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Freitag, 26. April 2019Startseite > GNSS > Fehlerquellen

Mobilfunk

 

Die Erfahrung hat gezeigt, dass bei Schwierigkeiten mit RTK-Messungen (z.B HEPS-Dienst), sei es Probleme bei der Einwahl oder häufiger Verlust des "Fixings", die Ursache oft im mangelhaften Mobilfunkempfang liegt.

 

Sowohl die Näherungsposition des Anwenders, als auch die SAPOS®-Korrekturdaten werden über Mobilfunk übertragen. Somit stellt diese Verbindung eine äußert wichtige Schnittstelle dar, die leider oft zum berüchtigten Nadelöhr wird.

 

 

 

 

Die möglichen Ursachen für Probleme beim Mobilfunkempfang sind sehr vielfälltig und lassen sich nur schwer messen, geschweige denn, dass man darauf Einfluß nehmen könnte.

Folgende Dinge sind für die Mobilfunkverfügbarkeit bedeutsam und entscheiden, ob eine RTK-Messung funktioniert oder nicht:

 

 

 

Mögliche Lösungen oder Alternativen:

 

Generell ist stark davon auszugehen, dass die Mobilfunknetze aufgrund des anhaltenden Booms im Smartphone-, Netbook- und Tablet-PC -Bereich, schnell weiter verdichtet und modernisiert werden. 

Treten z.B. Verbindungsprobleme mit dem mobilen Internet (Ntrip) auf, bringt vielleicht die Einwahl über die GSM-Nummer Abhilfe.

 

Z.B. der Abschluß eines weiteren Mobilfunkvertrages mit einem anderen Mobilfunknetz. Somit kann je nach Messgebiet entschieden werden, welche SIM-Karte (z.B. D1-Netz oder D2-Netz oder ....) eingesetzt wird. In der Praxis umsetzbar durch

- eine zweite Messausrüstung oder

- SIM-Kartenwechsel im Empfänger oder

- Anschluß eines externen Handy

 

Kann hilfreich sein, wenn das im Empfänger eingebaute Modem zu schwach ist, oder um einen SIM-Kartenwechsel zu ermöglichen.

 

Wenn keine Echtzeitmessung möglich ist, besteht die Möglichkeit die Messdaten aufzuzeichnen und im Büro mit SAPOS® GPPS bzw. dem Berechnungsdienst SAPOS® GPPS-PrO auszuwerten. Naheliegenderweise sind nur Punktaufnahmen, keine Absteckungen möglich.

 

Mobilfunkprobleme können zeitlich schwanken. Somit ist es möglich, dass die Messung an gleicher Stelle zu einer anderen Uhrzeit funktioniert. 

 

 

 

 

Einfluss von Ionosphäre und Troposphäre

 

Das Grundprinzip der Positionierung mit Satelliten basiert auf der exakten Laufzeitbestimmung der ausgesandten Satellitensignale. Da das Signal aber kein Vakuum sondern die Ionos- und die darunter liegende Troposphäre durchläuft, kann es verlangsamt bzw. abgelenkt werden.

Diese Refraktionseinflüsse können zu Fehlern in der Entfernungsberechnung führen. Erschwert wird dies durch die Tatsache, dass dabei keine konstante Verzögerung vorliegt, sondern mehrere Faktoren das Ausmaß der Refraktion bestimmen.

Den größten Einfluss auf die Laufzeitberechnung haben die Elevation der Satelliten, die Beeinflussung der Dichte durch die Sonne sowie die Beeinflussung durch die Luftfeuchtigkeit.

 

 

 

 

 

Ionosphäre (Höhe: 70-1000km):

 

Einfluss auf die Messergebnisse bis zu 50ppm! Ausschlaggebend ist der VEC (vertikaler Elektronengehalt) in der Ionosphäre, der die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Satellitensignale beim Durchlaufen der Ionosphäre stark beeinflusst.

Die VEC-Dichte in der Ionosphäre und die Stärke der Ionosphäre selber wird durch die Sonne und ihre Zyklen beeinflusst. Der Zyklus der Sonne liegt bei ca. 22 Jahren, womit sich alle 11 Jahre ein Maximum der Sonnenfleckenaktivität und damit die größte Inhomogenität ergibt. Das Maximum des letzten Zyklus fiel auf die Jahre 2011 und 2012 und hat beim Messen mit GNSS z.T. zu Problemen geführt.

Aber nicht nur in den Jahren der maximalen Sonnenfleckenaktivität spüren wir die Auswirkungen der Ionosphäre. Generell weist der VEC starke räumliche und zeitliche Variationen auf, womit z.B. Tag, Nacht und auch die Jahreszeit einen Einfluss auf die Beschaffenheit der Ionosphäre haben. Am problematischsten sind Mittage im Winter. Folge sind Initialisierungsprobleme, Messungenauigkeiten oder sogar Signalabriss.

 

Einen Hinweis auf mögliche Störungen gibt hier der I95 Index. Aus den Referenzstationsdaten werden Korrekturebenen zur Bestimmung der ionosphärischen Einflüsse berechnet. Diese Ebenen wiederum werden durch ionosphärische Flächenkorrekturparameter (FKP) dargestellt und in Einheiten von ppm, bezogen auf die L1-GPS-Frequenz, angegeben. Ideale Werte liegen bei 1ppm und sollten 4ppm nicht überschreiten.

Als Beispiel sagt ein I95 Index von "4 ppm" aus, dass 95% der FKP ≤ 4 ppm sind. 

 

Die zweite Komponente ist der Elevationswinkel der Satelliten. Signale von hoch stehenden Satelliten haben einen kürzeren Weg durch die Ionosphäre zurückzulegen und sind deshalb weniger von der Laufzeitverzögerung betroffen als flach stehende Satelliten mit niedriger Elevation.

 

 

 

 

 

Verringerung des Ionosphäreneinfluß durch

Durch Vergleich der Frequenzen L1 und L2 kann die Verzögerung eingeschätzt werden. Künftige Satelliten werden eine dritte Frequenz abstrahlen, die weiter zur Korrektur beiträgt.

Liegen die Referenzstation und der eigene Standort dicht beieinander, so gehen die Satellitensignale in etwa durch dieselbe Stelle in der Ionosphäre und die Laufzeitfehler heben sich auf. Liegen die zwei Messpunkte allerdings weit auseinander, so durchstoßen die Satellitensignale an unterschiedlichen Stellen die Schichten und es treten Differenzen bei den Laufzeitmessungen auf.

In der SAPOS®-Vernetzung erfolgt die Behebung durch simultane Beobachtung aller Stationen und die Berechnung von Korrekturmodellen. Damit können für jeden Standort relativ exakte Werte für die Korrekturdaten bestimmt und verschickt werden.

 

 

Troposphäre (Höhe: 0-18km):


Der Einfluss der Troposphäre ist im Vergleich zur Ionosphäre gering. Hier ist die Laufzeitverzögerung und Strahlkrümmung in erster Linie abhängig von Feuchtigkeit, Luftdruck und Temperatur.

Außerdem ist der Troposphäreneinfluss abhängig von dem Höhenunterschied der Baseline. Wenn zum Beispiel eine Referenzstation im Tal und eine auf einem Berg liegt, sollte die Baseline so kurz wie möglich sein.

 

Verringerung des Troposphäreneinfluß durch

 

 

Multipatheffekte

 

Multipath- oder auch Mehrwegeffekte genannt, treten immer dann auf, wenn die Signale von den Satelliten nicht direkt auf die Antenne treffen, sondern erst über Umwege dorthin gelangen.

 

Dies kann z. B der Fall sein, wenn Reflexionen durch Wände, Autos, Wasserflächen usw. auftreten. Folge sind verfälschte Signallaufzeiten, welche wiederum zu ungenauen Streckenmessungen führen.

 

 

 

Verringerung von Multipatheffekten durch

 

 

 

Satellitengeometrie (DOP-Werte)

 

Auch die Konstellation der verwendeten Satelliten hat einen Einfluss auf die Messgenauigkeit. Da man sich die Positionsbestimmung als einen räumlichen Bogenschlag mit mindestens vier Satelliten vorstellen kann, ist es einleuchtend, dass auch hier, wie im Zweidimensionalen, ein schlechter Schnitt ungenaue Ergebnisse liefert.

Deshalb: Je besser die Verteilung der Satelliten über der Antenne, desto besser und eindeutiger lässt sich der eigene Standpunkt bestimmen.

 

 

 

 

Zur Beurteilung der Satellitenkonstellationen haben die GNSS-Empfänger Programme implementiert, die die Güte der räumlichen Geometrie in eine Zahl fassen. In diesem Zusammenhang spricht man von DOP-Werten. Meistens werden der GDOP oder der PDOP-Wert angegeben.

 

Letzterer beschreibt die erreichbare Genauigkeit dreidimensionaler Positionen. Der GDOP-Wert berücksichtigt dabei noch den Uhrenoffset. In beiden Fällen ist die beste geometrische Situation gegeben, wenn der DOP-Wert zum Minimum wird.

 

 

Vermeidung von schlechten Konstellationen durch

 

 

 

Sonstige Störungen:

 

Es sind mindestens 4 Satelliten bei EPS und mindestens 5 Satelliten für die Initialisierung bei HEPS notwendig. Werden zu den GPS- noch die russischen GLONASS-Satelliten verwendet, stehen deutlich mehr Satelliten zur Verfgung.

 

a: Überprüfung der Konfigurationseinstellungen an Empfänger und externer Software.

b: Anruf bei SAPOS®: Stimmen Mobilfunkunmmer bzw. Kennung und Passwort überein?

 

Hindernisse über der Antenne wie Äste, Blätter... usw. führen zu Problemen bei der Genauigkeit und der Initialisierung. Ein Indiz für die Signalqualität ist das "Signal zu Rausch Verhältnis" (S/N), dass man sich in den meisten Empfängern anzeigen lassen kann. Je Größer der Wert, desto besser. Gute Messungen erfordern S/N-Werte von mindestens 35 db-Hz (L1).

 

 

Scheuen Sie sich nicht auf der SAPOS®-Hotline anzurufen:  0170 / 8572321.

Wir können am Bildschirm die Fehlersuche eingrenzen.