GPS – Tekniikkaa, häiriöitä, taidetta?

Tiivistelmä: GPS-laitteilla on jo pitkään toteutettu vaikka minkälaisia jänniä ja hienoja kuvioita maailmalla, jotkut ehkä yrittäen kurottaa taiteen reunoillekin saakka. Tässä yksi lisää. Tarjoten samalla pienen paketin todellista tietoa GPS-laitteiden paikannustarkkuudesta, helpossa muodossa.

3-tracks-round-rudtrask-larger-area-retouched
Kolmen GPS-instrumentin loki samasta kävelystä.

 

Kuvan tausta

Miksikään taiteeksi tämä ei ollut ainakaan ajateltu, vaan se syntyi yhden eräinsinöörin toteuttaessa kahta suunnitelmaa yhtä aikaa kevättalvella 2014. Ensimmäinen niistä oli järvien ympyröinti jääkansia pitkin, rantaviivoja mahdollisimman tarkkaan seuraten. Ja toinen oli kolmen erilaisen GPS-instrumentin tarkkuuden ja muiden ominaisuuksien testailu kenttäolosuhteissa.

Syntyjen syvien puntarointia

Ehkä moiset kirkkaan väriset murtoviivat eivät nyt niin perin taiteellisilta vaikuta kaikkien katselijoiden silmissä, mutta jotain hauskaa ja maagista niissä on, varsinkin sen jälkeen, kun alkaa miettiä mistä tuossa on kyse. Siinä näkyy siis kolmen erilaisen GPS-laitteen ja ohjelmiston tuottamien paikkatietopisteiden sarjat, yhden lammen kippuraisia rantoja kierrellessä.

3-tracks-round-rudtrask-tighter-area
Sama vähän lähempää.

GPS-signaaliin tai ainakin sen vastaanottoon syntyy koko ajan virheitä eri syistä. Miksi nuo virheet eivät toteudu ollenkaan samanlaisina kolmen laitteen kohdalla, vaikka ne kaikki saavat käsiteltäväkseen juuri saman signaalin ja varmasti prosessoivatkin sitä joko aivan samoilla tai ainakin hyvin samanlaisilla, GPS-standardin määrittelemillä algoritmeilla? Näistä asioista saa toki syvempääkin tietoa allekirjoittaneen pitämissä esitelmä- ja koulutustilaisuuksissa otsikon ”Nykyajan retkeilynavigointi” alla. Mutta seuraavassa kuitenkin tiivistelmä juuri tästä kulmasta.

Eräinsinöörin tieteellinen tulkinta

Suurin osa GPS-vastaanoton virheistä syntyy ilmakehän häiriöiden johdosta ja ne vaihtelevat koko ajan niin paikan kuin ajankin suhteen. Joten koska jokainen laite vastaanottaa signaalit aivan ikiomana ajankohtanaan, vaihtelevat virheet ovat jokaiselle erilaisia, vaikka kyseessä olisivat tarkalleen samanlaisen laitteen kopiotkin. JOS laitteiden kellot ja näytteenotot sen sijaan olisivat synkronoidut hyvin tarkasti samoiksi, silloin saataisiin ainakin hyvin lähelle samoja tuloksia. Miljoonasosasekunnin tarkkuudella samat ajatkaan eivät silti tuottaisi aivan tarkalleen samoja tuloksia, koska laitteiden paikoissa on kuitenkin myös vähintään jonkin mittaiset erot.

Tarkkaa touhua nykyään

Mutta aika erinomaisen tarkkaa GPS-laitteiden paikannus kuitenkin nykyään on, silloin kun vastaanotto-olosuhteet vain ovat sellaiset, että laitteet pääsevät tekemään paikan laskennan useiden satelliittien signaaleista. Miniminimäärähän on neljä satelliittia, vasta niin monesta yhtäaikaisesta signaalista voidaan paikannus ylipäätään tehdä. Maksimissaan 12 satelliittia voi puolestaan olla kerrallaan ”näkyvissä” kussakin paikassa maan pinnalla. Mitä useampia signaaleja saadaan yhtä aikaa, sen tarkempaa paikannus on.

Tämän testiajon 8 kilometrin lenkin aikana minun mukanani kulkeneiden kolmen hyvin erilaisen laitteen ja ohjelmiston tuottamat paikkatiedot eri ajan hetkillä erosivat toisistaan enimmillään 7 metriä. 98-prosenttisesti ne erosivat vähemmän kuin 5 metriä ja suurimman osan aikaa erot olivat 2-4 metrin luokkaa. Kai tuollainen tarkkuus nyt jo riittää useimmille meistä, useimpiin tarkoituksiin?

–Kari

 

 

Mainokset

6 thoughts on “GPS – Tekniikkaa, häiriöitä, taidetta?

  1. aika metkaa!
    nyt, jos oikein tarkkaan sirristelee, erot vaikuttavat kovin systemaattiselta, sellainen luoteesta kaakkoon bias, mutkia vertaillen ja läpi koko plotin. siis, non- random ja perustuen raakaan purkkipohjaiseen laskentaan?
    1- 2- 3.. vastaan 2- 3- 1.. tai jotain, kuitenkin hardikseen/ firmikseen valettu.
    sitten, pari metriä hajontaa, tämä ei päivänvalossa aiheuttane sydämentykytystä jos katsellaan ympärillekin, mikä ulkona lienee tarkoituskin
    vielä jotain joka hereillä ollessa ja junaa muutoinkin suu auki katsellen ansaitsee ainakin omalta taholtanii kunnioitusta, huonolla kansakoulu-/ erinomaisella insinöörimatikalla eli vain suuruusluokan pielessä 1ns on sellaiset 30cm, joskus tämä teknolgia vaikka harrastuspohjailta sillä leipänsä ansaitseekin laittaa huimaamaan!

    e. 🙂

    Liked by 1 henkilö

    • Mukavaa ajatusvirtaa taas sinulta! Vaikken siinä aivan joka kohdassa pysy perässä – en ole koskaan pysynyt :-). Tuosta systemaattisesta biasista sanon kuitenkin kuin MIB3:n Boris. Let’s agree to disagree.

      Tuossa artikkelin kuvassahan oli vain pikkuinen pätkä koko testilenkin 8 kilometristä, viitisen prosenttia siitä. Ja erilaisia hiukan pidempiaikaisiakin, siis systemaattisen näköisiä, eroja löytyy, mutta nekin vaihtelevat koko ajan. Jotkut virheet vaan vaihtelevat hitaammin kuin toiset.

      Itse tein vain aika alkeellista tilastollista analyysia noista kolmesta positiopisteiden sarjasta, koska en oikein enempää osaa. Mutta koetanpa joskus kysellä kollegaltani, jos hän jaksaisi murskahduttaa noista datasarjoista ja niiden keskinäisistä eroista oikein kunnollisen analyysin. Data-analytiikkaa työkseen tekevänä tohtorismiehenä hän kyllä osaa.

      Tykkää

  2. Laitteiden samanaikainen käyttö lähellä toisiaan aiheuttaa erilaisia häiriöitä. Käytössä samat satelliitit. Olen kokeillut joskus vuosia sitten 1, 2, 3, 4 ja 5 laitteen samanaikaista käyttöä samassa pisteessä.

    Tykkää

    • Enpä uskalla totaalisesti väittää, etteivätkö vastaanottavat laitteetkin voisi häiritä toisiaan. Mutta epäilen sitä kyllä vahvasti ja haluaisin kuulla, minkä perusteella niin päättelet?

      Nimittäin se, että aivan vierekkäisetkin laitteet, jopa vaikka juuri samanlaisen laitteen kopiot, saavat koko ajan toisistaan erilaisia paikkatietoja, on vaan aivan normaalia. Johtuen siitä, että ne vastaanottavat jokainen omanlaisilla virheillä tuunattuja signaaleja. Kyse kun on siis nanosekuntien (sekunnin miljardisosa) signaaliviiveistä, joiden vastaanottoon ilmakehän monet vaihtelut aiheuttavat virheitä. Erilaisia virheitä joka ainoana sekunnin miljoonasosana ja joka ainoassa paikassa vähän erilailla.

      Tykkää

  3. Kari testasi GPS:n ehkä paremmin kuin TM !

    Mukavaa tietoa GPS:n tarkkuudesta: enimmillään 7m!
    98 % 2-4 metrin tarkkuus kuulostaa tosi hyvältä tarkkudelta.
    Mahtaako Google Maps:stä olla suurtakaan apua metsään eksyneelle?

    Tykkää

  4. Kiitos kommentista!

    Tuohan oli testauksena vielä semmoinen nopea ja helppo, ainoastaan kuljettaen mukanaan kolmea eri instrumenttia, ihan oikealla retkellä, jolla oli paljon muuta upeaa sisältöä. Mutta toki niiden datat on tullut katsottua läpi melko kunnollisesti. Sitä auttaa kovasti, että tuntee GPS-paikannuksen periaatteet ja ne armottomat tosiasiat, jotka sitä hallitsevat, kaikenlaisen markkinoinnillisen tauhkan takana. Ja itse asiassa kun satun olemaan vahvasti tekemisissä yhden johtavan analytiikkayrityksen kanssa, saanen tässä vielä joskus käyttööni työkalut ja osaamisen, jolla saa aivan kertakaikkisen lahjomattomasti irti kaiken erilaisten GPS-laitteiden todellisesta tarkkuudesta eri olosuhteissa, joissa niillä on ajettu pitkähköjä reittejä. Oikein sormia syyhyttää tuo. Raportoinen niistä sitten tavalla ja toisella myös lisää.

    Tykkää

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s