Bestes und vor allem genauestes gps Handgerät auf dem Markt

[Spartaner]

Ich glaube, jetzt habe ich die definitive Nicht-Bastel-Lösung gefunden:
RTK Handheld Surveyor Kit, 400€

Damit bekommt man das beste und vor allem genaueste GPS-Handgerät auf dem Markt zu einem vernünftigen Preis!

[Spartaner]

So, ich habe mir jetzt mal so ein bestes und vor allem genauestes GPS Handgerät auf dem Markt gegönnt. 400€ kamen nicht ganz hin, dazu kamen noch MWSt und Versandkosten, also knapp 500€.

Erste Tests verliefen vielversprechend. Mein nächstgelegener geodätischer Referenzpunkt auf dem Kienberg wurde 1-cm-genau wiedergegeben.

Daten des Referenzpunkts Kienberg:


Meine Messung:




Genauigkeit 0.01m! Was will man mehr?

Endlich kann man sich auch auf die Höhenangaben verlassen, die vom GPS-Gerät aufgezeichnet werden. Super!



Höhen und Geschwindigkeiten weisen jetzt extrem geringe Fehler auf verglichen zu normalen GPS-Geräten. Nur im Tunnel am Bahnhof Wuhletal funktionierte es natürlich nicht.

Bisher habe ich anstatt der gemessenen Höhen nachträglich immer die SRTM-Höhenwerte in die GPS-Tracks eingelesen. Das kann ich mir jetzt sparen und bin noch dazu genauer.

Das Gerät inklusive GPS-Antenne wiegt 63g. Dazu kommen eine USB-Stromversorgung und bei Bedarf die Halterung. Die Stromversorgung kann aus dem Smartphone erfolgen (USB-OTG-Kabel dafür liegen dem Ardusimple bei).

Der mobile Datenverbrauch betrug in 1:11h ~3.3MB, wobei ich nicht genau weiß, ob der Lefebure NTRIP Client die ganze Zeit gearbeitet hat. Ich habe ihn erst danach vom harschen Energiesparregime des MiMax 2 ausnehmen lassen.

[Bambus]

Interessant und beeindruckend. Wie lange lief das System für diese Genauigkeit?

[Spartaner]

Wie lange lief das System für diese Genauigkeit?

Du meinst die Zeit zwischen Anschalten der Geräte und dem genauen Messwert?
Das kann ich nicht sagen. Ich bin ja schon zu Hause mit eingeschaltetem Gerät losgefahren, um auch für die Strecke in Bewegung eine Trackaufzeichnung zu haben. Am Referenzpunkt war das Gerät also schon lange an.

Oder meinst du die Zeit ohne Bewegung am Referenzpunkt?
Da habe ich ein paar Minuten zugebracht. Da aber Locus nicht mittelt, um die Punktgenauigkeit zu erhöhen, ist das immer eine Augenblicksmessung. Ich habe also kurz nach Aufstellen des Gerätes über dem Referenzpunkt einen Punkt in Locus abgespeichert, und der stimmte "zufällig" genau mit den Daten des Referenzpunktes überein.
Schade ist, dass Locus seit einiger Zeit die angezeigte Genauigkeit der Koordinaten verringert hat, so dass mir die letzte Stelle der am Referenzpunkt angegebenen Sollkordinaten auf Locus nicht angezeigt wird. Kann aber sein, dass das schon der Millimeterbereich ist und so genau wäre das Gerät dann doch nicht.

[Spartaner]

Wer mit gängigen Smartphones genau messen möchte, der sollte sich mal diese Veröffentlichung anschauen:
GNSS Positioning Using Mobile Devices with the Android Operating System

[Spartaner]

Jetzt habe ich mal versucht, die zwei Begrenzungspunkte meiner Straßenfront zu vermessen. Auch zwischen den Gebäuden geht das Gerät nach wenigen Minuten von FloatRTK über zum sicheren RTK (fixed) über. Leichte Schwankungen gibt es dennoch:


Das Bild zeigt die Grundstücksgrenze, wie sie im offiziellen Landeskartenwerk Berlin 1:5000 verzeichnet ist, und meine Punktwolke, bei der ich mehrfach manuell im Abstand einiger Sekunden Punkte in LocusGIS abgespeichert habe.

Zwischen den 2 mit einer Linie verbundenen Punkten messe ich 9.2mm Differenz.
Der weiteste Abstand hier beträgt 14.16mm (zwischen den beiden roten Punkten oben und unten ganz rechts).

Für so ein Amateurgerät finde ich das schon sehr gut.

Der Abstand zum offiziellen Grenzpunkt im Landeskartenwerk Berlin 1:5000 beträgt maximal 10cm. Dabei ist aber nicht klar, wer hier den Fehler macht. Vielleicht stimmt auch die Zeichnung nicht. Ich weiß nicht, ob die durch eine genaue Vermessung entstanden ist, oder ob da jemand alte Pläne mit Hand digitalisiert hat.

Ganz so ernst kann man das Landeskartenwerk Berlin 1:5000 nicht nehmen, wie diese krumme und schiefe Garage in der Nähe zeigt:

[Spartaner]

Wer mit gängigen Smartphones genau messen möchte, der sollte sich mal diese Veröffentlichung anschauen:
GNSS Positioning Using Mobile Devices with the Android Operating System

Hier wurden in einer neueren Arbeit ein paar relativ aktuelle Smartphones in ihrer Empfangsleistung verglichen, noch dazu im Wald, also äußerst relevant für Wanderer. Die Ergebnisse sind zwar nicht ganz so gut, wie mit meiner Extraantenne, aber doch schon ziemlich beeindruckend und fürs normale Wandern absolut ausreichend.

Unter denen schnitt das Xiaomi Mi 10 light am besten ab.

[Spartaner]

Es ist zur Zeit für RTK-Genauigkeit noch nötig, eine externe Antenne anzuschließen. In künftigen Android-Versionen soll man wohl auch mit der Smartphone-Antenne den RTK-Modus benutzen können, aber zZ geht das noch nicht.

Ich glaube, diese Aussage ist bereits veraltet. Nach dem was hier steht, ist das bereits möglich. " A study by Pensyna et al. in 2014 showed that cm solutions are possible in principle, using smartphone antennas, and that the high Multipath sensitivity of smartphones can be overcome. Studies in recent years have shown that centimetre accuracies using smartphones are achievable under good conditions (open sky), even with the same (Xiaomi Mi 8) or comparable (Huawei P30) smartphones as used in this study."

[Spartaner]

Noch ein beeindruckendes Beispiel "Beispiellos präziser GNSS-Positionierung" mit Smartphone Xiaomi MI8.

Die Forschungsarbeiten wurden im Rahmen des Projekts RAMBO - "Real Time Kinematic " - Positionierung am Mobiltelefon durchgeführt.

[Spartaner]

Bei meinem Ardusimple finde ich auch interessant, wie genau das über 2 Frequenzbänder (L1/L2) vom Gerät selbst bereits in Maßen korrigierte Signal ist, also ohne mobile Daten, ohne RTK. Ist es das, was dann unterm Lefebure NTRIP als "DGPS" gekennzeichnet ist?

Hier mal ein Vergleich der Ardusimple-Ergebnisse (dünne Linie) mit einem alten Sony-Smartphone (dicke Pfeile) auf dem Fahrrad:


Mobile Daten gab es für das Ardu nur die allerersten 10 Meter, dann brach die Datenverbindung zum heimischen WLAN ab.
Die Abweichungen zwischen den beiden Parallelmessungen sind beträchtlich. Der Sony-Track weicht doch immer mal weit von der wahren Linie ab (bis zu 8m), während das Ardu eine weitgehend glatte Linie ziemlich genau auf der gefahrenen Strecke nachzeichnet. Das gefällt mir.

Dieser Teil der Korrektur, der allein von der Antenne und der internen Signalverarbeitung abhängt, wirkt dann auch im fernsten Dschungel, wo weder Internet noch RTK-Basisstation verfügbar wären.

Die Bebauung ist dort um die 22+ m hoch.

Ok, das Ardusimple mit seiner L1/L2-Antenne auf dem Rucksack zeigte hinter meinem Kopf immer nach oben, war also halbwegs gut ausgerichtet, das Sony Smartphone steckte in der Brusttasche.

[Spartaner]

Ich war gerade noch mal bei meinem geografischen Referenzpunkt auf dem Kienberg (Details hier).

Diesmal habe ich eine andere App installiert, um mich mit dem NTRIP Caster zu verbinden, die GPS-Daten zu hochgenauen RTK-Werten umzurechnen und einen track aufzuzeichnen. Und zwar handelt es sich um SW Maps - GIS & Data Collector, Software aus Nepal, wie die Ersteller betonen.

Zeitgleich habe ich Locus Maps Pro laufen lassen und damit einen GPX-Track aufgezeichnet. An Locus stört mich die zu geringe numerische Auflösung der Koordinaten. Es fehlen für derartige Genauigkeiten 1 oder 2 Stellen mehr hinterm Komma.

Diese Abbildung zeigt, was ich meine:


Beige ist der Locus-GPX-Track, grün der KMZ-Track von SW Maps.
Die Koordinaten des grünen KMZ-Tracks von SW Maps hat immerhin 9 Stellen hinterm Komma, also 3 mehr als der Locus-Track.
Die beiden rosa Sterne sind meine eigenen Messungen des Referenzpunktes am 2. und am 10. März.

Diesmal hat meine Messung mit Locus wieder dieselben geografischen Koordinaten angezeigt wie beim letzten mal und auch wieder wie offiziell für den Referenzpunkt angegeben (nur dass halt leider eine Nachkommastelle bei mir in der Anzeige fehlt).

Wenn man aber die beiden Punkte exportiert, dann ist das Datenformat für die Koordinaten im GPX-File nicht mehr Grad & Dezimalminuten, sondern einfache Dezimalgrade. Bei denen werden 7 Stellen hinter dem Komma abgespeichert. Das bedeutet am Referenzpunkt eine numerische Auflösung von 7mm in der geografischen Länge und 11mm in der geogr. Breite.
Und bei dieser Auflösung erkennt man dann auch, dass sich die beiden Punkte doch leicht unterscheiden:

Messung am 2.3.22: 52°32.091012', 13°34.852272'
Messung am 10.3.22: 52°32.091018', 13°34.852260'

Wie die Werte während der RTK-Messung heute ansonsten herumgesprungen sind, sieht man schön an der grünen Linie mit der etwas höheren Auflösung im Vergleich zur beigen Linie mit dem Locus-Werten derselben Messung.
Der größte Abstand zwischen den heute gemessenen RTK-Werten und dem beim letzten mal gespeicherten Referenzpunkt beträgt 29mm:


Leider erkennt man hierauf nicht, wieviele Einzelpunkte jeweils auf einem Trackpunkt liegen.

Die App SW Maps gefällt mir nicht besonders, vor allem, weil es wohl keine Möglichkeit gibt, den Track direkt als GPX-File MIT Zeitangaben zu speichern. Dem KMZ-File fehlen alle Zeiten!

Der einzige Weg, an genaue Daten zu kommen, scheint die Original-GPS-Daten in UBX-Files zu sammeln und im Postprocessing die genauen Werte zu rekonstruieren, und genau diese Daten lassen sich mit SW Maps abspeichern. Mal sehen, ob ich die Berechnungen dann hinbekomme. Das wäre dann nämlich _die_ Möglichkeit, auch ohne dauernde Anbindung ans Internet am Ende zu hochgenauen GPS-Tracks zu kommen.

[Spartaner]

Edit: weitere aktuell gehaltene Liste:
Mobile Phones That Have GPS (L1 + L5 dual band) Feature

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Eine hoffentlich immer aktuell gehaltene Liste könnte diese hier sein:
Going Mobile

Hier muss man nur noch unter "Search" die Liste auf "Dual frequency" beschränken.

Zur Zeit werden 235 einzelne Android-Smartphone-Typen angezeigt.

Ein Outdoor-Smartphone ist auch darunter: Nokia XR20

Sind hier eigentlich auch weitere explizite Outdoor-Smartphones enthalten?

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Ältere Listen:
Liste von Mobiltelefonen mit hochpräzisem GPS, leider nur Stand 2020.

Eine weitere Liste (CAMALIOT): Dual-frequency GNSS on Android

[FlatEric]

Moin liebe Leute,

ich habe früher auch ein kleines Garmin Handgerät genutzt (Dakota 20). Inzwischen nutze ich nur noch mein Handy. Erst ein Samsung S7 und jetzt ein Xiaomi Redmi 9 Pro. Das große Display und die Bedienung ist einfach besser und komfortabler.
Das Handy ist eigentlich immer im Flugzeugmodus, von daher reicht der Akku mit Fotos machen, (in 99% der Fälle ohne Blitz) den ganzen Tag. Meisten sind sogar noch min 20% über.
Bei längeren Touren ist eine Powerbank mit 20000mAh mit dabei mit eventl. zusätzlicher Solarzelle.
Dazu benutze ich offline Karten von https://www.openandromaps.org/


Lustiger weise hat man in Island, irgendwo in der Wildnis, besseres Internet, also ich in meinem Wohnzimmer ohne Wlan. 😂

Zum navigieren nutze ich Locus Maps 3. Version 4 gibt es auch, aber das Abomodel gefällt mir garnicht.

Von der Genauigkeit her hat es immer ausgereicht.

Als Backup ist eine Karte und Kompass mit dabei.

So habe ich inzwischen sehr viele Kilometer geschaft ohne mich zu verlaufen. 😄
Gruß
Jens

[Spartaner]

Von der Genauigkeit her hat es immer ausgereicht.

Ich mache das bisher genauso (Xiaomi-Smartphone, Locus Pro, OpenAndromaps) und bin damit weitgehend zufrieden.
Trotzdem freue ich mich, wenn der technische Fortschritt weitergeht und ich weniger Gezackel in meinen GPS-Tracks habe. Oder auch, dass meine Tracks für die OSM-Kartierung deutlich genauer werden.

Hier in diesem Faden geht es speziell um die besten und vor allem genauesten GPS-Handgeräte auf dem Markt und es wäre gut, Beiträge zu diesem Thema genau darauf zu beschränken. Da wir mittlerweile Dezimeter- bis Zentimeter-Genauigkeit bereits in ganz normalen Smartphones kaufen können, ist alles, was ungenauer bleibt, hier unangebracht.

[entropie]

Da wir mittlerweile Dezimeter- bis Zentimeter-Genauigkeit bereits in ganz normalen Smartphones kaufen können, ist alles, was ungenauer bleibt, hier unangebracht.

In habe kurz recheriert und finde nichts dazu. Wie kommst du auf diese zahlen? Was ich lese ist: ziviles GPS + Galilelo/GLONASS haben maximal 1meter genauigkeit. In realität eher 5+. Das ist per design so, also wundert es mich woher die zusätzlichen dezimalstellen deiner messungen kommen.

Sehr interessanter thread.

Edit: ah, das sind wohl teilweise veraltete informationen. Also ist es schon vor der offiziellen fertigstellung davon möglich so genaue messungen mit zivilen geräten durchzuführen?! Nice.

[Spartaner]

Wenn du dir die erste Abbildung in "Beispiellos präzise GNSS-Positionierung" anschaust, sind wenige Zentimeter reproduzierbar. Ok, die Choke-Ring-Plattform ist für Wanderungen eher nicht geeignet, aber dann begnügt man sich halt mit einer etwas geringeren Genauigkeit.

[entropie]

Krass. Ich verstehe es richtig das für diese genaue positionierung der 2-wege kontakt zu "referenzantenne" hergestellt werden muss (via mobiles network / GSM / Ntrip).

Technisch beeindruckend. Das entzaubert es aber ein wenig für mich. Anderseits kann man sicher bei genügend anwendungen als fallback "normales gps" benutzen und bei mobiler konnektivität akkurater messen.

[Bambus]

Nicht ganz aber auch . Der GPS-Empfänger muß auf 2 Wegen empfangen können, einmal das "normale" GPS-Signal und zum Anderen das "Referenzsignal" das Korrekturinformationen zu athmosphärischen und andere "Störungen" übermittelt. Das Referenzsignal kann terrestrisch oder via einem 2. Satelliten übermittelt werden. Etwas mehr Details (wenn auch nicht aktuell) siehe Hier.
Das es Smartphones und Apps gibt, die 2 Sat-Frequenzen auswerten können habe ich erst hier mitbekommen. Dank auch von mir!

[Spartaner]

So wie ich das verstanden habe, gibt es sozusagen 3 grobe Stufen GPS-Genauigkeit am Smartphone:

1. die ganz normale, wie wir sie bisher kannten und mit einer Streuung der Werte so um 5m, wenn es schlecht läuft auch mal 15m.

2. die von GPS-Empfängern, die GPS-Signale über 2 verschiedene Wellenlängen empfangen und damit bereits eine Menge Störungen wegrechnen können (weil die 2 verschiedenen Wellenlängen unterschiedlich von den Störungen beeinflusst werden). Damit verbessert sich die Genauigkeit auf den 1m-Bereich, wenn es schlecht läuft auch mal 4m, gut zu sehen in meinem Bild hier (wo ein Gerät nach Variante 1 und ein Gerät nach Variante 2 aufgezeichnet hat).

3. die mit Korrektursignalen einer festen Referenzstation in der Nähe (max 30km) korrigierten Werte der in Punkt 2 genannten Empfänger. Die erreichen dann die cm-Gernauigkeit, wenn es schlecht läuft auch mal Dezimeter. In Deutschland gibt es dafür den Sapos-Dienst, in Polen zb ASG-EUPOS, aber auch weltweit freie Stationen (zB rtk2go.com), welche die Korrekturdaten senden.

Für die cm-Genauigkeit in Punkt 3 muss man draußen ständig die Korrektursignale über mobiles Internet empfangen und das Gerät verrechnet sie und zeigt sofort die cm-genauen Werte an. Aber man kann das auch nachträglich machen. Dann muss man während der Tour die GPS-Rohdaten aufzeichnen und kann sie nach der Tour zuhause mit den Korrekturdaten verrechnen. Kommt halt darauf an, wofür man die Genauigkeit benötigt. Wenn ich zB in der OSM-Karte zeichne, dann reicht es mir nach der Tour.

[Simon]

Danke für die Zusammenfassung Spartaner.
Single Frequ. GPS und Dual Frequ. GPS ist soweit klar. Frage hätte ich noch zum Punkt 3 der RTK Messung. Macht es eigentlich einen Unterschied ob das GPS Gerät ein Single oder Dual Frequenz Gerät ist?

Gruaß
Simon