Auswertung Signalstärke
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Grundsätzliches
Die Auswertung der Signalstärke des GPS-Signals ist ein Novum bei Pocketnavigation. In bisherigen Tests habe ich mich bewusst mit der Auswertung der „Sats in Use“ begnügt. Allerdings erscheint mir das inzwischen zur Beurteilung der Qualität eines GPS nicht mehr ausreichend, aus folgendem Grund:
Eine höhere Anzahl an „Sats in Use“ bedeutet nicht zwingend eine bessere Empfangsqualität! Es gibt mehrere Faktoren, die letztendlich zu einer Positionsberechnung erforderlich sind.
Zunächst muss das ohnehin extrem schwache Signal des GPS-Satelliten mit möglichst hohem Pegel empfangen werden. Hierzu ist einfach eine „gute“ Antenne erforderlich, die einen maximal hohen Rauschspannungsabstand liefert.
Diesen Wert kann man indirekt aus dem NMEA-Protokoll (GSV) herauslesen. Aus dem dort enthaltene Wert in (dB) für die Signalstärke kann auf die Qualität der Antenne rückgeschlossen werden.
Im Klartext: Ein GPS mit besserer Antenne wird für den gleichen Satelliten an gleicher Stelle zu gleicher Zeit einen höheren Signalwert liefern.
Aber egal, wie gut oder schlecht das Signal ist, es obliegt dem Chipsatz der Maus, was mit diesem Signal passiert. Der Empfänger entscheidet, bis zu welchem Pegel das Signal überhaupt für eine Positionsberechnung herangezogen wird. Dies kann man bei manchen Empfängern sogar über die sogenannte Power-Mask festlegen.
Es ist eine Gratwanderung: Einerseits sollte das Signal möglichst lange verwertet werden, um Satabriss zu vermeiden, andererseits kann aus einem zu schwachen Signal keine vernünftige Ortsbestimmung mehr berechnet werden.
Genau hier setzt übrigens XTrack an: mit ganz speziellen Berechnungsroutinen wird ein eigentlich zu schlechtes Signal „besser gerechnet“. So können Signale verwendet werden, die für Nicht-XTrack-GPS nicht verwertbar wären.
Ausserdem werden zu tief stehende Satelliten ausgeblendet (auch wenn sie gute Pegel liefern), da deren Signal-Laufzeit durch die Ionisphäre verfälscht wird. Dieser Ausblendwinkel lässt sich bei manchen Empfängern durch die Elevation-Maske einstellen.
Das Bild rechts oben veranschaulicht das gut: Der rote Satellit (29) wird vom Empfänger nicht gesehen. Der blaue (23) wird gesehen, und zwar mit erstaunlich hoher Signalstärke (42). Trotzdem wird er aufgrund seiner dicht über dem Horizont stehenden Position nicht für die Sats in Use verwendet, deshalb blau. Grund ist die angesprochene Verfälschung durch die Ionisphäre, die so dicht über dem Horizont einfach zu stark ist.
Aus den genannten Gründen verzichte ich auf eine Auswertung der Sats in Use, zumal ein XTrack-Empfänger sowieso aus so einer Betrachtung ausgeklammert werden müsste. XTrack akzeptiert wesentlich schwächere Signale zur Berechnung, zeigt also fast immer mehr Sats in Use als ein konventioneller Empfänger.
Im folgenden Abschnitt werden alle 3 Empfänger auf ihre Signalstärke, also die Antennenqualität, verglichen:
Testmethode
Diese Auswertung wurde mit dem Excel-Makro GPSLog durchgeführt, einem Tool, das Forenmitglied karomue entwickelt hat. Er hat während der Testerstellung viel an diesem Tool für mich optimiert, dafür herzlichen Dank!
GPSLog überträgt im Prinzip mittels eines Makros die Texteinträge im NMEA-File in eine Excel-Datei und sortiert jeden Wert in eine einzelne Zelle.
Die Arbeit für Auswertungen wie z. Bsp. die Signalstärke in der GSV-Zeile wird so auf einen Bruchteil reduziert. Hätte ich diese Arbeit von Hand machen müssen, wäre der Bericht zum Zeitpunkt der Veöffentlichung noch nicht fertig gewesen. Auch für GPSLog gilt: Wer sich für die Auswertung von Tracks und Logfiles interessiert, kommt an dieser Software nicht vorbei.
Für die Auswertung wurden die gleichen Logfiles verwendet wie im vorigen Abschnitt „Auswertung Positionsgenauigkeit“. Ich habe alle Sats ausgewertet, die über einen definierten Zeitraum bei jedem Empfänger ein Signal geliefert haben. Dabei ist es nicht relevant, ob der Sat „in Use“ ist, denn dies ist wie weiter oben beschrieben kein Antennenthema, sondern eine Entscheidung des Chipsatzes.
Von diesen Sats wurde jeweils der Mittelwert gebildet, im zweiten Schritt wurde dann über alle empfangenen Sats ein Mittelwert gebildet. Dieses Verfahren habe ich sowohl für schlechte Empfangsbedingungen (H-DOP größer 5) als auch für gute Bedingungen (H-DOP kleiner 1,5) durchgeführt.
Auswertung Signalstärke Teil 1
Schauen wir uns die Signalstärke unter schlechten Empfangsbedingungen an (H-DOP größer 5).
Das Ergebnis ist im folgenden Bild ersichtlich: Von den 9 Sats in View lieferten 5 Sats bei allen drei Empfängern ein durchgehendes Signal (5, 30, 9, 14, 6). Diese Satelliten wurden für die Auswertung verwendet.
Es zeigen sich leichte Vorteile für die BT-318 (37,9 dB), gefolgt von der Falcom Navi1 (36,7 dB) und der RBT 1000 (36,0 dB).
BT-318 RBT 1000 Falcom Navi1
Auswertung Signalstärke Teil 2
Bei guten Empfangsbedingungen (H-DOP kleiner 1,5) ergibt sich ein ähnliches Bild.
Von den 9 Sats in View lieferten 7 Sats bei allen drei Empfängern ein durchgehendes Signal (5, 30, 9, 14, 6, 4, 24). Diese Satelliten wurden für die Auswertung verwendet.
Wieder fast die gleiche Feihenfolge: BT-318 (41,5 dB), gleichauf mit der Falcom Navi1 (41,5 dB) und gefolgt von der RBT 1000 (40,4 dB).
BT-318 RBT 1000 Falcom Navi1
Fazit Signalstärke
In dieser Grafik sind einfach die Werte aus den bisherigen Tabellen zusammengefasst. Bildet man hier noch den Mittelwert aus guten und schlechten Empfangsbedingungen, erhalten wir diese Reihenfolge:
1) BT-318 (39,7 dB)
2) Falcom Navi1 (39,1 dB)
3) RBT 1000 (38,2 dB)
Die Unterschiede in diesen Werten sind sicher schwierig bezüglich ihrer praktischen Auswirkung zu bewerten, aber sie bestätigen meinen subjektiven Eindruck aus vielen Stunden Einsatz sowohl im KFZ als auch im Outdooreinsatz. Die BT-318 empfängt einen Tick besser als die RBT 1000. Die Falcom Navi1 muss zwar aus der subjektiven Bewertung ausgeklammert werden, da hier der XTrack-Modus fast immer sehr guten Empfang vortäuscht. Aber objektiv gemessen liegt die Falcom sehr gut, näher bei der BT-318 als bei der RBT 1000.
