GPS Sensor          GPS18 LVC           GPS18x LVC
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Kabellänge           3/5 m                 5 m
Stromaufnahme         60 mA               90 mA
TxD Signal         0/4.5 V            +/-5.5 V
Empfindlichkeit     -165 dBW            -185 dBW

Link zu einer Seite mit der Innenansicht des GPS Garmin18 LVC

Die Konfiguration für beide GPS Sensoren

TxD Signalpegel

Der TxD Signalpegel des GPS18 LVC zwischen GND und +4.5 Volt

Der TxD Signalpegel des GPS18x LVC mit +/- 5.5 Volt Das neue GPS18x LVC arbeitet mit echtem RS232 Pegel am TxD Ausgang.

Der Startimpuls einer UTC Sekunde - 1PPS

Die Dauer der beiden 1PPS Signale wurde auf 20ms programmiert Eine neue UTC Sekunde beginnt mit der steigenden Flanke des 1 PPS Signals.

Die größte gemessene Differenz an den positiven 1 PPS Flanken war -130 Nanosekunden

Der andere Extremwert war +30 Nanosekunden Wenn beide GPS Sensoren ein Position Fix hatten, waren die steigenden Flankenn beider 1PPS Signale immer innerhalb eines relativen Zeitfensters von 160 ns. Die absolute Genauigkeit des 1PPS Signals liegt laut GPS Datenblatt bei +/- 1 Mikrosekunde.

Beide 1PPS Signale in der Übersicht Man erkennt auch am Störpegel wann die NMEA Datensätze ausgegeben werden.

NMEA Datensatz Ausgabe an TxD

GPS18 LVC: 1PPS und TxD Signal ($GPGGA+$GPRMC) Das ältere Modell GPS18 LVC startet die NMEA Datenausgabe schon während des 1PPS Impuls.

GPS18x LVC: 1PPS und TxD Signal ($GPGGA+$GPRMC) Das neuere Modell GPS18x LVC startet die NMEA Datenausgabe erst etwa 350ms nach Beginn der UTC Sekunde.

Der 1PPS Impuls nach dem Verlust des Satellitenempfangs

Das 60 Minuten frei laufende 1PPS Signal von GPS Sensor 18 LVC 60 Minuten nach dem letzten Position Fix ist ein Zeitfehler von 7.5 Millisekunden erkennbar. Das entspricht einer Frequenzabweichung von etwa 2.1 ppm.

Das 60 Minuten frei laufende 1PPS Signal von GPS Sensor 18x LVC 60 Minuten nach dem letzten Position Fix ist hier nur ein Zeitfehler von 0.8 Millisekunden erkennbar. Das entspricht einer Frequenzabweichung von nur 0.2 ppm. Da hier aber auch einige sprunghafte Änderungen beobachtet wurden, sind hier noch weitere Messungen zur Klärung notwendig.

Die Auswirkung eines Störimpulses auf der 1PPS Leitung

Ein Störsignal auf der 1PPS Leitung etwa 148ms vor dem eigentlichen UTC-Impuls Das KIWI-OSD erkennt hier sofort den Zeitfehler seit dem letzten 1PPS Impuls (<1000ms) und zeigt dies mit blinkenden "XXXXXXXX" an der Stelle der "HH:MM:SS" Anzeige.

Die Empfindlichkeit im Vergleich

Ein Vergleichstest der Empfindlichkeit brachte eine große Überraschung. Das neue GPS18x LVC ist laut Datenblatt um 20 dBW empfindlicher. Im Praxistest wirkt sich dieser Unterschied vor allem bei schwierigen Empfangsbedingungen extrem aus.

Zum Vergleichtest wurden die beiden GPS Empfänger hinter einem Südfenster mit Dreifachverglasung in Betrieb genommen. Von früheren Tests mit dem GPS18 LVC wußte ich, dass es hier oft mehr als 30 Minuten dauert bis das GPS von genügend GPS Satelliten das Signal gefunden hat um einen 3D Positions-Fix zu erreichen.

Beide GPS Sensoren direkt innen am Dreischeiben-Fenster nach Süden

Einige Ergebnisse

Das neue GPS18x LVC hatte schon nach etwa 30 Sekunden einen 3D-Positions-Fix. Das ältere Modell GPS18 LVC brauchte diesmal etwa 40 Minuten bis es erstmals einen 3D-Positions-Fix erreichte. Auch mehrmalige Positionswechsel der GPS Sensoren und neuerliche Starts brachten immer wieder gleiche Ergebnisse. Das neue GPS18x LVC findet auch bei sehr schwierigen Empfangssituationen extrem schnell genügend Satellitensignale um einen 3D-Position-Fix zu erreichen.

Die NMEA Daten beider GPS Sensoren zeigen den deutlichen Unterschied:

GPS18 LVC
$GPGGA,205237,4847.2122,N,01514.1420,E,1,04,3.7,,M,44.4,M,,*63
$GPRMC,205238,A,4847.2122,N,01514.1420,E,000.0,161.4,090309,002.5,E*74

GPS18x LVC
$GPGGA,205242,4847.2115,N,01514.1376,E,1,10,0.9,525.9,M,44.5,M,,*4D
$GPRMC,205243,A,4847.2115,N,01514.1376,E,000.0,000.0,090309,002.5,E*7A

Das Ergebnis zeigt, dass der neue GPS Sensor GPS18x LVC bei schwierigen Empfangssituationen sehr viel schneller einen Position-Fix erreicht als die ältere Type. In manchen Fällen ist es daher sogar möglich, dass der ältere GPS Sensor gar keine 3D-Position finden kann während das neue Modell dazu nur mehr wenige Sekunden braucht. Bei normalen oder guten Empfangsbedingungen wird dieser Unterschied aber kaum bemerkbar. Bei meinen bisherigen Messungen hatte ich im Freien noch nie Probleme um mit dem GPS18 LVC zeitgerecht eine 3D-Position zu erhalten.

Der neue GPS18x LVC benutzt aber offensichtlich eine andere interne Tabelle für die Umrechnung der Höhe von WGS84 in MSL als das ältere Modell GPS18 LVC. Bei meinen Messungen war ein Unterschied von 0.1 Meter im Korrekturwert in den NMEA Daten sichtbar. Ob dieser Unterschied durch andere Tabellenwerte oder eine andere Gitterweite verursacht wird, kann hier noch nicht festgestellt werden.

Dadurch, dass der neue GPS Sensor GPS18x LVC auch viel schwächere Satellitensignale empfangen kann, werden manchmal auch mehr Satelliten in Horizontnähe ausgewertet. Das hat zur Folge, dass die ersten Minuten nach dem Einschalten die Höhenangabe relativ stark abweichen kann. Und da das ältere Modell GPS18 LVC nur stärkere Signale von höher stehenden Satelliten auswertet, ist die erste Höhenausgabe nach dem Einschalten wesentlich genauer.

Hinweis
Dieser erste Test war aber noch kein Vergleich über die Genauigkeit der Positionsdaten der beiden GPS Sensoren.

Link zu meiner Seite - Genaue Zeitmessung mit GPS und PC

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