Jaka jest maksymalna teoretyczna dokładność GPS?

43

Rozmawiałem z potencjalnym klientem, który zażądał, abyśmy wyznaczyli kilka punktów za pomocą GPS, z maksymalną (a może minimalną?) Dokładnością 2 m.

Jest to obszar bez WAAS i miałem wrażenie, że nawet w najlepszych warunkach pojedynczy punkt GPS może być dokładny nawet do 15 metrów (pole poziome). Czy to jest poprawne?

Jaka jest maksymalna teoretyczna dokładność GPS bez korzystania z WAAS lub różnicowego GPS?

Devdatta Tengshe
źródło
2
Jakiego rodzaju odbiorników będziesz używać?
RK
2
Jest to oczywiście zależne od odbiornika, zobacz, co zapewnia niski poziom GPS w tym wątku gis.stackexchange.com/questions/12011/…
1
Nie interesuje mnie żaden konkretny instrument. Jestem zainteresowany teoretyczną dokładnością w typowych warunkach środowiskowych.
Devdatta Tengshe,
@ DanPatterson Myślę, że określony instrument i odczyty używają WAAS i nie są to wyłącznie pozycjonowanie GPS oparte na satelitach.
Devdatta Tengshe,
2
Nie obsługuje WAAS @Devdatta, 7-letni Garmin Etrexs. Czasami stacjonarność w witrynie daje lepsze wyniki dla dowolnego GPS. Link był po prostu do przemyślenia.

Odpowiedzi:

29

Rząd Stanów Zjednoczonych twierdzi obecnie, że dokładność pozioma GPS dla cywilnego (SPS) wynosi 4 metry RMS (7,8 metra 95% przedział ufności). Dokładność pionowa jest gorsza. Pamiętaj, to minimum. Niektóre urządzenia / lokalizacje niezawodnie (95% czasu lub lepiej) mogą uzyskać dokładność 3 metrów. Dokument techniczny dotyczący tej specyfikacji można znaleźć tutaj .

Aby uzyskać bardziej ogólne informacje o dokładności GPS, przejdź na stronę GPS.gov . Ta strona internetowa zawiera również dane i informacje na temat systemów obsługujących WAAS oraz poziomy dokładności w zależności od lokalizacji. To świetny zasób.

Zasadniczo nie można uzyskać dokładności 2 metrów bez pewnej formy korekty.

Edycja: Coś innego do rozważenia to użycie urządzenia, które może komunikować się zarówno z satelitami GPS, jak i GLONASS . Nie znam żadnych artykułów ani badań dotyczących dokładności, które łączą oba systemy w celu poprawy dokładności, ale przynajmniej zwiększa potencjalne satelity, które mogą być dostępne w jednym określonym miejscu / czasie, szczególnie w pobliżu biegunów.

Baltok
źródło
Wcześniej widziałem standard SPS 2008, ale jest on bardzo gęsty i trudny do odczytania. Widzę, że podali 4m jako 95 percentyl błędu; Ale raczej liczyłem na jakąś formułę lub równanie, które to udowodni.
Devdatta Tengshe,
6
dlaczego nalegasz na „teoretyczny” najlepszy wynik lub chcesz zobaczyć matematykę stojącą za odpowiedzią powyżej (zwłaszcza po tym, jak mówisz, że standardem, który ją określa, jest „gęsty i trudny do odczytania”)? Twój potencjalny klient ma na uwadze budżet, który określi, jaki rodzaj urządzeń GPS możesz zabrać w teren. Twoje odczyty nie będą lepsze niż twierdzą dostawcy urządzenia i prawdopodobnie będą gorsze. Jak zauważyło kilka odpowiedzi / komentarzy, GPS klasy konsumenckiej dostanie 10-15 mln. Bez WAAS lub różnicowego GPS nie osiągniesz swojego celu, niezależnie od równań.
Llaves,
1
Dla jasności reklamowany 7,8 m (95% ci) ma pseudozakres (zasięg satelity do odbiornika), niekoniecznie dokładność lokalizacji użytkownika. Choć są ze sobą silnie powiązane, to nie to samo. Pozioma dokładność odbiornika zależy od tego, gdzie znajduje się odbiornik dla wszystkich satelitów, kąty względem każdego satelity itp.
r2evans
Czy precyzja zależy od kryształu w telefonie komórkowym?
prosti
@prosti - na urządzeniach przenośnych głównymi ograniczeniami są: a) długość / jakość anteny oraz b) kompromisy w zużyciu baterii w obwodach.
ToolmakerSteve
14

Efekty opóźnień jonosferycznych są największym źródłem błędów w odbiorniku GPS o pojedynczej częstotliwości. WAAS i CORS są w stanie poprawić to lepiej niż almanach odbiornika , więc najlepsze, co możesz zrobić z nieskorygowanym GPS, to zwykle około 15 metrów. GPS klasy pomiarowej wykorzystujący RTK jest w stanie osiągnąć centymetrową dokładność.

Metody korekcji różnicowej Źródło obrazu: http://www.spatial-ed.com/gps/gps-basics/135-differential-correction-methods.html

blah238
źródło
5

w krajach europejskich, w terenie (nie w mieście z budynkami), najlepsza dokładność bez żadnej pomocy wynosi 5 metrów. Byłem także świadkiem dokładności 2 metrów, ale jest to niezwykle rzadkie i nie wziąłbym tego pod uwagę. Średnia najlepsza wynosiłaby 15 metrów, a średnia gorsza blisko 30-40 metrów.

Powyższe wyniki pochodzą z moich własnych prac terenowych i pochodzą z używania różnego rodzaju smartfonów. Dokładność GPS jest bardzo różna w zależności od otoczenia, używanych urządzeń, pogody i wielu innych czynników. Wyniki dokładności pochodzą z porównania mojej aktualnej pozycji z pozycją GPS.

Mam nadzieję, że to pomoże.

Pozdrawiam, A

Antony
źródło
1
Jak definiujesz dokładność?
johanvdw
1
Używam Arcmap do ustawiania moich stałych pozycji testowych, a następnie mierzę odległość od pozycji GPS. Wyniki, które podałem powyżej, to średnie i zaokrąglone wartości dokładności dla krajów europejskich (głównie Wielkiej Brytanii, Hiszpanii i Niemiec)
Antony
4

Są to wyniki testów przeprowadzonych w październiku i grudniu 2014 r. Testowano następujące dane telemetryczne GPS, rejestratory danych GPS i ręczny GPS.

Telemetria GPSFlight STX900e, wbudowany moduł GPS ublox LEA - S5

BRB 900 MHz GPS Telemetry, odbiornik GPS serii Lassen IQ

Telemetria GPS TLA 900 MHz, odbiornik GPS ublox 6 series

Rejestrator danych GPS Holux 1200e

Tripmate 852 Rejestrator danych GPS, mikroukład GPS, MTK

Garmin etrex H.

Punktem odniesienia były 2 oceny państwowe (SSM) w odległości 35 km od siebie w Sydney w Australii. Arkusze danych dla tych znaków zostały dostarczone przez NSW Spatial Exchange. Urządzenia pozostawiono na znakach przez 15 minut w punkcie 1 i 30 minut w punkcie 2.

Wszystkie urządzenia obsługują DGPS.

Wszystkie wykorzystują układ wysokości WGS 84

Oznaczenie 1 (około 60% widoku nieba)
Oznaczenie 2 (około 80% widoku nieba) Odchylenie od pozycji, wysokość

GPSFlight 1 = 9,5 ft, 18,4 ft (7 sats)
2 = 3,5 ft, 4,6 ft (10 sats)

BRB 1 = 11,9 ft, 16,2 ft (7 sats)
2 = 13,6 ft, 3,7 ft (10 sats)

TLA 1 = 12,6 stóp, 14,8 stóp (7 sats)
2 = 14,2 stóp, 3,6 ft (10 sats)

Holux 1 = 29,3 ft, 40,3 ft (7 sats)
2 = 9,8 ft, 20,4 ft (10 sats)

Tripmate 1 = 18,5 ft, 27,3 ft (7 sats)
2 = 7,1 ft, 1,6 ft (10 sats)

Garmin 1 = 45,6 ft, 10,8 ft (6 sats)

2 = 13,5, stopy, 23,0 stopy (10 satów)

Patrząc na dane z tych odczytów, wszystkie dane pozycyjne tych jednostek GPS „dryfują” wokół znaku statycznego, ale średnio dają bardzo akceptowalną dokładność dla mojego celu IMO. Sądzę, że te urządzenia trzeba będzie pozostawić na 1 godzinę, aby się odpowiednio ustabilizowały. Używam tych urządzeń GPS podczas lotów z rekordową wysokością latawców na świecie, a w odległej strefie, z której korzystam, na wysokościach do 16 000 stóp pozyskano 12, a nawet 13 satelitów. To o wiele więcej, niż wydaje się większość ludzi na obszarach miejskich lub zalesionych. Każda z tych jednostek da mi lepszą niż 0,08% dokładność w stosunku do mojego profilu wysokości. Jeśli chcesz uzyskać większą dokładność, potrzebujesz czegoś takiego jak tachimetr Trimble lub podobny GPS klasy pomiarowej z dodatkowym powiększeniem. To zależy od tego, ile płacisz, oraz od zrozumienia korzystania i ograniczeń. Ludzie czasami mają nierealne oczekiwania co do cudownej technologii w niskiej cenie. Pierwotnie zapłaciłem 600 USD za dane telemetryczne GPSFlight 9 lat temu. BRB wynosił 300 USD, TLA około 250 USD, Garmin etrex 99 USD, Holux 100 USD, Tripmate 50 USD. Pamiętam, że podręczne, łatwo dostępne urządzenia GPS były blisko 800 $ około 20 lat temu. Są coraz tańsze, ale nie mogę ręczyć za jakość lub dokładność wszystkich tanich jednostek. Producenci urządzeń GPS klasy konsumenckiej zwykle podają roszczenia o wartości poniżej 3 metrów dla pozycji i poniżej 5 metrów dla wysokości w dobrych warunkach. Wygląda na to, że wciąż jest to ogromny huk, ponieważ urządzenia te mogą umieścić cię w promieniu 10 metrów kwadratowych na powierzchni ziemi z 40 miliardami metrów kwadratowych. Pierwotnie zapłaciłem 600 USD za dane telemetryczne GPSFlight 9 lat temu. BRB wynosił 300 USD, TLA około 250 USD, Garmin etrex 99 USD, Holux 100 USD, Tripmate 50 USD. Pamiętam, że podręczne, łatwo dostępne urządzenia GPS były blisko 800 $ około 20 lat temu. Są coraz tańsze, ale nie mogę ręczyć za jakość lub dokładność wszystkich tanich jednostek. Producenci urządzeń GPS klasy konsumenckiej zwykle podają roszczenia o wartości poniżej 3 metrów dla pozycji i poniżej 5 metrów dla wysokości w dobrych warunkach. Wygląda na to, że wciąż jest to ogromny huk, ponieważ urządzenia te mogą umieścić cię w promieniu 10 metrów kwadratowych na powierzchni ziemi z 40 miliardami metrów kwadratowych. Pierwotnie zapłaciłem 600 USD za dane telemetryczne GPSFlight 9 lat temu. BRB wynosił 300 USD, TLA około 250 USD, Garmin etrex 99 USD, Holux 100 USD, Tripmate 50 USD. Pamiętam, że podręczne, łatwo dostępne urządzenia GPS były blisko 800 $ około 20 lat temu. Są coraz tańsze, ale nie mogę ręczyć za jakość lub dokładność wszystkich tanich jednostek. Producenci urządzeń GPS klasy konsumenckiej zwykle podają roszczenia o wartości poniżej 3 metrów dla pozycji i poniżej 5 metrów dla wysokości w dobrych warunkach. Wygląda na to, że wciąż jest to ogromny huk, ponieważ urządzenia te mogą umieścić cię w promieniu 10 metrów kwadratowych na powierzchni ziemi z 40 miliardami metrów kwadratowych. Są coraz tańsze, ale nie mogę ręczyć za jakość lub dokładność wszystkich tanich jednostek. Producenci urządzeń GPS klasy konsumenckiej zwykle podają roszczenia o wartości poniżej 3 metrów dla pozycji i poniżej 5 metrów dla wysokości w dobrych warunkach. Wygląda na to, że wciąż jest to ogromny huk, ponieważ urządzenia te mogą umieścić cię w promieniu 10 metrów kwadratowych na powierzchni ziemi z 40 miliardami metrów kwadratowych. Są coraz tańsze, ale nie mogę ręczyć za jakość lub dokładność wszystkich tanich jednostek. Producenci urządzeń GPS klasy konsumenckiej zwykle podają roszczenia o wartości poniżej 3 metrów dla pozycji i poniżej 5 metrów dla wysokości w dobrych warunkach. Wygląda na to, że wciąż jest to ogromny huk, ponieważ urządzenia te mogą umieścić cię w promieniu 10 metrów kwadratowych na powierzchni ziemi z 40 miliardami metrów kwadratowych.

Robert
źródło
Naprawdę interesujące dane - tylko dla potwierdzenia, odczyty „odchyleń” są rzeczywistymi zmierzonymi odchyleniami w porównaniu ze znakami z badania stanu? Czy wziąłeś wiele odczytów lub jeden odczyt pod koniec 15/30 min?
Simbamangu,
0

Realistycznie dzięki nowoczesnemu odbiornikowi GPS do badań, możesz łatwo zejść do kilku centymetrów za pomocą RTK w ciągu kilku sekund lub nawet do kilku milimetrów ze statycznym przetwarzaniem końcowym i kilkoma godzinami przetworzonych danych.

Pstrąg Kilgore
źródło