Genauigkeit GPS

Ich hatte diese Woche die Gelegenheit die Genauigkeit des GPS zu prüfen.
Da die Technik prinzipiell immer die gleiche ist, gehe ich davon aus,
dass die Ergebnisse übertragbar sind. Ich verwende eine Suunto Ambit3.

Beim Stundenlauf wird genau eine Stunde auf einer 400m Bahn gelaufen.
Daher sind es immer 400m mehr pro Runde. Das GPS hat konstant etwas weniger angezeigt.
Beim ersten Wert habe ich etwas zu spät gedrückt.
In der vorletzten Zeile habe ich einmal mehr gedrückt bei genau 59min.
Also nicht verwirren lassen.

Die Abweichung von 3% ist relativ viel. Eine Bahnlänge per GPS
zu bestimmen aber auch ein Extremfall.
Wer mag kann von mir auch den Track bekommen.
Viele Grüße
Frank

Wo bist Du denn genau gelaufen bzw. wo befand sich der GPS-Empfänger? Die 400m hat die Bahn auf Bahn 1, 30cm von der Innenkante enfernt.

Hallo Ruca,
schau mal auf meinen Avatar.
Ich hoffe man kann erkennen, dass ich beim Start weiter aussen stand.
Ansonsten genau auf Bahn 1 (überholt wird ja aussen
Die Uhr war am linken Arm. Das könnte natürlich verfälschen.

Dazu müsste ich mal andersrum laufen..

ich habe ähnliche Erfahrung mit der Garmin FR910 gemacht,
4oom Runden sind halt noch nicht ideal für GPS

Womit wir wieder bei Hennes sind und das auf den Tag genau vor 9 Jahren :


http://forum.runnersworld.de/forum/fore ... essen.html

Man kann trotz modernster Technik von GPS-Uhren nicht diese Genauigkeit erwarten. Meine Suunto hat bei offiziellen Wettbewerben immer einige hundert Meter mehr auf der Uhr, verlgichen mit Garmins Forerunner einer Freundin ist die Abweichung sogar größer. Damit muss man sich eben abfinden, geht nicht anders. Dafür fällt die Suunto nicht hin und wieder mal aus, so wie die ihre. Und sie weißt bei Ausflügen ins Gebirge sehr zuverlässig den richtigen Weg.

frank2015 hat geschrieben: Da die Technik prinzipiell immer die gleiche ist, gehe ich davon aus,
dass die Ergebnisse übertragbar sind

Du irrst.
1. Zunächst einmal gibt es eine Ungenauigkeit bei der Bestimmung einer einzelnen Position. Wie ungenau, hängt von mehreren Faktoren ab, u. a. von der Anzahl der empfangenen Satelliten, aber auch von dem GPS-Empfänger, z. B. ob und wie er Differenzmethoden unterstützt, die die Genauigkeit erhöhen.
2. Die ermittelten Punkte, aus denen die Entfernung berechnet wird, werden diskret ermittelt, z. B. einmal pro Sekunde. Beim Lauf in den Bahnkurven erhält man also, je nach Tempo, z. B. 20 - 25 einzelne Positionen, die jeder für sich mit einer Ungenauigkeit behaftet sind. Aus diesen 20 - 25 Punkten berechnet das GPS-Gerät also die Entfernung.
3. Wie genau diese Berechnung erfolgt, ist bei jedem Hersteller anders und jeder hütet das als sein Geheimnis. Daher ist es völlig klar, dass das, was heraus kommt, herstellerabhängig ist. Es geht sogar noch weiter. Wenn man die Daten in SportTracks einliest, kommen da wieder andere Werte heraus, da Sporttracks einen eigenen Algorithmus verwendet.

Unterm Strich bedeutet das, dass du mit der Uhr eines anderen Herstellers andere Werte erhältst, und selbst die verschiedenen Produkte des gleichen Herstellers ergeben etwas anderes. Mit meiner Garmin FR305 z. B. erhalte ich auf der Bahn IMMER mehr Distanz, und zwar etwa 2% beim Langsamlaufen sowie 5 - 6% beim schnellen Lauf.

Wenn du mit deiner Uhr auf einer anderen Bahn läufst mit Verbindung zu weniger Satelliten, kannst du ebenfalls andere Werte erhalten.

Das, was du ermittelt hast, hat null Allgemeingültigkeit, sondern trifft zu: für DEINE Uhr, an DEM Tag, auf DER Bahn.That's it! Wenn deine Vermutung richtig wäre, dann müssten ja alle Läufer immer die gleichen Distanzwerte auf ihren Uhren haben. Ist aber nicht so. Beim Berlinmarathon z. B. gibt es geringe Abweichungen von z. B. 300 m, aber auch welche weit über 1 km. Das ist zu einem großen Teil auf die teilweise schlechten Empfangsbedingungen zurückzuführen, wo sich dann die obigen Unterschiede besonders stark auswirken.

Bernd

Ich hätte verstanden, wenn du sagst ich vereinfache. Irren scheint mir übertrieben.

Als Ergebnis sehe ich die 3% Abweichung an. Ich denke diese sind unter vergleichbaren Umständen
übertragbar.

Die Technik der Positionsbestimmung aus 4 oder mehr Sateliten ist immer gleich.
Die Algorithmen zur Korrektur der Werte sind natürlich unterschiedlich.
Ich persönlich finde hier erstaunlich was Strava aus den Daten noch rausholt.

frank2015 hat geschrieben: Als Ergebnis sehe ich die 3% Abweichung an. Ich denke diese sind unter vergleichbaren Umständen
übertragbar.

Nein, sind sie nicht. Hast du mein eigenes Bahnergebnis im Beitrag oben nicht gesehen? Das sind da eben KEINE 3%. Und es gibt andere Erfahrungen, die unter 1% liegen - auch bei Bahnläufen - ebenso wie solche, die noch gravierender differieren. Du kannst doch nicht einfach Fakten zurechtbiegen, nur weil du eine einmalige Erfahrung gemacht hast.

Bei den Algorithmen kommt es übrigens nicht allein auf Verfahren zur Fehlerkorrektur an, sondern wie die einzelnen Punkte interpoliert werden, d. h. welche Kurve daraus gemacht wird. Berechnet z. B. der Algorithmus einfach nur den Abstand zwischen den Positionen, dann kommt ein zu kurzer Abstand heraus, da nur ein innen liegendes Vieleck berechnet wird. Also müssen Annahmen getroffen werden, wie der Läufer sich ZWISCHEN den Punkten bewegt hat. Das sind immerhin etwa 4 - 5 m. Das ist nicht trivial, und da ergeben sich Unterschiede, wie ein Hersteller das macht. Das wirkt sich letztlich auf die Ergebnisse aus. Unter anderem deswegen ist dein singuläres Ergebnis eben NICHT übertragbar.

Bernd

frank2015 hat geschrieben:Die Technik der Positionsbestimmung aus 4 oder mehr Sateliten ist immer gleich.

Die eigentlichen Algorithmen sind natürlich gleich, aber nicht die Qualität deren Eingangsdaten (u.a. Genauigkeit der Zeitmessung der Signale und maximale Anzahl der verwerteten Satelliten). Diese unterscheiden sich sehrwohl je nach verbauten Chipssatz, Qualität der Antenne und Umgebungsbedingungen.

Die Algorithmen sind nicht nur von Uhrenmarke zu Uhrenmarke oder von Modell zu Modell unterschiedlich, sogar von Softwareversion zu Softwareversion

Das ist das eigentliche Geheimnis für gute Resultate und wird natürlich ständig optimiert. Grade meine Fenix 3 hat am Anfang relativ bescheidene Resultate geliefert, Garmin hat da aber viel korrigiert und inzwischen sind die Resultate echt gut obwohl an der Hardware nichts geändert wurde.

Die Algorithmen sind aber nicht unbedingt universell gleich gut. Je nach Streckenverlauf liegt mal die eine Uhr vorne, mal die andere.
Bei zuviel Glättung sehen die Strecken besser aus, dafür werden die Kurven geschnitten und die Strecke wird zu kurz. Bei zu wenig Glättung wird das geradeauslaufen zum Zickzack und die Strecke zu lang. Da gilt es den guten Mittelweg zu finden.

Laufen auf der Bahn ist ein Anwendungsgebiet bei dem keine Uhr so richtig auftrumpfen kann da die Kurven immer in die gleiche Richtung gehen. Durch die Glättung wird theoretisch immer etwas nach innen korrigiert und die Strecke kommt zu kurz raus. Wenn man wieder eine Kurve in die andere Richtung kommt dann gleicht sich das wieder aus, auf der Bahn ist das aber nicht der Fall

Fire hat geschrieben: Laufen auf der Bahn ist ein Anwendungsgebiet bei dem keine Uhr so richtig auftrumpfen kann da die Kurven immer in die gleiche Richtung gehen. Durch die Glättung wird theoretisch immer etwas nach innen korrigiert und die Strecke kommt zu kurz raus. Wenn man wieder eine Kurve in die andere Richtung kommt dann gleicht sich das wieder aus, auf der Bahn ist das aber nicht der Fall

Prinzipiell ja, die Laufbahn ist einfach ein maximal-fieser Einsatzort für eine Laufuhr. Kurioserweise zeigt meine Uhr (Garmin FR920XT) aber auf meiner 333m Laufbahn konsequent immer 5% zu viel Strecke an.

Dartan hat geschrieben:Prinzipiell ja, die Laufbahn ist einfach ein maximal-fieser Einsatzort für eine Laufuhr.

Nein, maximal fiese Orte sind diejenigen, die von hohen Gebäuden oder Steilhängen umgeben sind. Da sind nämlich fast alle Signale, die die Uhr empfängt, mindestens einmal reflektiert worden.

Und hier mal mein Test von heute Morgen, weil es so lustig ist:

Intervalltraining, 200 m die Straße rauf. Das erste Mal gegangen um die 200 m auszumessen (mit meiner Polar RC3); auf 453 hm los und bei 495 angekommen. Okay, wieder umgedreht und wieder runter gegangen. Uhr wieder an... uppps nur noch 488 hm und es ging bis 476 wieder runter (ein Phänomen, was mir auch schon bei normalen Training aufgefallen ist: ich komme immer höher an als ich losgelaufen bin, obwohl ich selbstverständlich an der gleichen Stelle wieder lande)
Gelaufen (vom immer gleichen Startpunkt bis zum gleichen Ziel) nach Uhr bin ich dann Strecken von 0,17 bis 0,20 km (mehrheitlich 0,19) aber die Höhenmeter: Beim Start zwischen 455 und 496, bei Ankunft 478 bis 494. Einmal bin ich sogar 20 hm erstmal bergab gelaufen???

Wieviele Sateliten wir hier haben weiß ich natürlich nicht, aber keine Hochhäuser noch Steilhänge in der Nähe und es ging immer geradeaus und das noch nicht mal besonders schnell befürchte ich...

Ein Beispiel vom gestrigen Halbmarathon in Salzburg, auf einem 3x zu absolvierenden Rundkurs und amtlich vermessener 21,097 km Strecke:
Habe direkt nach jeder Runde auf meine FR 620 geblickt.
Nach Runde 1: 6,97 km
Nach Runde 2: 13,94 km
Im Ziel: 20,85 km
Normalerweise habe ich immer mehr Kilometer auf der Uhr, gestern das erste Mal weniger. Wirklich überrascht war ich von der stark abweichenden Höhenmeteraufzeichnung: 240 HM statt den richtigen 48 HM.

Prinzipiell haben GPS Geräte eine Genauigkeit von 5-20m. Mit EGNOS-Korrektur geht das auf 1-3m.
Bei Dämpfung (Wald, Blätter) oder Reflexion (Tal, Häuserschlucht) verschlechtert sich das wieder. Das kann auch mal bei ernüchterten 100m daneben liegen.
Korrigiert wird das bei GPS-Messungen damit, das bestimmte Annahmen getroffen werden: Gelaufen wird auf dem bekanntem Weg - nicht im Rhein, Geradeaus - keine Schlangenlinien. Das hängt jetzt stark vom Know-How des Herstellers ab, wie gut und in welchen Situationen die Annahmen zutreffen und berücksichtigt werden.
Deshalb ist eine solche Messung immer eine Näherung. 2% Genauigkeit ist da schon mal nicht schlecht, 3,5% Abweichung keine Überraschung.
Höhenmessungen sind mit GPS prinzipiell nur mit wesentlich schlechteren Genauigkeiten möglich.
Eine mit Jones-Counter ausgemessenes Strecke mittels eigener GPS-Messung zu überprüfen ist mehr als peinlich (Schon häufiger erlebt).
Also erwartet nicht zuviel von der GPS-Messung und heimst da nicht mehr rein, als da ist.

ElVa hat geschrieben: bestimmte Annahmen getroffen werden: Gelaufen wird auf dem bekanntem Weg - nicht im Rhein[...]

Diese Annahme (lock on Road) wird bei Auto-GPS-Geräten gemacht, bei Laufuhren üblicherweise nicht. Für die Live-Anzeige unterwegs fehlt es dafür alleine schon am Kartenmaterial, und auch wenn dieses später bei der Synchronisation vorhanden ist, wird da fast immer drauf verzichtet. Wer schonmal geschaut hat, wie ungenau Fußwege üblicherweise in Kartenmaterial eingezeichnet sind, weiß auch warum. Und ein Läufer findet oft Abkürzungen, an die auch der beste Kartenzeichner nie gedacht hat...

ElVa hat geschrieben:Prinzipiell haben GPS Geräte eine Genauigkeit von 5-20m. Mit EGNOS-Korrektur geht das auf 1-3m.
Bei Dämpfung (Wald, Blätter) oder Reflexion (Tal, Häuserschlucht) verschlechtert sich das wieder. Das kann auch mal bei ernüchterten 100m daneben liegen.
Korrigiert wird das bei GPS-Messungen damit, das bestimmte Annahmen getroffen werden: Gelaufen wird auf dem bekanntem Weg - nicht im Rhein, Geradeaus - keine Schlangenlinien. Das hängt jetzt stark vom Know-How des Herstellers ab, wie gut und in welchen Situationen die Annahmen zutreffen und berücksichtigt werden.
Deshalb ist eine solche Messung immer eine Näherung. 2% Genauigkeit ist da schon mal nicht schlecht, 3,5% Abweichung keine Überraschung.
Höhenmessungen sind mit GPS prinzipiell nur mit wesentlich schlechteren Genauigkeiten möglich.
Eine mit Jones-Counter ausgemessenes Strecke mittels eigener GPS-Messung zu überprüfen ist mehr als peinlich (Schon häufiger erlebt).
Also erwartet nicht zuviel von der GPS-Messung und heimst da nicht mehr rein, als da ist.

Grundsätzlich hast du recht. Allerdings sind die Korrektur Algorithmen inzwischen so gut dass man bei guten Bedingungen durchaus mit 0.5% Abweichung rechnen kann.

Bei den Höhen summieren sich die Fehler halt viel schneller da man insgesamt viel weniger Höhenmeter als Vorwärtsbewegung macht. Wenn ein HM mal 200m daneben liegt dann ist das relativ genau, wenn man auf einer topfebenen Strecke 200 Höhenmeter daneben liegt fällt es aber sofort auf.

Garmin korrigiert das jeweils beim Upload anhand der Karte. Danach sind die Höhenangaben auch wieder genauer.
Bessere Geräte haben einen barometrischen Höhenmesser. Die sind tendenziell genauer, reagieren dafür aber empfindlich auf Wetterumschwünge.

Dartan hat geschrieben:Die eigentlichen Algorithmen sind natürlich gleich, aber nicht die Qualität deren Eingangsdaten (u.a. Genauigkeit der Zeitmessung der Signale und maximale Anzahl der verwerteten Satelliten). Diese unterscheiden sich sehrwohl je nach verbauten Chipssatz, Qualität der Antenne und Umgebungsbedingungen.

Das ist eher falsch. Eine Zeitmessung machen GPS-Uhren nicht. Dazu wären Atomuhren notwendig. Das Zeitsignal steckt in den Satellitensignal codiert, die besagt, wann der Satellit das Signal ausgesendet hat und wo er ist. Mit den zwei anderen Satelliten-Signalen kann jetzt einfach der Standort berechnet werden. Eine eigene Uhr ist nicht notwendig. (Der 4. Satellit ist nur für das Zeitnormal nötig. Für uns egal.).
Es kommt also nur auf die Empfangstechnik an, überhaupt die Signale zu empfangen, die Umgebung und den Algorithmus, den berechneten Standort zu einem plausiblen zu korrigieren.

Fire hat geschrieben:Grundsätzlich hast du recht. Allerdings sind die Korrektur Algorithmen inzwischen so gut dass man bei guten Bedingungen durchaus mit 0.5% Abweichung rechnen kann.

Nur herauszubekommen, ob die gerade laufende Messung die Genauigkeit hat, ist schon ein Problem.

Barometrische Höhenmessung ist tatsächlich eine gute Möglichkeit. Wetterumschwünge mit drastischen Luftdruckschwankungen halte ich für eher selten. Schwierig wird das möglicherweise allerdings vor allem für die Ultra-Marathonis, die lange unterwegs sind. Und gerade die sammeln gerne hm.

ElVa hat geschrieben:Das ist eher falsch. Eine Zeitmessung machen GPS-Uhren nicht. Dazu wären Atomuhren notwendig. Das Zeitsignal steckt in den Satellitensignal codiert, die besagt, wann der Satellit das Signal ausgesendet hat und wo er ist. Mit den zwei anderen Satelliten-Signalen kann jetzt einfach der Standort berechnet werden. Eine eigene Uhr ist nicht notwendig. (Der 4. Satellit ist nur für das Zeitnormal nötig. Für uns egal.).
Es kommt also nur auf die Empfangstechnik an, überhaupt die Signale zu empfangen, die Umgebung und den Algorithmus, den berechneten Standort zu einem plausiblen zu korrigieren.

Mit "Genauigkeit der Zeitmessung" meinte ich einfach, wie genau der Chipsatz überhaupt messen kann, wann die Nachricht exakt empfangen wurde. (wie du schon geschrieben hast, relativ zueinander und nicht relativ zu einer eigenen Uhr) Und da gibt es afaik schon auch durchaus einige Unterschiede, die am Ende den Unterschied zwischen z.B. 1% oder 2% Abweichung ausmachen können.

Ist aber im Detail jetzt wohl auch nicht wichtig. Ich denke mal wir können und zumindest darauf einigen, dass die verbaute Hardware durchaus Einfluss auf die Qualität der GPS-Koordinaten hat. Und was die weiterverarbeitenden Algorithmen aus den rohen GPS-Koordinaten dann für eine Strecke und Distanz berechnen, ist sowieso nochmal eine ganz andere Frage...


edit

ElVa hat geschrieben:Barometrische Höhenmessung ist tatsächlich eine gute Möglichkeit. Wetterumschwünge mit drastischen Luftdruckschwankungen halte ich für eher selten. Schwierig wird das möglicherweise allerdings vor allem für die Ultra-Marathonis, die lange unterwegs sind. Und gerade die sammeln gerne hm.

Eigentlich sollte man ja meinen, dass es so schwer nicht sein kann, einfach die barometrische Höhenmessung mit der GPS-Messung zu kombinieren. Also für kurzfristige Höhenänderungen das Barometer verwenden, den langfristigen Trend aber vom GPS nehmen.

Aber zumindest meine Garmin scheint in der Hinsicht ziemlich stupide zu sein. Ich vermute die nimmt nur die initiale Höhe vom GPS und verwertet anschließend nur noch die barometrischen Werte. Zumindest kommt es regelmäßig vor - gerade bei Wetterumschwüngen - dass auf einer Rundstrecke Start- und Endwert 10-20m auseinander-liegen.

Dartan hat geschrieben: Aber zumindest meine Garmin scheint in der Hinsicht ziemlich stupide zu sein. Ich vermute die nimmt nur die initiale Höhe vom GPS und verwertet anschließend nur noch die barometrischen Werte. Zumindest kommt es regelmäßig vor - gerade bei Wetterumschwüngen - dass auf einer Rundstrecke Start- und Endwert 10-20m auseinander-liegen.

Polar hat bei der V800 ähnliche Abweichungen. Köhlbrandbrückenlauf heute: 110m hoch, 125m runter.

-Auftrags-Griller- hat geschrieben:Ein Beispiel vom gestrigen Halbmarathon in Salzburg, auf einem 3x zu absolvierenden Rundkurs und amtlich vermessener 21,097 km Strecke

Wirklich überrascht war ich von der stark abweichenden Höhenmeteraufzeichnung: 240 HM statt den richtigen 48 HM.

Könnte am Tunnel liegen, die 620 hat ja keinen barometrischen Höhenmesser, oder? Drei mal oben rüber da kommt schon was zusammen.

ruca hat geschrieben:Köhlbrandbrückenlauf heute

Wann bist du gestartet? Ich war um 12 dran. Hab gecko und noch jemanden von hier getroffen.

ruca hat geschrieben:Polar hat bei der V800 ähnliche Abweichungen. Köhlbrandbrückenlauf heute: 110m hoch, 125m runter.

110 hoch, 115 runter bei mir.

KlausiHH hat geschrieben:Wann bist du gestartet?

Um 9:00 durch den Nebel. Man fand den Weg aber auch ohne GPS (um beim Thema zu bleiben).

Immer wieder schön wenn Hamburger über Höhenmeter diskutieren....

Siegfried hat geschrieben:Immer wieder schön wenn Hamburger über Höhenmeter diskutieren....

Da fällt es halt am meisten auf.
Wenn ich nach einer welligen Strecke 1200, statt 1000hm auf dem Tacho habe fällt das weniger auf. Im Gegenteil, denn dann freut man sich über jeden absolvierten Meter.

Aus der Hinsicht geht mir ehrlich gesagt der Barometrische Höhenmeter etwas auf den Sack.
Der zeigt durchs Band weniger an was sehr frustrierend ist
Wenn man sich auf einen Berg hoch gequält hat, sieht man lieber ein paar Höhenmeter mehr als eine frustrierend kleine Zahl

Motiviert durch einen anderen Thread habe ich mir mal die auf STRAVA hochgeladenen Tracks zum Bremen Marathon näher angeschaut. Da das hier thematisch so schön reinpasst, möchte ich es euch nicht vorenthalten. Vielleicht interessiert es ja den ein oder anderen.

Wenn man die Abbrecher, Abkürzer sowie Zu-früh- u. Zu-spät-Abdrücker rausnimmt, kommt man auf 42 (welch ein Zufall!) Datensätze. Die ermittelte Distanz beträgt im Schnitt 42,105km (Minimum 41,5km, Maximum 43,0km, Median 42,1km).

Hier die Distanz-Werte im Detail aufgedröselt nach Uhrmodell und aufsteigend sortiert:

Garmin fenix 3
42,1 42,2 42,3 42,3 42,3 42,3 42,6 43,0

Garmin Forerunner 210
42,1

Garmin Forerunner 225
41,7

Garmin Forerunner 235
41,8 41,8

Garmin Forerunner 305
42,6

Garmin Forerunner 310XT
41,9

Garmin Forerunner 610
42,3

Garmin Forerunner 735
41,7 41,7 41,7 41,7 41,9

Garmin Forerunner 910XT
42,0 42,0 42,1

Garmin Forerunner 920XT
41,9

Polar M400
41,5 41,6 41,7 41,8

Polar V800
42,0 42,2 42,3 42,4

Strava Android App
42,2

Strava iPhone App
42,4 42,5

Suunto
42,2 42,3 42,5

TomTom GPS Sport Watch
41,8

ohne Geräteangabe
42,1 42,4 42,5

Dieser Vergleich hat m.E. nur eine geringe Aussagekraft. Strava berechnet jeden Track nämlich immer neu, nach einem eigenen Algorithmus. Eine Tendenz lässt sich vielleicht erkennen. Ein direkter Vergleich der Uhren und Apps ist es aber nicht.

Im Vergleich zu anderen Läufen echt erstaunlich niedriger Werte.

Die angezeigten Distanzen zwischen den einzelnen Garmin und Polar-Geräten mit mehreren Messungen entspechen etwa meiner Erwartung.

Fenix3 > PolarV800 > PolarM400/Forerunner735

KlausiHH hat geschrieben:Dieser Vergleich hat m.E. nur eine geringe Aussagekraft. Strava berechnet jeden Track nämlich immer neu, nach einem eigenen Algorithmus. Eine Tendenz lässt sich vielleicht erkennen. Ein direkter Vergleich der Uhren und Apps ist es aber nicht.

Um viel mehr als eine Tendenz ging's mir auch gar nicht. Der größte Unsicherheitsfaktor ist immer noch der Läufer selbst, der die Strecke abläuft und auch noch Start und Stop drücken muss.