GPS & Beyond, part 2: Hoe accurraat is mijn GPS ontvanger?

Hier achter de hoek ligt een vijver...

Als we de folders van de verschillende GPS ontvangers moeten geloven gaat de nauwkeurigheid van een GPS ontvanger tot minder dan 15 meter in bepaalde gevallen. Gemiddeld echter mag u rekenen dat u tot op 17 meter in de buurt van uw bestemming kan komen, wat op zich niet slecht is... Ons persoonlijk record is 10 meter nauwkeurigheid. Maar hoe kan een GPS ontvanger zo nauwkeurig zijn?

Het antwoord is 'DGPS', ofwel differential GPS. DGPS is een 'add-on' vor het normale GPS systeem en voegt aan de hele sattellieten setup locale grondstations toe die het signaal van de GPS sattellieten versterken en kleine fouten corrigeren.
Hoewel de GPS ontvanger een geweldige 'tot op 10 meter nauwkeurig' kan weergeven op zijn display is dit in realiteit niet geheel correct. Gemiddeld mag u rekenen op 10 meter extra foutmarge die veroorzaakt wordt door de verschillende lagen in de atmosfeer en andere invloedspunten.

Als er dan toch zoveel foutmarge is, wat kan DGPS dan voor u betekenen? Algemeen wordt aangenomen dat een GPS ontvanger die werkt met een DGPS station in de buurt kan van 1 tot 5 meter nauwkeurig zijn. Voeg hier WAAS aan toe (een extra correctie, meer hierover straks) en u kan van 1 tot 3 meter gaan.

Allemaal leuk, maar hoe werkt het?

Normaal gezien, zoals u in ons vorig artikel heeft kunnen lezen, berekend de GPS ontvanger zijn positie door de tijd te meten die een signaal nodig heeft om van de sattelliet naar de positie te gaan.

Aangezien de GPS ontvanger de positie van de sattelliet weet, hoe lang het signaal erover doet om een bepaalde afstand af te leggen en hoe snel het signaal gaat kan de ontvanger een positie bepalen op basis van een berekening.

Helaas is dit niet altijd rozegeur en maneschijn want de ionosfeer vertraagt het signaal. De DGPS zender echter weet al welke fouten er zijn, aangezien de locatie van het station vast staat en het dus voor het fysiek vaste station eenvoudiger is om de correcties te berekenen.
Eens dit signaal gecorrigeerd is stuurt de DGPS zender dit door naar de uiteindelijke GPS unit, zodat de positiebepaling nauwkeuriger is!

Hallo? Wa is die beruchte 'accuracy degradation to 100m 2DRMS' dan wel ?

Inderdaad, DGPS is een geweldige manier om de GPS ontvanger - die op zich al goed de positie kan bepalen - nog nauwkeuriger te maken... Er is echter een maar.
Nagenoeg elke fabrikant geeft op dat de nauwkeurigheid van de GPS ontvanger afhangt van het Amerikaanse SA ofwel 'Selective Availability' program.

Het signaal dat door de GPS sattellieten wordt verzonden kan namelijk met een spreekwoordelijke druk op de knop herleidt worden tot een 'maar' beperkte nauwkeurigheid van 50 meter RMS (vandaar de 100 meter 2DRMS, 2D staat voor two times the distance).

Het Amerikaanse Departement van Defense (DoD) heeft dit namelijk voorzien zodat in tijden van oorlog het signaal express fouten kan bevatten, met als resultaat 'the enemy' die de weg minder snel terug vindt.

Geen nood echter, sinds 1 mei 2000 is het SA programma stopgezet. Dit wil echter niet zeggen dat het in de toekomst niet opnieuw kan ingeschakeld worden... U weze gewaarschuwd!

WAAS dat?!

Als topic reeds aangehaald in ons vorig artikel en hierboven, heeft WAAS slechts één functie: het nog nauwkeuriger bepalen van de positie tot op 1 à 3 meter naukeurig.
WAAS steunt op een gelijkaardige technologie als DGPS: ook hier wordt gebruik gemaakt van grondstations.

De correcte van de gegevens wordt echter niet door het grondstation uitgezonden, maar opnieuw via een sattelliet naar de GPS unit gestuurd. WAAS werkt preciezer omdat zij niet het signaal als een geheel corrigeren, maar de verschillende stoorzenders (zie hierboven, ionosfeer, troposfeer, ...) stuk per stuk onder handen neemt en de data op die manier corrigeert, wat als uiteindelijk resultaat een correctere positiebepaling geeft.
Eén van de 12 kanalen wordt gebruikt voor het decoderen van WAAS gegevens. In een WAAS enabled GPS unit zullen twee van de 12 kanalen gebruikt worden voor WAAS decodering.

WAAS is echter de Amerikaanse benaming van het systeem. De correcte benaming is WADGPS (Wide Area Differential GPS) of SBAS (Space Based Augmentation System).
In Europa krijgt de correctie een andere naam: EGNOS.

Het systeem is momenteel nog in test maar zou vanaf 2004 opengesteld worden.

De meeste nieuwe Garmin GPS units beschikken over WAAS, maar deze is nog niet klaar voor gebruik op de desbetreffende unit. Eerst moet u als eigenaar van de GPS ontvanger enkele zaken instellen door de correcte almenac in te alden. Dit is evenwel niet eenvoudig maar we komen hier later op terug.

Tijd voor wat praktijk?

... Inderdaad de theorie kan boeiend zijn maar soms wordt het teveel. Tijd voor wat praktijk dus. Binnenkort duiken we de software in en gaan we via de NGI stafkaarten een route uitstippelen en in onze GPS plaatsen... Als tussendoortje!