Постоянна ли погрешность GPS в течение коротких промежутков времени?

Question

Я заинтересован в разработке полуавтономной газонокосилки RC.

То есть оператор должен решить, когда остановиться, повернуть и т. Д., Но может запросить «слегка перекрывающийся предыдущий разрез», и газонокосилка автоматически сделает это. (Использование высокопроизводительных RC-косилок на выставках - это утомительная часть. Преодоление этого плюс высокая стоимость - что, я считаю, возможно - приведет к коммерческому успеху.)

Эта функция требует точного горизонтального позиционирования. Я исследовал ультразвуковой, лазерный, оптический и GPS. У каждого есть свои проблемы в этом приложении. (Я буду сопротивляться искушению уйти от этих касательных здесь.)

Итак ... мой вопрос ...

Я знаю, что точность GPS по горизонтали составляет всего 3-4 метра. Не достаточно хорошо, но:

Мне не нужно знать, где я на планете. Мне нужно только знать, где я нахожусь относительно того, где я был минуту назад.

Итак, мой вопрос заключается в том, является ли неточность неизменной в краткосрочной перспективе? если это так, я думаю, что это будет работать для меня. Если он сильно меняется на + - 1,5 м от одной секунды до следующей, то он не будет работать.

Я пытался найти эту информацию, но безуспешно (возможно, из-за повсеместности других обсуждений точности GPS), поэтому я ценю любые рекомендации.

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Edit ~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~

Мне кажется, что GPS не только искажен, но и гранулирован. Мне было бы интересно услышать от любого, кто может дать лучшее понимание этого, но сейчас я собираюсь исследовать другие варианты.

Я понял, что, хотя мое предназначение - «наружная», этот вопрос технически относится к «системам внутреннего позиционирования», поэтому я добавляю этот тег.

Моя последняя мысль - иметь 3 «интеллектуальных» ультразвуковых (США) громкоговорителя с высоким дБ. Газонокосилка генерирует высокочастотные запросы от каждого динамика в быстрой последовательности, измеряя время, необходимое для «прослушивания» ответа каждого блока, вычисляя тем самым расстояние до каждой из этих фиксированных точек и используя трилатерацию для определения положения. если колонки с фиксированной точкой находятся на расстоянии 300 футов от газонокосилки, газонокосилка, возможно, переместилась на несколько футов между первым и третьим откликом, поэтому это должно быть учтено в программном обеспечении. Если возможно различить 3 разные частоты США, они могут быть запрошены / получены "одновременно". Хотя вы все еще сталкиваетесь с проблемами, когда находитесь рядом с одним стационарным устройством и далеко от другого. Таким образом, некоторая программная коррекция все еще может быть необходима. Если мы можем предположить, что косилка движется по прямой линии, это не слишком сложно.

Еще один вариант - косилка не запрашивает тоны. Фиксированные блоки посылают радиосигнал «здесь идет сигнал от блока А» и т. Д., А блок косилки просто отслеживает как радиочастотную информацию, так и тоны США. Это может несколько упростить ситуацию, но, похоже, на самом деле требуется умение определять, из какого громкоговорителя исходит тон.

Answer 1

По моему мнению, стандартный GPS не достаточно точен для этого приложения. Типичный приемник потребительского уровня, который я использовал, имеет точность определения местоположения, определенную как CEP 2,5 метра. Это означает, что для стационарного приемника в «идеальной» среде обзора неба с течением времени 50% координат местоположения будут находиться в круге с радиусом 2,5 метра. Если вы посмотрите на положение, о котором сообщает приемник, он, кажется, случайно блуждает вокруг истинного положения, иногда отодвигаясь на несколько метров от его истинного местоположения. Когда я проверил данные о местоположении от ряда использованных мною стационарных единиц, они могут показаться, что они движутся со скоростью до 0,5 метра в секунду. В вашей заявке это означало бы, что газонокосилка могла бы быть не на своем месте на некотором не значительном расстоянии (с катастрофическими последствиями для ваших дорогих клумб).

Существует способ сделать это, как было доказано производителями тракторов, которые могут устанавливать сеялки и сельскохозяйственные опрыскиватели с точностью до миллиметра. Эти системы используют дифференциальный GPS, где есть фиксированная опорная станция, расположенная по соседству с управляемым трактором. Эта опорная станция передает исправления ошибок на мобильное устройство, позволяя ему с высокой степенью точности корректировать свое сообщенное положение. К сожалению, такая система позиционирования очень дорогая.

Answer 2

Это похоже на то, что вы могли (и должны) измерить эмпирически. Просто установите GPS по своему вкусу в середине поля в ясный день и подождите час. Тогда вернись и посмотри, что ты найдешь.

Поскольку я в городе, я не могу сбежать и сделать это для тебя. Однако я нашел статью под названием iGeoTrans - новое iOS-приложение для GPS-позиционирования в геонауках .

Это включает в себя этот рисунок, который дублирует тест, который я предлагаю. Вы заметите, что как iPhone4, так и Garmin eTrex10 работают довольно плохо по сравнению с точностью, которая, как вы говорите, вам нужна.

Но авторы делают Math Magic ™, чтобы уменьшить неопределенность в позиции, предположительно, используя какое-то усреднение. Это дает им среднеквадратическое значение 3,53 м.

Если у вас есть дифференциальный GPS в реальном времени , вы можете добиться большего. Но для этого требуется относительно дорогое оборудование и программное обеспечение.

Даже помимо вышесказанного, у вас есть потенциальная проблема с отражением GPS и ошибкой многолучевого распространения. Что делать, если ваша газонокосилка должна заходить под палубу, или густые деревья, или около стены дома? Эти общие черты, скорее всего, нарушат допущения, необходимые для работы хорошего алгоритма усреднения, и даже сорвут попытки DGPS, блокируя критические сигналы.

На мой взгляд, это похоже на проблему с компьютерным зрением. И не только потому, что это даст вам более точное совпадение рядов ... вы определенно не хотите сбивать собаку!