Spørg Scientariet: Hvorfor kan min GPS se position og ikke hastighed i tunnelen?

Illustration: Polfoto

En læser undrer sig over, hvorfor hans GPS har tjek på hans position i en lang tunnel i Norge, men ikke på hastigheden? Det forklarer ing.dk-blogger Poul-Henning Kamp.

Af 20

Vores læser Villy Ib Jørgensen har spurgt:

Hvordan kan min GPS vise min position, når jeg kører i en længere norsk tunnel?

Min TomTom GO 500 viste for det meste min position korrekt, men ikke min hastighed. Enkelte gange opgav den fuldstændigt. Jeg undrer mig over, hvorledes den kan holde styr på min position uden signaler fra satellitterne?

Læs også: Brokollaps: Google og Tomtom slår Vejdirektoratet stort med trafikinfo

Poul-Henning Kamp, ing.dk-blogger og selvstændig open source-udvikler, svarer:

GPS-navigatorer til biler bruger ikke kun GPS til navigation. De fleste moderne GPS'er har også indbygget et accelerometer og kan derfor lave en grovkornet 'Dead Reckoning' og ekstrapolere din position fra din sidst kendte position og hastighed jvf. Newtons 1. og 2. lov.

De GPS'er, der har hardware til netværksforbindelse, har via teleselskabets basestation en grov idé om, hvor du er (også selv om du ikke har betalt/aktiveret netværksforbindelsen).

Læs også: Schweizisk chip beregner din position, selvom gps-signalet forsvinder

Den norske tunnel, du kørte i, er formodentlig udstyret med en eller flere såkaldte 'leaky feeder'-antenner, groft sagt et coax-kabel med huller i, til mobil/data-dækning, ligesom f.eks. metroen i København.

Din GPS har derfor haft følgende oplysninger:

  1. Du kører på/langs en bestemt vej fra kortet, og den kendte din position og hastighed (fra GPS), da GPS-signalet forsvandt.

  2. Accelerometeret viser, at du kører med nogenlunde jævn hastighed (ligesom før).

  3. Mobilsignalerne giver den et groft sanity-check på, om gætværket er rigtigt.

Læs også: Femern-tunnel bliver bygget med signaler fra GPS, Glonass og Galileo

Når positionen synes korrekt, og hastigheden ser ukorrekt ud, skyldes det en måleusikkerhed i accelerometeret, der begrænser, hvor lang tid man kan blive ved med at fremskrive hastighed og position korrekt.

Det er en iterativ process, som grundlæggende ser således ud:

gentag:  
    hastighed(nu) = hastighed(før) + acceleration * tid(nu - før)  
    position(nu) = position(før) + hastighed * tid(nu - før)

Støj og unøjagtighed fra accelerometeret vokser derfor (kvadratisk) til fejl i positionen. Det virker fint til de fleste 'småtunneler' i byer med højhuse, der blokerer for GPS-signaler.

Men når man kører mange minutter i en en lang bjergtunnel, begynder det at knibe.

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

Se også
Mere om Spørg fagfolket
Bagsiden: Fra det gamle postkontorPLUS.Bagsiden: Fra det gamle postkontor
Spørg Fagfolket: Kan 'vægten af lyset hvile på skummet på havet'?PLUS.Spørg Fagfolket: Kan 'vægten af lyset hvile på skummet på havet'?
Bagsiden: Sådan parkerer vi ladestokkenPLUS.Bagsiden: Sådan parkerer vi ladestokken
Job fra Jobfinder
Mest læsteMest debatteret

Uisolerede rør sikrer kollektiv varmeforsyning til hel landsby vest for København

Tovværk endte i bovpropel og alt gik galt på den norske fregat Thor Heyerdahl

Dansk forsker tester ladeboks forbudt af svenskerne: 'Standarden er uklar'

Russerne leverer gigantisk magnet: Verdens største fusionsreaktor uberørt af krigen

Blot fem kommuner lægger jord til over halvdelen af Danmarks VE-udbygning sidste år

Tænkeboks: Løb med en soldat

Danmark og seks andre EU-lande protesterer: Brint fra atomkraft bringer klimamål i fare

Forsøg er i gang og transportministeren ikke i tvivl: 'Der kommer roadpricing i Danmark'

Dansk forsker tester ladeboks forbudt af svenskerne: 'Standarden er uklar'

Tyskland slår bak i EU: Vil holde liv i forbrændingsmotoren efter 2035

keyboard_arrow_upTil toppen af artiklen
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

ville GPS'en have forbindelse til speedometret.

Så kunne GPS'en køre videre i tunnellen; for det meste kan man ikke komme ret langt væk fra vejen i en tunnel.

Og GPS kunne korrigere for fejlvisningen i speedometret, når den over en længere strækning har fundet ud af at 80km/h på speedometret svarer til 76km/h på GPS.

Jeg er stadig frustreret over at man ikke kan fjerne den bevidste løgn på speedometret; bilens computer kender den sande hastighed; dels viser kilometertælleren rigtigt, dels er output fra OBD-II enig med GPS, men alligevel viser speedometret for meget.

Et korrekt visende speedometer kunne mindske overhalinger, hvis visse billister dels ikke kørte 80km/h på et optimistisk speedometer, dels ikke troede at "Sænk farten - bare en smule" skulle akkumuleres ved hvert kampagneskilt...

  • 6
  • 1

Garmin har en OBD-enhed, så det kunne de forholdsvist nemt lave.

Men det er en kompleksitet, som primært forbedrer positionsvisning der hvor det typisk ikke er nødvendigt, inde i tunneller.

Det skal dog siges at vi har en del tunneller med rundkørsler, afkørsler og tilsvarende morsomheder her i Norge, så helt entydigt er det ikke.

  • 2
  • 0

Mig bekendt er der lovkrav om at speedometer ikke må vise for lidt, men op til 10% for meget. Det er for at sikre at du ikke kører for hurtigt 'i god tro'. Heller ikke selv om du har monteret størrer hjul end standard.

Så længe speedometer er kædet direkte sammen med hjulenes omdrejningstal, er det altså tvunget til at vise for meget.

Så kunne de selvfølgelig korrigere med GPS data, men ærligt talt, så foretrækker jeg KISS princippet og kan godt trække lidt fra speedometer visningen i hovedet... :-)

  • 4
  • 0

I min allerførste bilradio med GPS - en Becker fra 2001 - vidste man godt, at GPS (dengang) ikke kunne stå alene, så der var der forbindelse til speedometer (taktgiver) og desuden indbygget et gyroskop. Dermed vidste den - efter kalibrering - ganske udmærket, hvad der foregik, og jeg husker stadig at have kørt rundt i tunnelsystemet under Perugia i Italien med fuld visning af alt. Den vidste alt om hvor og hvornår man skulle til højre og venstre osv.... :.

  • 4
  • 0

Er det ikke samme form for navigering man bruger/brugte i ballistiske missiler? Altså, med et tilstrækkeligt nøjagtigt gyroskop eller accelerometer kræver det blot lidt matematik at for et godt bud på ens position?

  • 0
  • 0

Der findes bil-GPS'er der bruger højre och venstre baghjuls ABS-sensor til dead reckoning. D.v.s. den ved ca hvor langt man er kørt, og når hjulene ikke kører lige langt så opfatter den det som at man drejer.

  • 3
  • 0

Der findes bil-GPS'er der bruger højre och venstre baghjuls ABS-sensor til dead reckoning. D.v.s. den ved ca hvor langt man er kørt, og når hjulene ikke kører lige langt så opfatter den det som at man drejer.

Det er korrekt, og er standard i fabriksmonterede navigationssystemer gennem de sidste 10 år eller mere. De har adgang til data fra ABS-sensorerne. Problemet er bare, at de faste anlæg koster 10x så meget som en Garmin eller smartphone i vindspejlet.

Bent.

  • 2
  • 0

Det originale anlæg i min Toyota har en snedig kalibreringsfunktion, som man bør bruge især ved hjulskift. Herved kalibreres hjulsensorer op mod GPS signalet. Og så er det ligegyldigt, hvad den øvrige instrumentering viser, og hvor store dæk man har sat på.

  • 4
  • 0

Når folk idag snakker om navigation, så bliver GPS brugt om alt. Det er noget rod.

For lige at prøve at klargøre begrebet: Strengt fortolket betyder GPS det amerikanske militærs satellitbaserede Global Positioning System. Lidt bredere fortolket er det alle navigations systemer der dækker hele jorden. Hvilket i praksis vil sige satellit baserede systemer: GPS (UAS. operativt) GLONASS (Rusland. operativt) BeiDou (Kina. under opbygning) GALILEO (Europa. under opbygning)

Alle andre systemer er ikke Globale, men regionale eller lokale og bør derfor ikke betegnes som GPS. Men den kamp er tabt.

  • 5
  • 0

@Thomas Lodberg

Når folk idag snakker om navigation, så bliver GPS brugt om alt. Det er noget rod.

Enig. Da der nu er mange forskellige systemer er det rigtige udtryk der dækker alle systemer: GNSS eller satellit-navigation. I DK og Europa kan GPS og GLONASS bruges. De fleste navigations-udstyr og smart-phones bruger begge, da det er lettere modtage signaler nok til positionsberegning i byzoner med høje bygninger.

Fra 2019 vil Galileo være i fuld funktion og så får vi 1 meters præcision til fri afbenyttelse, hvis modtager er forberedt til det.

  • 2
  • 0

Det er korrekt, og er standard i fabriksmonterede navigationssystemer gennem de sidste 10 år eller mere. De har adgang til data fra ABS-sensorerne. Problemet er bare, at de faste anlæg koster 10x så meget som en Garmin eller smartphone i vindspejlet.

Tesla bruger motorens omdrejninger (der er jo ingen gear) til speedometeret og korrigerer over tid med GPS, så dækslid og skift mellem 19" lærlingefælge og 21-22" pynt retter sig ind automatisk. Og det koster ikke ekstra men er standard i alle modeller. Men ja, en Tesla koster 10x så meget som en lille bil ;)

  • 2
  • 1

Jeg er stadig frustreret over at man ikke kan fjerne den bevidste løgn på speedometret; bilens computer kender den sande hastighed

Nej bilens computer kender ikke den rigtige hastighed, speedometer og computer får deres hastighedsdata ved at tælle hjulomdrejninger, men hjuldiameteren er ikke konstant. Dels kan den variere med dæktypen, men nye dæk leveres med 8 mm slidbane, man anbefaler min 3 mm, men lovkravet er kun 1,5 mm, det giver en variation på hjuldiameteren på 2-3%. Dertil kommer variationen med lufttrykket, og lufttrykket variere med temperaturen, så med varme dæk er hjuldiameteren støre end med kolde. GPS er heller ikke eksakt, er der nogle der ved hvor præcis GPS hastigheden er. Det mest præcise ville være en radar eller laser der måler direkte på vejen, ligesom skibenes dopplerlog.

Et korrekt visende speedometer kunne mindske overhalinger, hvis visse billister dels ikke kørte 80km/h på et optimistisk speedometer

Ja og det kunne formentlig give en mere glidende trafik på motorvejen, fordi der ikke er så mange der skal overhale inden for variationen af speedometervisning / fartbegrænser, typisk 3-5 km/t.

  • 2
  • 0

Du spørger hvor nøjagtig en hastighed er på GPS. Som bekendt giver GPS-modtageren positioner med en vis hyppighed og en vis nøjagtighed. Ved at beregne afstand og tid mellem positionerne kan hastigheden bestemmes. Hastighedernes nøjagtighed afhænger altså af positionernes nøjagtighed OG tiden imellem (samplingtid). Uret anses for helt nøjagtigt og behøver ikke medtages her. Så regn selv på den absolutte positionsunøjagtighed e.g. +/- 10 meter for hver - altså idalt i worst case (køreretningen) +/- 20 m og vælg en samplingtid (som sikkert er apparatspecifik), OG beregn så.

MEN, som du ved fra skibe, så er det rimeligt at anvende et løbende gennemsnit dels for at udjævne denne fejl, dels for at udjævne de faktiske hastighedsforskelle. Samlet set vælges vel en passende samplingtid og en passende midlingstid for at give et brugbart resultat. Og disse parametre er forskellige for en raket, en bil og en sejlbåd.

  • 0
  • 2

Hvis du ikke kender svaret, hvorfor så bebrejde at andre stiller spørgsmålet?

Man kan ikke selv beregne usikkerheden da det afhænger af en masse produktspecifikke forhold (samplingstid, nøjagtighed, vejkort m.m.) og ikke mindst hvilken midlingsmetode den enkelte producent har valgt. Midles der over 100 eller 10 målinger? Derefter kommer hastigheden i forhold til retningsændringer... Kører man på en lige vej eller i en kurve...

Umiddelbart har jeg ikke kunne finde nogen producenter der angiver nøjagtigheden i deres materiale...

  • 0
  • 0

Nej bilens computer kender ikke den rigtige hastighed, speedometer og computer får deres hastighedsdata ved at tælle hjulomdrejninger, men hjuldiameteren er ikke konstant.

Hvad speedometer-nøjagtighed angår har "den ideelle verden" indtruffet sig for mange år siden. Ved at bruge GPS målinger, når de er mest pålidelige, til at kalibrere speedometeret i baggrunden, har flere moderne biler en fantastisk målenøjagtighed. Tesla er bare et eksempel på en moderne bil, men der er flere. Her ligger misvisningen på typisk 1km/t, nogle gange 2. Mon ikke det i virkeligheden er valgt som 0-1 mph for meget på speedomenteret for at overholde lovkravet.

  • 2
  • 0

Fungerer ganske simpelt, ud fra princippet, at den antager at du fortsætter med samme hastighed, på den samme vej. Derfor kan "pilen" også godt, finde på at stå og hoppe lidt, ved udkørslen af tunellen, hvis du har sat hastigheden ned i mellemtiden.

  • 2
  • 0

Hvad speedometer-nøjagtighed angår har "den ideelle verden" indtruffet sig for mange år siden. Ved at bruge GPS målinger, når de er mest pålidelige, til at kalibrere speedometeret i baggrunden, har flere moderne biler en fantastisk målenøjagtighed. Tesla er bare et eksempel på en moderne bil, men der er flere. Her ligger misvisningen på typisk 1km/t, nogle gange 2. Mon ikke det i virkeligheden er valgt som 0-1 mph for meget på speedomenteret for at overholde lovkravet.

Ved ikke om jeg forstår dig korrekt. Men "moderne" biler, har bestemt ikke, en mere korrekt hastighedsvisning, end tidligere. Mener lovkravet er en visning på -10% - 3km/t.

Og alle de biler jeg har kørt, der har fejlvisningen endda være ulineær. Så jo hurtigere man kører, jo større er fejlvisningen. Eks. på en af mine biler, så ved jeg at når nålen står på 85, så kører den reelt 80. og når nålen står på 138, så kører den 130. Og den bil hører nok ikke engang til, blandt de værste. Har haft en bil, som viste 12 km/t for meget, ved 130.

  • 0
  • 0

Hej Michael

Ved ikke om jeg forstår dig korrekt. Men "moderne" biler, har bestemt ikke, en mere korrekt hastighedsvisning, end tidligere. Mener lovkravet er en visning på -10% - 3km/t.

Speedometeret må vise 10% + 4km/t for meget men 0% for lidt, så dine biler har ikke være ulovlige ;)

Og alle de biler jeg har kørt, der har fejlvisningen endda være ulineær. Så jo hurtigere man kører, jo større er fejlvisningen. Eks. på en af mine biler, så ved jeg at når nålen står på 85, så kører den reelt 80. og når nålen står på 138, så kører den 130. Og den bil hører nok ikke engang til, blandt de værste. Har haft en bil, som viste 12 km/t for meget, ved 130.

Prøv f.eks. en Tesla - speedometeret retter sig ind helt af sig selv efter dæk- og hjulskift, så misvisningen er typisk +1, nogle gange +2 km/t, aldrig mere. For at blive lidt i denne tråds emne, stiller navigationen ruten til rådighed for bl.a. batteri-visningen incl rutens topologi, så man kan se, ikke bare hvor meget strøm, der er tilbage ved rutens ende, men også hvor hurtigt, den bruges undervejs afhængig af terrænnet med ganske tilfredsstillende præcision. Her er et eksempel, hvor forbruget (grøn kurve) efter 15,2km er lidt lavere end antaget (grå kurve), da ruten blev lagt. De første 20km er ned af et bjerg, så batteriet får mere strøm end ved start. Henne ved 40km mærket kommer det til at gå kraftigt opad med højt forbrug til følge, så ladetilstanden kommer helt ned på 33-35%, inden det tilsidst går nedad igen med estimeret 37% ladetilstand for enden af ruten: https://dl.dropboxusercontent.com/u/363915... Bare et eksempel på, at navigation, speedometer og "tankmåler" i en moderne bil ikke længere er uafhængige instrumenter, men integrerede IT systemer. Nogle af disse funktioner fandtes ikke, da bilen blev købt, men er kommet til automatisk og gratis OTA ("over the air) som softwareupdates på samme måde som opdateringer til navigationen.

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten
Mest læste om Spørg fagfolket

Bagsiden: Fra det gamle postkontor

PLUS.
0 Kommentarer