Zum Inhalt springen

EU-basierte GNSS-Komplettlösungen

GNSS receivers

Stabilität und Genauigkeit

Es ist an der Zeit, über die Genauigkeit von Positionierungslösungen und deren Messung zu sprechen. Am besten trägt man alle Messergebnisse in eine Karte ein und markiert einen Kreis, in dem ein bestimmter Anteil dieser Messwerte liegt. Je nach gewähltem Anteil werden unterschiedliche Bezeichnungen verwendet. Liegt beispielsweise ein Kreis innerhalb von 50 % der Punkte, spricht man von CEP (Circular Error Probable) oder CEP50.

Im Gegensatz zu Messzeiten lässt sich zwischen kurzfristiger Stabilität (wie eng die Punkte innerhalb von 3, 5, 10 oder 30 Minuten beieinander liegen) und langfristiger Stabilität unterscheiden. Satelliten umkreisen die Erde in etwa 11 Stunden und 56 Minuten, danach wiederholen sich die Bedingungen. Die langfristige Stabilität wird üblicherweise über 24 Stunden oder zwei Erdumläufe gemessen.

Misst man sehr stabile Lösungen über einige Stunden, kann man auf Gezeiten der festen Erde stoßen, die die Höhe um bis zu 30 Zentimeter und die horizontale Ausdehnung um bis zu 5 Zentimeter beeinflussen können. Bei Messungen über ein Jahr oder länger (und mit hoher Genauigkeit) lassen sich sogar die Kontinentaldrift (oder die Bewegung tektonischer Platten) und das langsame Abrutschen von Gebirgen ins Meer nachweisen. Diese Veränderungen betreffen zwar nur Millimeter und Zentimeter, sind aber messbar. Wenn Ihnen also sehr genaue Koordinaten (millimetergenau) vorliegen, fragen Sie nach dem Zeitpunkt und der Mondphase der Messung.

Es ist wichtig, zwischen Stabilität und Genauigkeit einer Lösung zu unterscheiden. Stabilität bezieht sich auf die Größe des Kreises, in den die meisten Lösungen passen. Genauigkeit hingegen ist der Abstand vom Mittelpunkt dieses Kreises zu den wahren Koordinaten.

In urbanen Schluchten kann die Genauigkeit mitunter wichtiger sein als die Stabilität. Stellen Sie sich ein hohes, massives Betongebäude im Norden vor, ähnlich der Chinesischen Mauer, dessen Dach einen Winkel von etwa 80 Grad zum Horizont bildet. Im Süden befindet sich ein kleineres Gebäude mit einem Winkel von 40 Grad zum Dach. Aufgrund der Blockierung durch das Gebäude können Sie keine Signale von nördlichen Satelliten empfangen. Auch Signale von südlichen Satelliten werden nicht direkt empfangen, jedoch können Sie deren vom nördlichen Gebäude reflektierte Signale empfangen. Dadurch legen die Signale der südlichen Satelliten einen längeren Weg zurück, was zu einer Verschiebung der Positionsbestimmung nach Norden führt.

Stabilität und Genauigkeit hängen maßgeblich vom Parameter „Elevationsmaskierungswinkel“ ab, der den Empfang von Satelliten mit niedriger Elevation einschränkt. Einerseits liefern Satelliten mit niedriger Elevation mehr Koordinateninformationen (während Satelliten mit hoher Elevation mehr Höhen- und Zeitinformationen liefern). Andererseits sind die Signale von Satelliten mit niedriger Elevation aufgrund der Troposphäre verrauscht, und es werden häufig nicht nur direkte, sondern auch reflektierte Signale empfangen. Der Maskenwinkel variiert je nach Bedingungen zwischen 5 und 15 Grad oder mehr, und für Zeitmesslösungen wird ein noch höherer Wert von bis zu 20–30 Grad empfohlen.

Die bisher besprochenen Punkte beziehen sich auf nachträgliche (aposteriori) Auswertungen. Die vom Empfänger als Lösungsmerkmale gelieferten Informationen sind Vorinformationen (apriori). Diese werden aus den Restabweichungen in der Matrix berechnet. Anders ausgedrückt: Die Lösung wird mithilfe der Methode der kleinsten Quadrate ermittelt, und die Abweichungen der Messungen einzelner Satelliten von der durchschnittlichen Lösung werden in einen Genauigkeitsparameter umgerechnet.

© Eltehs SIA 2023

Vorheriger Beitrag Nächster Beitrag

Hinterlassen Sie einen Kommentar

Bitte beachten Sie, dass Kommentare vor der Veröffentlichung genehmigt werden müssen.