Geocaching und Wintec WBT300
Nachdem sich der Chipsatz "SiRFStar-III" mittlerweile in seiner 3. Generation befindet, haben sich zusammen mit den von den Receiverherstellern vorgenommenen diversen Modifikationen bei den Bluetooth-Empfängern im Laufe der Zeit etliche Änderungen ergeben, die sich beim Geocaching überaus negativ auswirken können. Ich bekam dies zu spüren, als ich meine 1,5 Jahre alte Sysonchip nach einem erforderlich gewordenen Garantie-Austausch in der dann nur noch verfügbaren neueren Version zurück erhielt und sie in dieser Form zum Geocaching nur noch eingeschränkt brauchbar ist. Die Auswirkungen sind fatal beim Geocaching. Hier führt mich die Syson zunächst kontinuierlich näher an die gesuchte Position heran, bis ich diese etwa erreicht habe. Wenn ich dann dort stehenbleibe, besinnt sie sich und schickt mich wieder ein Stück zurück (z.B. 12 m). Das geht dann munter kreuz und quer durchs Gelände. Ich kann nur stehenbleiben und warten, bis sich das eingependelt hat und dann ablesen, wie weit und in welcher Richtung sich die Zielposition befindet. Dort dann neues Spiel mit neuem Glück 
Ähnliches ist auch anderen Usern mit anderen BT-Empfängern widerfahren. Da die Erkenntnisse aus früheren Maus-Tests somit nur noch teilweise auf die aktuellen Exemplare übertragbar sind, führt dies beim Kauf dann schnell zu einer unbefriedigenden Situation: man will eine Maus und bekommt eine Katze im Sack.
Wegen dieser Ungewissheiten wollte ich von Sirf-III weg und habe daher einige Hoffnungen auf die neue "Wintec WBT300" mit Antaris-Chip gesetzt. Hierzu habe ich mich aufgrund mehrjähriger positiver Erfahrungen an Haid-Services gewendet, und freundlicherweise wurde mir prompt und unbürokratisch ein Testexemplar zur Verfügung gestellt. Dafür möchte ich mich an dieser Stelle bedanken.
Meine mit diesem Receiver gewonnenen ersten Eindrücke sind nachstehend aufgeführt. Die allgemeinen Eigenschaften der WBT300 hat ja schon "karomue" ausführlich getestet und dazu in bewährter Qualität berichtet:
http://forum.pocketnavigation.de/tid1063395-sid.htm
Daher kann ich mich hier auf den Einsatz beim Geocaching und die damit verbundenen besonderen Anforderungen beschränken. Da beim Geocaching sehr unterschiedliche Randbedingungen vorliegen können wie z.B. Art des Caches (leicht oder schwierig), Geländeform, Satellitenkonstellation usw., können daraus auch vermeintlich unterschiedliche Beurteilungen für einen GPS-Receiver resultieren. Daher zunächst einige Erläuterungen zu den GPS-Besonderheiten beim Geocaching.
Bei den meisten GPS-Anwendungen muss die eigene Position während einer Fortbewegung KONTINUIERLICH ermittelt werden, von höheren Geschwindigkeiten (Auto, Motorrad) über mittlere (Fahrrad) bis hin zu niedrigen (Fußgänger). Auf diese Fälle sind daher die meisten GPS-Receiver optimiert, was dann zu Eigenschaften wie Static Navigation (SN), TrackSmooth und ähnlichem führt.
Auch bei einer typischen Geocaching-Tour kommt diese Art der kontinuierlichen Positionsermittlung häufig vor, z.B. auf dem Weg zwischen 2 Stationen. Dies kann weitgehend mit einer normalen GPS-gestützten Wanderung verglichen werden. Gleiches gilt für die Annäherung an ein Zwischenziel oder den Cache selber. Bei diesem "Wander"-Anteil stört die SN der WBT300 wegen ihrer erfreulich niedrigen Einsatzschwelle (1 km/h) normalerweise nicht. Man kann auf dem Display des PDA verfolgen, ob die eigene Bewegungsrichtung mit derjenigen zum Ziel übereinstimmt und wie bei Annäherung die Entfernung dorthin kontinuierlich abnimmt. Und in etlichen Fällen kann dies bereits zum gewünschten Erfolg führen, und der Geocacher wird dann mit seinem Receiver zufrieden sein.
Das ist aber nicht die Regel! Denn um zu vermeiden, dass Unbeteiligte (Muggels) Zeuge dieser Suche werden und dann neugierig ebenfalls dort nachsehen und vielleicht etwas zerstören oder mitnehmen, sind Cache-Owner darauf bedacht, selbstgebaute Stationen einer Cache-Tour und insbeondere aber die eigentliche Cachebox so zu legen, dass sie vor Ausspähung und Zufallsfindern geschützt sind. So finden diese "letzten Meter" meist im Wald statt (zusätzlich sind auch Mulden, Schluchten, Hanglagen usw. sehr beliebt), und das wiederum führt dann zu entsprechend schlechtem Empfang. Dies gilt ganz besonders im Sommer bei dichter Belaubung und wird dann nochmals erschwert bei nassem Laub nach Regen. Dann springt die Anzeige hin und her, und in solchen Fällen ist man z.B. auf Averaging (Positionmittelung bei RUHELAGE der Maus) angewiesen. Damit versucht man, zu einer hinreichend genauen Bestimmung der momentanen eigenen Position zu gelangen, um aus diesen Hilfszahlen dann auf die Lage des eigentlich gesuchten Zieles rückschließen zu können. Oder man begibt sich etwas weiter abseits an eine Stelle mit besserem Empfang, stellt möglichst genau deren Koordinaten fest und kann dann Entfernung und Richtung von dort zum Ziel bestimmen. In schwierigen Fällen macht man das eventuell sogar mehrmals (Kreuzpeilung), um so schließlich zum Erfolg zu gelangen.
Eine Ruhepositionsermittlung vor Ort wird ebenfalls erforderlich, wenn es z.b. in einer Aufgabe heißt: "Geht weiter bis zu einer Bank. Von dort sind es 135 m in Richtung 240° zum nächsten Hinweis." Hier müssen also zunächst die Koordinaten vom Standort der Bank ermittelt werden, um damit die Projektion (135 m in 240°) durchführen zu können. Also auch hier wieder Koordinatenbestimmungen für eine feste Position. Gleiches ist auch beim Anlegen eines neuen Caches unumgänglich, denn dazu müssen die Koordinaten der einzelnen Stationen zunächst einmal mit größter Sorgfalt ermittelt werden (z.B. wieder durch Averaging). Denn über die Fehler, die man dabei macht, werden einen hinterher Scharen von Geocachern verwünschen.
Aus diesen Beispielen wird deutlich, dass beim Geocaching im Gegensatz zu den meisten sonstigen Anwendungen ein besonderer Punkt von zentraler Bedeutung ist, nämlich die möglichst genaue Ermittlung der Koordinaten eines festen Punktes, also eine rein STATIONÄRE Messung bei ruhender Maus. Dieses sollte ja eigentlich nur die einfachste Grundaufgabe eines jeden GPS-Empfängers sein. Wie sieht das aber in der Praxis aus? Dazu habe ich bei ruhender Maus unter freiem Himmel mittels VisualGPS einige Logs über je etwa 15 min aufgenommen, und die daraus resultierenden Koordinatenverteilungen sind im untenstehenden Bild "Punktewolken_freier_Himmel" zu sehen (hier nur die Nachkommastellen der Minutenwerte). Dieses Bild und einige weitere nachstehend erläuterte sind auch im beigefügten "Anhang.rar" enthalten.
Das oberste Bild zeigt das Ergebnis für die WBT300 (Update-Rate 1 Hz), nachdem zuvor als einzige Änderung das werksseitig vorhandene SN mittels u-Center ausgeschaltet worden war. Man erkennt eine Punktewolke mit üblicher Drift. Von einem Messwert zum nächsten ändert sich das ein wenig, also insgesamt etwa so, wie sich das für eine "ordentliche" Maus gehört. Die Nordwerte streuen hier innerhalb eines Bereichs von insgesamt etwa 8 m, in Ostrichtung sind es ca. 5 m. Im Vergleich dazu liegen in dem bei 4 Hz Update-Rate aufgenommenen nächsten Bild die Punkte nun erwartungsgemäß wesentlich dichter. Aber zum Bestimmen der wahren Position durch Mittelwertbildung nutzt das wenig, da man die Punktegesamtheit erfassen und also auch hier lange genug messen muss, bis sich die Drift über einen hinreichend großen Bereich ausgeweitet hat. Bei 4 Hz ist die Feinstruktur der Verteilung zwar besser, benötigt aber wird die Gesamtheit der Ausdehnung. Man kann also nicht erwarten, beim Averaging durch 4-Hz-Messungen schneller oder nennenswert genauer zum Ergebnis zu gelangen.
Das dritte Bild zeigt das Verhalten der WBT300 im Auslieferungszustand, also mit aktivierter SN. Hier ergaben sich in einem über etwa 15 min aufgenommen Log sowohl für Lat wie für Long nur jeweils über 900 bis auf die letzte Nachkommastelle identische Koordinatenwerte. Diese würden sich in der Koordinatenverteilung alle in einem einzigen Punkt überlagern, und deshalb sind diese Messwerte in der Abb. einzeln über der Zeit aufgetragen (für Lat und für Long). Somit liefert die WBT300 aufgrund ihrer werkseitig implementierten SN hier als Ergebnis nur einen einzigen Festwert, der rein zufällig davon abhängt, welche Position die Maus beim Einfrieren gerade anzeigte. Das könnte also praktisch jeder Punkt der im obersten Bild gezeigten Punktewolke sein, und das kann um einiges von der Realposition (Mittelwert der Wolke) abweichen. Dies umso mehr, je schlechter die Empfangsbedingungen sind, weil dann die Messwerte stärker streuen als bei den hier unter freiem Himmel erstellten Beispielen. Somit ist aufgrund der oben erläuterten Erfordernisse auch die bei der WBT300 vorliegende SN-Schwelle von "nur" 1km/h für Geocachingzwecke in vielen Fällen ein KO-Kriterium, weil es von vorneherein zu einem Genauigkeitsverlust bei der Positionermittlung in Ruhelage führt. Denn Einfrieren bleibt Einfrieren, und so darf auch die niedrige SN-Schwelle der WBT300 für Geocaching nicht verharmlost werden! Deshalb wurde bei allen im folgenden beschriebenen Versuchen SN (und zudem auch SBAS) abgeschaltet. Ansonsten blieb alles bei den Werkseinstellungen.
Obwohl also die WBT300 bei den weiteren von mir durchgeführten Tests ohne SN (und auch ohne SBAS) betrieben wurde, trat dennoch kaum einmal ein Hin- und Herspringen im Stand auf, und so halte ich SN bei dieser Maus für weitgehend überflüssig. Unter normalen GPS-Bedingungen, und dies trifft für fast alle üblichen Standardanwendungen zu, verhielt sie sich untadelig. Alles war sehr genau, und auch ihr Verhalten beim Wandern gab keinen Anlass zur Klage. Auf einem Rundweg im Wald wurde ein Track aufgezeichnet, für den schon Logs meiner ersten Syson sowie meiner früheren Royaltek RBT-3000 vorlagen. In der im Dateianhang enthaltenen Abbildung "Tracks im Wald" sind diese Tracks folgendermaßen markiert: WBT300 gelb, Syson lila, RBT-3000 rot. Alle 3 Tracks decken sich bis auf kleinere Abweichungen des ein oder anderen Empfängers, wobei diese Streuungen unterhalb von etwa 10 m lagen. Ich hatte bei solchen Tracks mehrfach den Eindruck, als würde die WBT300 hierbei geringfügig stärker um die Mittelposition "zappeln". Das hat aber nicht gestört und könnte eventuell sogar ein Qualitätsmerkmal dahingehend sein, dass hier weniger "Koordinatenkosmetik" betrieben wird als bei manchen Sirf-III-Receivern.
Als weiteres Beispiel enthält der Dateianhang im Bild "Kartenvergleich" einen beim Geocaching aufgenommenen Track. Dieser ist im oberen der beiden Bilder auf einer TOP10-NRW dargestellt. Für diese Karte gibt das Landesvermessunsgamt an: "Lagegenauigkeit: +/- 3 m für wesentliche linien- und punktförmige Elemente". Damit ist diese Karte sehr gut zur Beurteilung der Trackgenauigkeit geeignet, da hier etwaige Abweichungen dem GPS-Empfänger und nicht der Karte zuzuschreiben sind. Man erkennt, dass die WBT300 hier sehr saubere Koordinaten geliefert hat (ohne SN!). Interessant ist das im linken Teil befindliche Wegstück von WP 6 zur Ecke vor WP 7. Nachdem wir eine Stelle der Cache-Beschreibung etwas unaufmerksam fehlinterpretiert hatten und dies dann endlich feststellten, durften wir das betreffende Wegstück 3mal machen (hin, zurück und wieder hin). Diese 3 Tracks liegen hier fast deckungsgleich übereinander, nur ist die Tracklinie dadurch etwas dicker.
Wie gefährlich es sein kann, Abweichungen zwischen Track und Karte dem Receiver anzulasten, ist auf dem unteren Bild zu sehen. Hier ist derselbe Track auf einer MagicMaps dargestellt, für die hier im Forum lokale Abweichungen von bis zu 40 m berichtet wurden. Auch hier liegt der Track stellenweise über 40 m daneben, aber eben als Kartenfehler und nicht als Fehler der Maus.
Bei dieser Tour trafen wir einen anderen Geocacher, der mit einem "Garmin 60CSx" (Sirf III) unterwegs war. An einer Stelle mit schlechtem Empfang (nur 4 Sats, davon 2 sehr tief stehend), war dieses kompromisslos auf Outdooranwendungen optimierte Gerät erkennbar besser. Das mag u.a. auch mit an der Helix-Antenne des Garmin liegen, die ja alleine fast so groß ist wie die ganze WBT300 (Patch-Antenne). Zu eingehenderen Aussagen reicht dieser hier zufällig zustande gekommene Vergleich zwar nicht aus, deshalb später mehr dazu.
Als weiteren Versuch habe ich mittels u-Center im Untermenue "NAV2" das "Dynamic Platform Model" mal probeweise von der Einstellung "3-Automotive" auf "2-Pedestrian" umgestellt in der Hoffnung, dass dies beim Gehen günstiger sein könne. Schließlich schreibt u-blox zu Automotive: "Used for applications that can be compared with the dynamics of a passenger car." Hingegen heißt es für Pedestrian: "Applications with low accelerations and low speed, as any portable devices carried and moved by manpower".
Ich habe aber schnell wieder auf "Automotive" zurückgestellt, denn bei der Cachetour wurde dadurch die Reaktion auf Richtungsänderungen sehr träge. Wenn ich versuchsweise meine Gehrichtung abrupt um 180° geändert habe, dann muss ich der Maus zugestehen, dass es etwas dauert, bis sich angesichts von nur 1 Hz Update-Rate der Richtungspfeil auf die neue Richtung eingestellt hat. In dieser Einstellung geschah dies dann aber träger als normal. Vielleicht lässt sich da mit Hilfe der übrigen Einstellmöglichkeiten noch etwas optimieren, das habe ich aber nicht weiter versucht.
Diese bisherigen Beispiele waren unter guten Empfangsbedingungen aufgenommen. Wie bereits erwähnt, stellt beim Geocaching aber gerade der Empfang unter ungünstigen Bedingungen erhöhte Anforderungen an den GPS-Receiver. Hierzu erhielt ich einen ersten Eindruck zum Verhalten der WBT300 während einer Wanderung, bei der es zu regnen begann. Als ich auf dem Rückweg eine Stelle erreichte, deren Koordinaten ich zuvor ermittelt und gute Übereinstimming mit der Karte festgestellt hatte, zeigten sich nun deutliche Abweichungen, die sogar kurzzeitig bis zu 30 m betrugen. Hierbei befand sich die WBT300 auf meiner Schulter mit unter dem nassen Regenschirm. Das war zwar empfangsmäßig sicherlich sehr ungünstig, kommt aber andererseits den Verhältnissen im Sommer unter nassem Laub näher.
Um das Verhalten der WBT300 bei schlechtem Empfang etwas reproduzierbarer zu simulieren, wurden einige weitere Versuche unternommen. Hierzu wurde sie gemeinsam mit meiner zum Vergleich mitlaufenden Syson zunächst eine halbe Stunde lang ruhend unter freiem Himmel betrieben, um optimal alle erforderlichen Sat-Daten sammeln zu können.
Anschließend wurden beide Receiver 15 min lang ausgeschaltet und zum Erzwingen einer schlechten Empfangssituation in einem nach Norden weisenden Zimmer auf die Innenfensterbank gelegt. Auf dem im Anhang befindlichen Bild "Sat-Stellung(1)" sind immerhin einige Satelliten in Nordrichtung zu erkennen. Also eine zwar ungünstige, aber beim Geocaching im Wald durchaus gängige Situation, wenn nämlich gerade nur in irgendeiner Richtung eine Lücke zwischen den Bäumen Empfang zulässt. Beide Receiver wurden gleichzeitig eingeschaltet, wobei die WBT300 länger zum Fix brauchte. Nach erfolgtem Fix wurden parallel über 15 min Logs aufgezeichnet. Dabei hing die WBT300 über ihren USB-Anschluss am PC (VisualGPSXP), während die Syson via Bluetooth mit dem PDA kommunizierte (VisualGPSce).
Die Auswertung (u.a. auch mit GPSLog von "karomue") der Logs ergab, dass die Syson fast durchgängig mehr Sats in Use hatte und dies mit etwas besserer Signalstärke als die WBT300. Als Folge hatte die Syson in 97,6% der Fälle einen 3D-Fix, während die WBT300 gar keinen 3D-Fix hatte und selbst einen 2D-Fix nur in 61,2% erzielte.
Entsprechend deutliche Unterschiede zeigen dann auch die aus den beiden Logs mittels Excel ermittelten Verteilungen der Koordinaten bzw. Punktewolken (Bild im Anhang: "Punkewolken_Fenster"). Hier sind für Lat und Long wieder die Nachkommastellen der Minutenwerte aufgetragen. Bei der Syson (im Bild oben) ergibt sich unter diesen erschwerten Bedingungen ein ziemlich normales Bild, während bei der WBT300 (unten im Bild) der Wertebereich sehr stark streut und sich jenachdem, ob gerade ein Fix vorhanden war, einige Häufungsstellen gebildet haben. Damit wäre beim Geocaching keine sinnvolle Positionsbestimmung zu erwarten gewesen.
Diesen für meine Geocaching-Zwecke sehr wichtigen Versuch habe ich mit ähnlichen Ergebnissen an verschiedenen Tagen wiederholt. Stets tat sich die WBT300 unter diesen etwas extremeren Bedingungen schwer, überhaupt einen Fix zu bekommen, und wenn, dann häufig nur als 2D-Fix. In der im Bild "Sat-Stellung(2)" gezeigten Sat-Konstellation erzielte die Syson einen 2D-Fix, der dann auch dauerhaft blieb. Der WBT300 hingegen gelang selbst nach langem Warten kein Fix, auch dann nicht, nachdem sie zwischendurch mal unter freiem Himmel einen Fix erzielen durfte und danach ans Fenster zurückgebracht wurde. Wohlgemerkt, es geht mir hier nicht um die Zeit bis zum Fix, sondern darum, ob die Maus unter solchen Bedingungen überhaupt einen Fix bekommt (eventuell auch nach vorherigem Ortswechsel) und was sie dann anschließend an Daten abliefert. Denn unter schwierigen Empfamgsverhältnissen ist genau dies das A und O für eine möglichst genaue Positionsbestimmung mittels Averaging!
Diese Ergebnisse legen die Vermutung nahe, dass sich bei der WBT300 eventuell die durch ihre kleine Bauform reduzierte Antennenfläche negativ auswirkt. In der sehr lesenswerten Doku "ANTARIS4_Modules_SIM(GPS.G4-MS4-05007).pdf" auf der u-blox-Homepage heißt es nämlich dazu auf S. 16:
"The smaller the dimensions of the antenna, the more performance critical tight manufacturing tolerances become. Furthermore, a smaller antenna will present a smaller aperture to collect the signal energy from sky resulting in a lower overall gain of the antenna. This is the result of pure physics and there is no "magic" to get around this problem. Amplifying the signal after the antenna will not improve the signal to noise ratio."
Und weiter ist dann ebendort auf S. 18 zu lesen:
"A good trade-off for the ground plane size is typically in the area of 50 to 70 mm square."
Dazu bietet das Gehäuse der WBT300 aber viel zu wenig Platz. Und somit liegt sie deutlich unter den vom Chip-Hersteller u-blox gegebenen Empfehlungen. Mir kommt das etwa so vor, als würde man zum Fernsehen eine kleine 30er Sat-Schüssel verwenden und hinterher durch Nachverstärkung und allerlei Tricks das wieder auszugleichen versuchen. Vielleicht lag ja die hervorragende Genauigkeit meiner früheren Royaltek RBT-3000 auch mit an ihrer Größe?
Aufgrund der geschilderten Ergebnisse komme ich zu folgendem Fazit: wenn jemand einen Receiver für die üblichen Anwendungen sucht, bei denen die Positionsermittlung aus der fortlaufenden Bewegung heraus erfolgt (Autofahren, Radfahren oder Wandern), halte ich die WBT300 für sehr empfehlenswert. Es entfällt nämlich das Lotteriespiel, wie es bei Sirf-III je nach Produktionsstand der Fall ist. Dort kann man nicht sicher sein, welche Ausführung man beim Kauf erhält und mit welchen Eigenschaften: ist Static Navigation abschaltbar (oder gar nicht, oder nur teilweise), lässt sich Tracksmoothing abschalten, lassen sich die NMEA-Protokolle anpassen usw.? Während Umstellversuche etwa mittels SirfDemo für den Normalanwender recht heikel sind und selbst das bei Sirf-III von den Herstellern vielfach geblockt wird, zeigt die WBT300 hier ihre große Stärke. Das leider nicht im Lieferumfang befindliche u-Center erlaubt nämlich den Zugriff auf praktisch sämtliche Einstellparameter. Hier wäre denkbar, dass die WBT300 zukünftig bereits mit mehreren für unterschiedliche Anwendungen optimierten Konfigurations-Files ausgeliefert würde, die es erlauben, die Maus problemlos auf die eigenen Bedürfnisse einzustellen.
Auf eines muss allerdings deutlich hingewiesen werden: die der WBT300 beiliegenden Original-Tools erlauben kein Deaktivieren der Static Navigation. Damit ist diese Maus für einen Normaluser, der nicht hier im Forum liest und damit vermutlich auch nichts von u-Center weiß, für Geocaching nur mit Einschränkungen brauchbar. Das gilt aber für Sirf-III-Empfänger mit ihrer höheren SN-Schwelle von durchweg 4 km/h noch in stärkerem Maße.
Beim Geoaching hat mich die WBT300 bei guten Empfangsverhältnissen sauber an die gesuchten Positionen herangeführt. Unter sehr schlechten Bedingungen stieß sie jedoch deutlich an ihre Grenzen. Vermutlich wirkt sich hier eine zu klein bemessenene Antenne negativ aus. Jedenfalls war sie bei meinen Versuchen der Syson (Sirf-III) empfangsmäßig klar unterlegen. Ich halte die WBT300 daher für Geocaching trotz ihrer sonstigen guten Eigenschaften nur für bedingt empfehlenswert.
So hoffe ich nun, einige Aspekte des Geocachings und dessen Anforderungen an den GPS-Empfänger am Beispiel der Wintec WBT300 "erschöpfend" behandelt zu haben und grüße alle, die bis hierher durchgehalten haben 
WOM
Denn ich finde die Receiver-Situation derzeit recht unübersichtlich. Manches scheint gegensätzlich, und da können wir nur zu tieferem Verständnis gelangen, wenn möglichst viele Erfahrungen gepostet werden.
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