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Von Walter DJ9VF
Siehe auch : -
Ziel dieses Kapitels
- GPS-Orbitdaten
- Genauigkeitsvergleich der Almanachdaten mit RINEX-Daten und
den Ephemeriden
- Woher bekommt man die Daten
- Einsatz der GPS-Maus
Vorheriger Lernschritt
Dekodierung der GPS-Position einer RS92SGP
GPS Orbitdaten
Die GPS-Daten die man von der Radiosonde
erhält sind nicht komplett um damit die Position der Sonde
zu berechnen. Der Grund dafür liegt im Design des GPS-Empfängers
in der Sonde. Man hat die umfangreichen Berechnungen für
diesen Zweck von der Sonde heraus zur Bodenstation verlagert,
wo schnelle Rechner mit ständig neuen Möglichkeiten
das viel besser können. Schließlich hat die zeitnahe
Übertragung der Meßwerte Vorrang. Wie auch immer, das
Programm SondeMonitor braucht zusätzlich zu den GPS-Daten,
die von der Sonden empfangen werden, parallel dazu ergänzende
Werte der Bahndaten von den GPS-Satelliten, die in dreierlei Arten
zu bekommen sind.
Als :
- 1. Almanach-Daten aus dem Internet (jeweils vom Vortag)
- 2. RINEX-Daten aus dem Internet (jeweils vom Vortag)
- 3. Ephemeriden direkt zu empfangen mit einer GPS-Maus.
Bei den Vorbereitungen zur Dekodierung einer GPS-Sonde wie im
Lernschritt 5 beschrieben, muß
man prüfen welche Orbitaldaten zur Verfügung stehen
und welche dann schlußendlich ausgewählt werden, nämlich
mit A die Almanachdaten oder mit R die RINEX-Daten oder mit E
die Ephemeriden. Für die Sondenjagd macht es Sinn sich alle
Möglichkeiten offen zu halten um bei Ausfall der einen oder
anderen Variante die Aktion trotzdem noch erfolgreich zu beenden.
Die Unterschiede sollen nun im folgenden Absatz näher untersucht
werden um den Nutzen der verschiedenen Varianten besser einschätzen
zu können.
Vergleich der Genauigkeit dieser Daten
Diese verschiedenen Beschreibungen
der Satellitenbahnen sind unterschiedlich genau, bzw. enthalten
mehr oder weniger Informationen. Daraus resultiert auch, daß
die Abweichungen von der berechneten zur absoluten GPS-Position
unterschiedlich groß sein können. Erfahrungswerte der
verschiedenen Abweichungen kann man aus nebenstehendem Diagramm
ersehen. Die einfachste Version dieser Orbitdaten sind die "almanacs".
Das sind sozusagen die Solldaten der GPS-Satelliten-Orbitbeschreibungen.
Diese Datei ist auch nur 7 kB groß. Die Almanachdaten erlauben
kaum eine bessere Genauigkeit als +-50 Meter. Von Tag zu Tag kann
(muß aber nicht) dann die mögliche Abweichung etwa
50 Meter größer sein (siehe Kurve A
). Trotzdem sind sie nicht zu verachten. Hat man z.B. drei Tage
lang keinen Internetzugang sind sie mit der entsprechenden Abweichung
immer noch gut zu gebrauchen.
Wesentlich bessere Bahnbeschreibungen des GPS-Satelliten sind
die "RINEX-Daten". Sie sind schon sehr genau, enthalten
sie doch schon jede Menge Korrekturdaten. Eine Datei dieser Art
ist immerhin um die 260 kB groß. Leider sind sie aber nur
einen Tag lang brauchbar. Danach fällt die Genauigkeit stark
ab und ist nach zwei Tagen schlechter als "almanacs"
(siehe Kurve R ).
Die beste Lösung sind natürliche die "ephemerics".
Diese Bahnbeschreibungen samt Korrekturdaten kann man mit einer
GPS-Maus direkt von den GPS-Satelliten empfangen. Dafür ist
im Programm SondeMonitor vom Abholen bis zur Einbindung schon
alles vorbereitet. Diese Informationen sind jedoch die Kurzlebigsten.
Nach etwa einer Stunde nimmt diese hohe Genauigkeit bereits ab
(siehe Kurve E ).
Woher bekommt man die Bahndaten?
Almanach-Daten
Diese werden von dem "U.S.
Department of Homeland Security" im Internet zur Verfügung
gestellt. Es handelt sich dabei immer um die Datei des Vortages.
Man kann sie entweder wie im Lernschritt
5 erklärt, mit dem Programm SondeMonitor aus dem Internet
holen oder selbständig in das Internet auf die Seite www.navcen.uscg.gov/gps/almanacs.htm
gehen. Auf dieser Seite bekommt man automatisch die aktuellste
Datei im "SEM-Format" mit dem Namen "CURRENT.AL3"
zum Download angeboten.
Das sind Bahnbeschreibungen von allen GPS-Satelliten die in einer
kleinen Datei mit der Endung ".AL3" abgespeichert sind.
Diese Datei "CURRENT.AL3" muß SondeMonitor in
dem Unterverzeichnis "\log files" zur Verfügung
gestellt werden.
Vor der Dekodierung muß diese Datei wie bereits im Lernschritt
5 erklärt mit dem Menüpunkt "Tools" und
der Option "GPS Arm" aktiviert werde.
RINEX Daten
Diese können per FTP-Protokoll von der Internetseite ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/gps/data/daily/2009/brdc/
abgeholt werden.
Nicht vergessen: am 1.Januar muß
die Jahreszahl im Aufruf aktualisiert werden. Nach dem Anklicken
dieser Seite erscheint eine mehr oder weniger lange Liste. Der
letzte Eintrag ist die aktuellste Datei. Diese Datei per Doppelklick
herunterladen. Das Dateidatum ist üblicherweise von gestern,
kann aber in den Abendstunden auch schon vom aktuellen Tage sein.
Ist das Datum dieser Datei aber von vorgestern oder noch älter
kann es nur für "Postprocessing" verwendet werden.
(Postprocessing wird im Lernschritt 7
ausführlich erklärt) Es handelt sich hier übrigens
um eine gepackte Datei, d.h. sie muß noch entpackt werden
und dann dem Programm SondeMonitor in dem Unterverzeichnis "\log
files" zur Verfügung gestellt werden.
Auch sie muß vor der Dekodierung mit dem Menüpunkt
"Tools" und der Option "GPS Arm" aktiviert
werden.
Ephemeridenempfang mit einer GPS-Maus
Unter Ephemeriden versteht man
die Orbitdaten samt den aktuellen Korrekturen, den sogenannten
"C/A code-correlated differential GPS"), die man mit
einer GPS-Maus direkt von den GPS-Satelliten empfangen kann.
Als Empfänger benötigt man eine SIRF-III-fähige
GPS-Maus (z.B. NL-302U von Navilock) die heutzutage über
eine USB-Schnittstelle mit dem Computer verbunden ist.
Von SondeMonitor kann diese GPS-MAus für zwei Dinge verwendet
werden. Einmal zur Anzeige des eigenen Standorts auf der Landkarte
(zweckmäßig für portablen Einsatz) und zweitens
zum Empfang der Ephemeriden. Vor der Benutzung durch SondeMonitor
muß für diese GPS-Maus erst einmal der richtige Driver
installiert werden und die GPS-Maus mit einem Dienstprogramm (z.B.SiRFDemo)
auf die Übertragungsgsgeschwindigkeit von 38400 eingestellt
sein. Erst wenn das durchgeführt ist kann der Port, an dem
die GPS-Maus eingesteckt ist, definiert und anschließend
aktiviert werden.
Ist der Port dann mit dem Menüpunkt
"OPTIONS" und der Option "GPS" und der Auswahl
"GPS input enable" aktiviert, zeigen sich unter dem
Menüpunkt "TOOLS" und der Option "GPS Elements"
zwei weitere Auswahlmöglichkeiten, nämlich "Almanac
from local GPS" und "Ephemeris from local GPS".
Die untere Auswahl, "Ephemeris from local GPS" erlaubt
nun den Empfang der Orbitdaten direkt von den GPS-Satelliten.
Durch Anklicken dieser Auswahl werden die in der GPS-Maus empfangenen
Ephemeridendaten von SondeMonitor in eine Datei übertragen.
Es dauert aber knapp eine Minute oder länger bis eine Meldung
wie im Beispiel weiter unten erscheint.
In dieser Meldung wird anzeigt von wieviel GPS-Satelliten die
Orbitdaten empfangen wurden.
Allerdings sollten es schon so um die 8 Satelliten sein und nicht
nur drei wie in dem nebenstehenden Beispiel, sonst reicht die
Information nicht für eine sinnvolle Nutzung.
Auf jeden Fall wird dabei im Unterverzeichnis "\log files"
automatisch eine Datei mit mehr oder weniger Ephemeridendaten
erstellt.
Der Name der erstellten Datei (z.B. gps_ephemeris_20090223161517.txt)
enthält Jahr/Monat/Tag/Stunde/Minute/Sekunde und kann somit
gut von älteren Dateien unterschieden werden.
War der Empfang erfolgreich, muß
zur Verwendung dieser Ephemeriden-Datei wieder der Menüpunkt
"TOOLS" und die "Option" GPS arm mit der Auswahl
der nun neu erstellten Ephermidendatei durchgeführt werden.
In der Praxis bedeutet das, daß die Ephemeriden während
einer Sondenverfolgung spätestens alle Stunde wieder empfangen
und geladen werden müssen