kirjoitti:
> Miksi noiden järjestelmien pitäisi jutella keskenään eli mitä hyötyä
> siitä näkisit?

No esimerkiksi kellojen tahdistamisen vuoksi. Kirjoitan tarkoituksella
"tahdistamisen", en "synkronoinnin".

> luulisin niiden kellojen olevan yhtä tarkkoja.

Atomikello on siinä mielessä hyvinkin tarkka, että sen jaksonajan
vaihtelu on erittäin vähäistä. Silti satelliitin sisäisen kellon
implementointi voidaan toteuttaa eri tavoin.

> Se että kännykkä antaa paikan tarkemmmin jos kuulee sekä GPS- ja Glonass
> satelliteja johtuu siis siitäå että kuultavia satelliitteja on enemmän.

Minua kiinnostaisi tietää, että jos tekee oman DPGS-sovelluksen,
pitäisikö kyseisen sovelluksen käyttää apunaan samoja valikoituja
satelliitteja sekä DPGS-tukiaseman puolella että mobiililaitteen
asiakaspuolella?

Tarkoitan seuraavaa: Jos meillä on vaikkapa 20 satelliitin pooli, josta
valita, ja jos DGPS-tukiasema valitsee vaikkapa 8 satelliittia ja
päätelaite valitsee myöskin 8 satelliittia, pitäisikö näiden
satelliittien olla tismalleen samoja yksilöitä palvelimen ja clientin
puolella? (Jotta saavutettaisiin paras mahdollinen tarkkuus.)

--
Tuomas Yrjövuori

[Reijo Korhonen]

On Thu, 25 Aug 2016 23:25:22 +0300, Tuomas Yrjövuori wrote:

> Minua kiinnostaisi tietää, että jos tekee oman DPGS-sovelluksen,
> pitäisikö kyseisen sovelluksen käyttää apunaan samoja valikoituja
> satelliitteja sekä DPGS-tukiaseman puolella että mobiililaitteen
> asiakaspuolella?
>
> Tarkoitan seuraavaa: Jos meillä on vaikkapa 20 satelliitin pooli, josta
> valita, ja jos DGPS-tukiasema valitsee vaikkapa 8 satelliittia ja
> päätelaite valitsee myöskin 8 satelliittia, pitäisikö näiden
> satelliittien olla tismalleen samoja yksilöitä palvelimen ja clientin
> puolella? (Jotta saavutettaisiin paras mahdollinen tarkkuus.)

Minua taas kiinnostaa tietää miksi satelliittipaikannus on DGPS:n avulla
tarkempaa kuin ilman sitä, jos kerran paikannussatelliitit lähettävät
niin tarkan paikkatiedon kuin mahdollista eli niissä ei ole päällä
häirintää. Eikö DGPS ole pelkässtään sitä varten että sillä saadaan
selvillöe häirinnän määrä ja suunta, joka silloin voidaan poista, mutta
jos kerran häirintää ei ole, niin ei ole mitään poistettavaakaan.

<https://fi.wikipedia.org/wiki/Differentiaalinen_GPS> Tuon mukaan DGPS
poistaa alueellisen paikannusvirheen, mutta miten alueellinen
paikannusvirhe syntyy jos sitä ei keinotekoisesti tehdä. Eikö GPS ole
menetelmänä kaikenlaisista alueellisista paikannusvirheistä vapaa.
Luulisin että sitä voisi yulla vain eri paikkojen korkeueroista, mutta
niiden ei paljon luulisi vaikuttavan, silla maapallo on avaruudesta
katsoen varsin tasainen paikka.


--
Re...@iki.fi.nospam.invalid
http://www.iki.fi/Reijo

[Ari Saastamoinen]

Reijo Korhonen <reijo.k...@invalid.invalid> writes:

> Minua taas kiinnostaa tietää miksi satelliittipaikannus on DGPS:n avulla
> tarkempaa kuin ilman sitä, jos kerran paikannussatelliitit lähettävät
> niin tarkan paikkatiedon kuin mahdollista eli niissä ei ole päällä

Ei ne lähetä paikkatietoa (Kun ei ne satelliitit tiedä, missä SINÄ
olet) vaan ID:nsä ja kellonajan. Ja noista kellonajoista ja
satelliitin rataparametreista sitten lasketaan sijainti.

--
Arzka oh3mqu+...@hyper.fi - En halua follareita mailina
1. Valitse sopiva paikka, ei ihmisten tai rakennusten lahella, jossa
paukku voi aiheuttaa hairiota. - Iso-Kiinalaisen kayttoohje

[Reijo Korhonen]

On Fri, 26 Aug 2016 21:58:58 +0300, Ari Saastamoinen wrote:

> Reijo Korhonen <reijo.k...@invalid.invalid> writes:
>

>> Minua taas kiinnostaa tietää miksi satelliittipaikannus on DGPS:n
>> avulla tarkempaa kuin ilman sitä, jos kerran paikannussatelliitit
>> lähettävät niin tarkan paikkatiedon kuin mahdollista eli niissä ei
>> ole päällä

>
> Ei ne lähetä paikkatietoa (Kun ei ne satelliitit tiedä, missä SINÄ olet)
> vaan ID:nsä ja kellonajan. Ja noista kellonajoista ja satelliitin
> rataparametreista sitten lasketaan sijainti.

Totta, kyseessä kolmiomittaus eli tuolla tekniikalla vastaanottajan
pisteessä saadaan selville vähintää kolmen satelliitin etäisyys. Ja kun
satelliitien paikka tiedetään. niin silloin tiedetään vastaaottajan
sijaintikin tietyllä tarkkuudella.

Mutta peruskysymyksaeen. Jos kerran satelliitit eivät häiritse signaalia,
joka kertoo milloin se lähti satelliitista (josta siis lasketaan
vastottajan päässe mikä on satelliitiun etäisyys, vastaanottajahan tietää
oman kellonsa), niin miksi GGPA saisi selville tarkemman sijainnin kuin
pelkkä GPS. GPS:llä sinä juuri nsaat niin tarkan paikkatieden kuin
näkyvissä olevista satelliiteista voi saada. DGPS:stä luulisi oleba
hyötyä jos satellitien aikeleimoka bääristeltäisiin, mutta tänne
tulleiden viestien mukaan näin ei tehdä ja varm,istus löytyy varmaan
netistäkin. DGPS-asema saa siis satelliiteista ihan saman paikkatiedon
minkä mikä muukin GPS-laite siinä samassa DGPS:n sijainnissa saisi ja se
ehkä ei ole ihan tarkka, mutta millä ilveellä DGPS-asema pystyy keksimmän
mikä korjaus saisi paikan oikeaksi, sillä eikä virhe ole täysin
satunnainen, sillä virhettä ei ole keinotekoisesti vääristelty mihinkään
suuntaan.


--
Re...@iki.fi.nospam.invalid
http://www.iki.fi/Reijo

[Tuomas Yrjövuori]

26.08.2016, 22:53, Reijo Korhonen kirjoitti:
> DGPS-asema saa siis satelliiteista ihan saman paikkatiedon
> minkä mikä muukin GPS-laite siinä samassa DGPS:n sijainnissa saisi

Sehän se DPGS:n idea onkin, että DPGS-tukiasema saa saman signaalin kuin
mikä tahansa muukin GPS-vastaanotin lähialueella.

> ja se
> ehkä ei ole ihan tarkka, mutta millä ilveellä DGPS-asema pystyy keksimmän
> mikä korjaus saisi paikan oikeaksi,

DPGS-tukiasema on kiinteä, ja se tietää oman sijaintinsa tarkasti. Tätä
tunnettua tarkkaa sijaintia DPGS-tukiasema vertaa oman sisäisen GPS:n
laskemaan sijaintiin. Tämä ero (D) välitetään asiakaslaitteille, jotka
voivat vastaavasti korjata oman GPS:n virhettä vähentämällä tuon eron siitä.

> sillä eikä virhe ole täysin
> satunnainen, sillä virhettä ei ole keinotekoisesti vääristelty mihinkään
> suuntaan.

Miksei se vääristelykin voisi olla "satunnaista" tai pseudosatunnaista?
Oli vääristelyä tai ei, DPGS ei ota kantaa siihen, mikä virheen
aiheuttaa. Se vain mittaa virheen ja välittää tiedon sitä tarvitseville.
Järjestelmään sisältyy kellovirhettä, oli se sitten täysin suunniteltu
toiminnallisuus tai ei.

Niin ikään virhettä voivat aiheuttaa muiden muassa ionosfäärin varauksen
fluktuaatiot sekä veden määrän vaihtelu ilmakehässä.

--
Tuomas Yrjövuori

[Juhani Varemo]

Reijo Korhonen wrote:


> Minua taas kiinnostaa tietää miksi satelliittipaikannus on DGPS:n avulla
> tarkempaa kuin ilman sitä, jos kerran paikannussatelliitit lähettävät
> niin tarkan paikkatiedon kuin mahdollista eli niissä ei ole päällä
> häirintää. Eikö DGPS ole pelkässtään sitä varten että sillä saadaan
> selvillöe häirinnän määrä ja suunta, joka silloin voidaan poista, mutta
> jos kerran häirintää ei ole, niin ei ole mitään poistettavaakaan.

Systeemissä on muitakin virhe- ja häiriölähteitä kuin se tahallinen
heikennys. DGPS auttaa myös niihin.

SA (Selected Availability) on tuo tahallinen heikennys.


There are several other sources of error that share the same characteristics
as SA in that they are the same over large areas and for "reasonable"
amounts of time. These include the ionospheric effects mentioned earlier, as
well as errors in the satellite position ephemeris data and clock drift on
the satellites. Depending on the amount of data being sent in the DGPS
correction signal, correcting for these effects can reduce the error
significantly, the best implementations offering accuracies of under 10 cm.

[upsid...@downunder.com]

On Thu, 25 Aug 2016 20:01:14 -0000 (UTC), Reijo Korhonen
<reijo.k...@invalid.invalid> wrote:

>On Thu, 25 Aug 2016 16:18:07 +0300, Tuomas Yrjövuori wrote:
>
>> 25.08.2016, 16:11, Otto Keronen kirjoitti:
>>> Koskakohan päästään kuoppaamaan tuo "GPS" terminä kokonaan puhekielestä
>>> kun tulevaisuudessa yhä harvemmin se paikannustieto on sieltä peräisin.
>>
>> Niin, no, onneksi lyhenteeksi ei koskaan otettu NPS:ää eli "National
>> Positioning Systemiä" :-)
>>
>> Onko parempaa tietämystä, että juttelevatko GPS- ja Glonass-satelliitit
>> millään lailla keskenään? Ilmeisestikään nämä järjestelmät eivät ole
>> keskenään synkronoituja.

Ei tietenkään kommunikoi keskenään, nämähän ovat ensisijaisesti kahden
suurvallan sotilasjärjestelmiä, jotka on avattu siviilien käyttöön
rauhan aikana.

>
>Miksi noiden järjestelmien pitäisi jutella keskenään eli mitä hyötyä
>siitä näkisit? Itse kännykkä sen sijaan saa aina sitä tarkemman
>paikkatiedon mite enemmän satelliitteja se kuulee oli ne sitten kumman
>järjestelmän satelliiitteja tahansa. Luulisin että kumpikin järjestelmä
>antaa samantasoisen paikkatiedon sillä eihän tuohon satelliitin
>paikkatiedon tarkkuuteen voi vaikuttaa muu kuin kellon tarkkuus ja ehkä
>myös satelliitin eteisyys ja luulisin niiden kellojen olevan yhtä
>tarkkoja.

Jossain kriittisessä sovelluksessa on varsin riskaabelia luottaa vain
yhden vieraan valtion järjestelmään, jossa poliittisista tai
sotilaallisista syistä koska tahansa järjestelmä voidaan sammuttaa.

Lisäksi esim. viimeisen vuoden aikana oli koko GPS järjestelmässä oli
systemaattinen kellovirhe, josta Metsähovin observatorio raportoi
ensimmäisten joukossa. Tietysti piäisi olla kolme riippumatonta
järjestelmää, jotta tiedettäisiin, mitkä kaksi järjestelmää näyttää
oikein.

>Se että kännykkä antaa paikan tarkemmmin jos kuulee sekä GPS- ja Glonass
>satelliteja johtuu siis siitäå että kuultavia satelliitteja on enemmän.
>Jos ja kun GPS-satelliitit sammuvat vähän kerrasssaan ja uusia ei saada
>tilalle, niin eiköhän paikannus taas heikennä tarkkuuttaan jos eivät
>lähettele lisää satelliitteja sammuneiden tilalle. Suomi taitaa olla aika
>heikko paikannuspaikka eli kuultavissa ei ole liikaa satelliitteja.
>Keskempänä Eurooppaa paikannus toimii varmaankin tarkemmin ja
>luotettavammin.

Satelliittien inklinaatiot ovat yli 60 astetta ja ratakorkeus 20000 km
luokkaa, jolloin Pohjois-Amerikan yllä olevat satelliitit kuuluvat
täällä aivan hyvin, jolloin myös pohjoisen suunnalta saadaan hyvä
signaali ja siten saadaan kolmiomittauksessa suuret kulmat eri
satelliittien välille. Kun täällä ei ole yhtään pilvenpiirtäjää eikä
siten syviä katukuiluja, kunnon tarkkuuden aikaansaaminen ei pitäisi
olla vaikea yhdellä tai useammalla satelliittioperaattorilla.

[upsid...@downunder.com]

On Thu, 25 Aug 2016 23:25:22 +0300, Tuomas Yrjövuori

<tuomas.y...@aalto.fi> wrote:


>> Se että kännykkä antaa paikan tarkemmmin jos kuulee sekä GPS- ja Glonass
>> satelliteja johtuu siis siitäå että kuultavia satelliitteja on enemmän.
>
>Minua kiinnostaisi tietää, että jos tekee oman DPGS-sovelluksen,
>pitäisikö kyseisen sovelluksen käyttää apunaan samoja valikoituja
>satelliitteja sekä DPGS-tukiaseman puolella että mobiililaitteen
>asiakaspuolella?

DGPS tukiaseman lähete (oli se sitten radioteitse tai kiinteässä
Internetissä) sisältää useita satelliittikohtaisia tietueita, jossa on
kyseisen satelliitin pseudokoodietäisyyden korjaukset. Mitä
satelliitit näkyvät DGPS tukiasemalle vaihtelee jatkuvasti, enkä
keksi, miksei samassa sanomassa voisi kulkea korjauksia niin GPS,
Glonass kuin Galileon satelliiteista. Kukin vastanotin vastaanottaa
suoraan kunkin satelliitin tiedot, huomioi DGPS asemalta saadut
satelliitikohtaiset korjaukset ja vasta sen jälkeen ratkaisee
mobiilivastaanottimen sijainnin.

SA:n aikana tutkin yksinkertaistettua versiota, jossa DGPS asema olisi
laskenut ainoastaan maanmittarien mittaaman paikan ja GPS perusteella
saatujen DGPS tukiaseman koordinaattien paikka-eron (pituus ja
leveyspiiriero) ja lähettää tämän eteenpäin eri vastaanottajille.
Homma tietysti kaatui siihen, että DGPS asema ja mobiiliasemat
kuulivat eri satelliitteja ....

SA:n poistumisen myötä kehitysinto loppui siihen.

[upsid...@downunder.com]

On Fri, 26 Aug 2016 16:55:24 -0000 (UTC), Reijo Korhonen
<reijo.k...@invalid.invalid> wrote:

>
>Minua taas kiinnostaa tietää miksi satelliittipaikannus on DGPS:n avulla
>tarkempaa kuin ilman sitä, jos kerran paikannussatelliitit lähettävät
>niin tarkan paikkatiedon kuin mahdollista eli niissä ei ole päällä
>häirintää. Eikö DGPS ole pelkässtään sitä varten että sillä saadaan
>selvillöe häirinnän määrä ja suunta, joka silloin voidaan poista, mutta
>jos kerran häirintää ei ole, niin ei ole mitään poistettavaakaan.

Troposfäärissä esiintyy optisella alueella kangastuksia, toisaalta
auringonlaskun aikana aurinko on tosiallisesti kokonaan laskenut, kun
silmämääräisesti auringon _alareuna_ vasta koskettaa horisonttia.

Tämä siis merkitsee sitä, että valon kulkureitti kaareutuu, eli matka
on todellista pidempi.

Ihan samat ilmiöt koskevat n. 1 GHz radioaaltoihin, joten ionosfäärin
ja troposfäärin signaalin taipumisen takia etäisyys näyttää todellista
suuremmalat, eli tämä pitää kompensoida GPS vastaanottimessa.
Ionosfääritaipuman suuruutta ei pysty suoraan mittaamaan, mutta jos
kahdella eri taajuudella tehdään mittaus, jossa taipuma on erilainen,
saadaan jonkinlainen arvio, kuinka paljon signaalin matka on
pidentynyt, eli kompensointi onnistuu paremmin.

Sotilaspuolen GPS vastaanotossa kahdella taajuudella saadaan aika
hyviä tuloksia, siviilipuolen GPS kayttää vain yhtä taajuutta, joten
korjaukset ovat epätarkempia. Galileossa on taas mahdollista käyttää
useampaa aallonpituutta.

DGPS:n ideana on olettamus, että ionosfääri taittaa signaalia
suunnilleen yhtä paljon DGPS asemalle kuin ihan lähelle sijaitsevaan
mobiililaitteeseen. DGPS hyöty menetetään aika nopeasti, mitä
kauempana ollan DGPS tuliasemasta. Joku 100 km mobiililaitteen ja DGPS
aseman välillä alkaa olla maksimi.

[Markus Sadeniemi]

27.9.2016, 16:24, upsid...@downunder.com kirjoitti:
> Satelliittien inklinaatiot ovat yli 60 astetta ja ratakorkeus 20000 km
> luokkaa, jolloin Pohjois-Amerikan yllä olevat satelliitit kuuluvat
> täällä aivan hyvin,

Muistaakseni inklinaatiot ovat 55 asteen tienoilla, mutta totta on,
että meillä näkyvät myös pohjoisnavan toisella puolella olevat satelliitit.

Markus Sadeniemi

[Otto J. Makela]

GPS:n inklinaatiot ovat todellakin 55° luokkaa, GLONASS on Suomen
korkeudella hieman helpommin kuuluva koska sen satelliiteillä on 64.8°
inklinaatio. Kiinnostavaa on missä vaiheessa GLONASS:n tarkemman
L1SF/L2SF-signaalin suojauksen avaimet vuotavat.

https://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System
https://en.wikipedia.org/wiki/GLONASS