Geschwindigkeit
Es ist eine häufige Fehlannahme, dass die über GPS gemessene Geschwindigkeit eine Funktion von Geschwindigkeit gegen Zeit ist. Wenn dies der Fall wäre, wäre die GPS-Geschwindigkeit ziemlich nutzlos, da die GPS-Position von der genauen Messungen des Abstands zwischen Empfänger und Satellit abhängt und zahlreichen Einflüssen - wie zum Beispiel atmosphärische Störungen - unterliegt, die das Signal verzögern.
Zum Glück wird die Geschwindigkeit nicht auf diese Weise gemessen. Für die Messung wird die Dopplerverschiebung in den von den Satelliten kommenden Signalen erfasst, wodurch eine höchst genaue Erfassung der Geschwindigkeit möglich ist.
Der Doppler-Effekt (für Schall) ist die Zunahme (oder Abnahme) einer Schallwellenfrequenz, wenn sich der Schall eines Objekts von einem Beobachter weg (oder auf ihn zu) bewegt.
Wenn Sie sieben Satelliten verfolgen, ist es dasselbe, als ob Sie 7 Radarpistolen auf Sie gerichtet haben: für die Messung werden alle berücksichtigt.
Weitere wichtige Faktoren für die Geschwindigkeitsmessung in Fahrzeugtests sind Abtastrate, Frequenzgang, Latenz und Rauschen.
Abtastrate
Die Zahl der Messungen pro Sekunde ist für Fahrzeugtests von größter Bedeutung. Die übliche Abtast- oder Aktualisierungsrate für GPS ist einmal pro Sekunde, was für die Navigation in Ordnung ist, aber nicht besonders hilfreich ist, wenn man die Geschwindigkeit, den Bremsweg, die Beschleunigung, die Rundenzeit oder die Streckenposition messen möchte. Für diese Tests wären mindestens 5 Hz (fünf Messungen pro Sekunde) erforderlich, um brauchbare Resultate zu erhalten, und für eine gute GPS-Fahrzeugtestlösung würde man mindestens 20 Hz erwarten. Die besten GPS-Systeme haben eine Aktualisierungsrate von 100 Updates pro Sekunde und eignen sich für spezielle Anwendungen wie Bremstests und dynamische Hochgeschwindigkeitsmanöver.
Latenz
Die GPS-Latenz ist die Zeit zwischen der Geschwindigkeitsmessung und dem Zeitpunkt, zu dem die VBOX diese Geschwindigkeit meldet. Die Latenz ist nur wichtig, wenn Sie gleichzeitig andere Parameter messen oder wenn Sie die Ausgabe der GPS-Empfängers verwenden möchten, um etwas zu steuern.
Rauschen
Je schneller die Geschwindigkeit gemessen wird, umso stärker ist das Signal rauschbehaftet. Hier ist ein sehr ausgewogenes Gleichgewicht zwischen dem Entfernen des Rauschens durch Filtern und der Einführung eines schlechten Frequenzgangs erforderlich. Durch Verwendung einer IMU und Kalman-Filters erhalten Sie das beste Ergebnis: einen verbesserten Frequenzgang mit geringerem Störgeräusch.
Die Standard-GPS-Empfänger in Navigationsgeräten und Mobiltelefonen sind sehr klein und sehr billig. Gekoppelt mit einer sehr einfachen und kleinen Antenne verfügen diese Geräte über eine Update-Rate von einer Messung pro Sekunde und eine Genauigkeit von ungefähr 3-5 m (95 % CEP*). Aber sogar auf diesem Niveau ist die Geschwindigkeit mit ungefähr 0,2-0,5 km/h noch ziemlich genau. Eine Update-Rate von 1 Hz (einmal pro Sekunde) ist jedoch für Hochgeschwindigkeitsfahrzeuganalysen nicht ausreichend. Wir haben daher die besten im Handel erhältlichen Empfänger optimiert, um 10 Hz zu liefern.
Vermessungsempfänger
GPS-Vermessungsempfänger verwenden höherwertige Bauteile als kommerzielle GPS-Empfänger, benutzen sehr leistungsfähige Prozessoren und patentierte Techniken, um höhere Positionsgenauigkeit und Update-Raten zu erhalten. Sie sind um einiges größer als handelsübliche GPS-Empfänger und bis zu 100-mal teurer.
Falls Sie sich fragen, was an den GPS-Empfängern, die wir in unseren VBOX Produkten verwenden, so besonders ist, lautet die Antwort: wir haben nicht nur die besten GPS-Empfänger für verschiedene Produkte ausgewählt, sondern auch mit den Herstellern dieser GPS-Empfänger zusammengearbeitet, um sie für unsere speziellen Anforderungen zu optimieren. So können Sie sich stets darauf verlassen, dass Sie die höchstmögliche Leistung erhalten.
Durch Hinzufügen eines weiteren GPS-Empfängers an einer festen Position kann jedoch die Mehrzahl der Fehler berechnet und aus dem Endergebnis entfernt werden. Dies ist die Funktion einer Basisstation: Da sie stationär bleibt, kann sie Korrekturnachrichten an eine fahrende VBOX senden, was zu einer erheblich verbesserten Positionsgenauigkeit führt.
Durch die Einbeziehung von Signalen aus der russischen GLONASS-Satellitenkonstellation und die Verwendung eines Echtzeit-Kinematik-Algorithmus (Real Time Kinematic - RTK) erreicht die VBOX 3i-Doppelantenne RTK mit geeigneter Basisstation eine Positionsgenauigkeit von <2 cm.
Der Vorteil der Verwendung beider Konstellationssätze besteht darin, dass fast doppelt so viele Messungen zur Verfügung stehen und sie auf zwei leicht unterschiedlichen Frequenzen liegen. Auf diese Weise können ausgefeilte Algorithmen in den GPS-Engines alle wichtigen Fehler beseitigen, die normalerweise mit der Positionsschätzung verbunden sind, was zu der GPS-Engine mit der höchsten Genauigkeit auf dem heutigen Markt führt.
In diesem Video finden Sie eine Demonstration.
Fahrdynamik
Der Einsatz von Multiantennensystemen ermöglicht die Messung der dynamischen Parameter eines Fahrzeugs. Ein Testaufbau mit zwei Antennen entlang der Länge des Fahrzeugdachs kann verwendet werden, um Schräglaufwinkel und Nickwinkel zu erfassen; quer über die Dachbreite platziert kann der Wank aufgezeichnet werden.
Zu diesem Zweck wird die VBOX mit den Antennenabständen konfiguriert. Durch den RTK-Lock zwischen den beiden Antennen kann eine sehr genaue Winkelmessung erhalten werden, wobei die von der Primärantenne genommene Fahrtrichtung mit der relativen Position der anderen Antennen verglichen wird.
VBOX-Datenlogger mit Multiantennen werden nicht nur im Automobilsektor verwendet, sondern auch in Marineanwendungen, wo sie sich perfekt für die Messung von Trimm, Krängung und Lee des Schiffs eignen.
