Performance of two low-cost GPS receivers for ground speed measurement under varying speed conditions

Abstract

A global positioning system (GPS) receiver is an important sensor used in modern farming, particularly in precision agriculture to determine geographic location and ground speed. The aim of this study was to investigate the effectiveness of two low-cost GPS receivers for measuring ground speed under varying speed conditions on four different dates. A rotary shaft encoder on an auxiliary wheel mounted on an agricultural tractor was used as a reference. A significant time lag between the rotary encoder speed and the GPS speed was found over a range of speeds. It was observed that the GPS speed lagged the encoder speed in both increasing and decreasing speeds. The average time lag was found to be between 3.6 and 5.2 s for Receiver 1 while Receiver 2 had a time lag from 1.7 to 2.5 s. A significant difference was found between the two receivers for increasing and decreasing speeds in terms of time lags (P \ 0.05). A post correction by shifting the GPS speed increased the accuracy of the speed measurement capability of both receivers resulting in an average correlation coefficient of 0.30-0.90 for Receiver 1 and 0.65-0.98 for Receiver 2. Effect of USB-to-COM converter was also studied and it did not have a significant effect on time delay. The GPS receivers provided reliable data during constant speed operating conditions; however, caution should be exercised in varying speed conditions when using low-cost GPS receivers. Also, the companies that produce GPS-based speed sensors should supply technical specifications related to velocity estimates during acceleration and deceleration.

Análisis Comparativo Del Posicionamiento GNSS Utilizando Receptor De Bajo Costo U-Blox De Doble Frecuencia Para Aplicaciones Topógrafo-Geodésicas

“…Con base en lo anterior, los equipos de bajo costo son también llamados de alta sensibilidad, que alcanzan en promedio de -160 dB ( Estrictamente para la geodesia, los equipos de bajo costo dependen del tipo de procesamiento, tratamiento de la información y software utilizado para lograr altas precisiones (Ferhat et al 2015), no obstante, es posible aplicar el misma metodología a las observaciones generadas con los equipos de bajo costo que las de los equipos geodésicos. En el estado del arte, los trabajos que han empleado equipos de bajo costo suelen estar orientados al uso y prueba a través de métodos como el Diferencial GPS (DGPS) o Cinemático en Tiempo Real (RKT), así mismo, la precisión de los equipos de bajo costo ha sido evaluada en aplicaciones como agricultura moderna (Keskin et al 2017), ciencias forestales (Tomaštík et al 2017), sistema de prevención sísmica (Saunders et al 2016 En este sentido, se han llevado a cabo diversos estudios para probar la funcionalidad y rendimiento de los equipos de bajo costo en distintos ambientes. Dado lo anterior, el objetivo principal de este trabajo es probar la factibilidad de utilizar los equipos de bajo costo en trabajos topógrafosgeodésicos, por ello, el receptor de bajo costo es evaluado bajo el método relativo estático y de Posicionamiento Puntal Preciso (PPP).…”

Evaluación de receptores GPS de bajo costo de alta sensibilidad para trabajos geodésicos. Caso de estudio: línea base geodésica

“…En los últimos años, receptores y antenas de bajo costo han sido utilizados en diversas aplicaciones alrededor del mundo como agricultura de precisión (Keskin et al, 2017), monitoreo de movimientos tectónicos y detección de zonas inestables (Benoit et al, 2015;Biagi et al, 2015), levantamientos y detección de zonas dañadas en bosques (Rodríguez-Pérez et al, 2007;Tomaštík et al, 2017); también se ha propuesto su uso en unmanned surface vehicles (USV por sus siglas en inglés), donde podrían emplearse para tareas de búsqueda y rescate (Leonard y Bahr, 2016;Matias et al, 2015), en unmannned aerial vehicles (UAV por sus siglas en inglés), conocidos como drones (Huang et al, 2016), así como en estudios de actividad física (Krenn et al, 2011).…”

Practical speed measurement for an intelligent vehicle based on double Radon transform in urban traffic scenarios

“…The blur direction and extent in a motion-blurred image can reflect the relative motion parameters between the imaging device and the scene, which provides useful information on the speed of the moving target. In actual vehicle speed evaluation, due to factors such as wheel hub slippage, road conditions, and wheel material performance, a large error is often found in radar speed measurement [11], axle pulse tests [12], and Global Positioning System (GPS) measurement [13]. Studies show that by analyzing the frequency spectrum characteristics of the motion-blurred images, accurate estimation of vehicle speed can be achieved [14,15].…”