Cum se înregistrează traseele GPS curate?
Dacă te-ai uitat vreodată cu atenție la GPS-ul tău, trebuie să fi văzut că este aglomerat de setări de configurare. De asemenea, s-ar putea să fii surprins când ai încercat prima dată să vezi pe hartă ultimul traseu înregistrat de toate punctele „instabile” generate.
Ciudat, ciudat. Ai spus ciudat?
Ei bine, asta nu este chiar atât de ciudat, dar dintr-o dată spune multe despre capacitatea GPS-ului de a reproduce cu exactitate realitatea.
De fapt, cu GPS, care ne permite să setăm frecvența de înregistrare a datelor, vom avea intuiția să alegem cea mai rapidă probă. Ne spunem: cu cât mai multe puncte, cu atât mai bine!
Dar este într-adevăr o alegere bună să obțineți un traseu cât mai aproape de realitate? 🤔
Să aruncăm o privire mai atentă, este puțin tehnic (fără integrale, nu vă faceți griji...), și vă vom fi alături.
Influența marjei de eroare
În lumea digitală, conceptul de cuantificare are întotdeauna un impact mai mult sau mai puțin vag.
În mod ironic, ceea ce poate părea o alegere mai bună, și anume utilizarea unei rate de înregistrare mai mare pentru punctele de urmărire, poate fi contraproductiv.
Definiție: FIX este capacitatea GPS-ului de a calcula poziția (latitudine, longitudine, altitudine) de la sateliți.
[Postarea peste Atlantic După Campania de Măsurare] (https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/13658816.2015.1086924) precizează că în cele mai favorabile condiții de recepție, este un albastru azuriu. cer 🌞 și GPS poziționat la orizont câmp vizual de 360°, ** Precizia FIX este de 3,35 m 95% din timp,**
⚠️ Mai exact, cu 100 de FIX-uri consecutive, GPS-ul tău te geolocalizează între 0 și 3,35 m de locația ta reală de 95 de ori și de 5 ori afară.
Pe verticală, eroarea este considerată a fi de 1,5 ori mai mare decât eroarea orizontală, astfel încât în 95 de cazuri din 100 înălțimea înregistrată va fi de +/- 5 m față de înălțimea reală în condiții de recepție optimă, care este adesea dificilă lângă sol. .
În plus, diverse publicații disponibile arată că recepția din mai multe constelații 🛰 (GPS + GLONASS + Galileo) nu îmbunătățește acuratețea GPS orizontală.
Pe de altă parte, un receptor GPS capabil să interpreteze semnalul mai multor constelații de sateliți va avea următoarele îmbunătățiri:
- Reducerea duratei primului FIX, deoarece cu cât sunt mai mulți sateliți, cu atât receptorul lor va fi mai mare odată ce este lansat,
- imbunatatirea preciziei pozitionarii in conditii dificile de receptie. Este cazul în oraș (canioane urbane), la fundul unei văi în zonele muntoase sau în pădure.
Puteți încerca cu GPS-ul dvs.: rezultatul este clar și gata.
Cipul GPS setează FIX în fiecare secundă cu totul.
Aproape toate sistemele GPS pentru ciclism sau în aer liber permit acestor FIX să urmărească ratele de înregistrare (GPX). Fie sunt toate înregistrate, selecția este de 1 dată pe secundă, fie GPS-ul ia 1 din N (de exemplu, la fiecare 3 secunde), fie reglarea se face de la distanță.
Fiecare FIX este pentru a determina poziția (latitudine, longitudine, altitudine, viteză); distanța dintre două FIX-uri se obține prin calcularea arcului de cerc (situat pe circumferința globului 🌎) care trece prin două FIX-uri succesive. Distanța totală de alergare este suma acestor intervale de distanță.
Practic, toate GPS-urile fac acest calcul pentru a obține distanța parcursă fără a ține cont de altitudine, apoi integrează corecția pentru a ține cont de altitudine. Un calcul similar se face pentru înălțime.
Deci: cu cât există mai mult FIX, cu atât mai mult înregistrarea urmează calea reală, dar cu atât partea de eroare de poziție orizontală și verticală va fi integrată mai mult.
Ilustrație: în verde este calea reală în linie dreaptă pentru a simplifica raționamentul, în roșu este GPS FIX la 1 Hz cu incertitudinea de poziție materializată în jurul fiecărui FIX: poziția reală este întotdeauna în acest cerc, dar nu centrată. , iar în albastru este traducerea în GPX dacă se face la fiecare 3 secunde. Violetul indică eroarea de altitudine măsurată de GPS ([consultați acest tutorial pentru a o remedia] (/blog/altitude-gps-strava-inaccurate).
Incertitudinea poziției este mai mică de 4 m 95% din timp în condiții ideale de recepție. Prima implicație este că între două FIX-uri succesive, dacă offset-ul este mai mic decât incertitudinea poziției, offset-ul înregistrat de acel FIX conține o mare parte din acea incertitudine: este zgomot de măsurare.
De exemplu, la o viteză de 20 km/h, te miști 5,5 metri în fiecare secundă; deși totul este perfect, GPS-ul tău poate măsura un offset de 5,5m +/- Xm, valoarea X va fi între 0 și 4m (pentru o incertitudine de poziție de 4m), așa că va plasa acest nou FIX cu o poziție între 1,5m și 9,5m. 70 m fata de precedenta. În cel mai rău caz, eroarea în calcularea acestei probe a distanței parcurse poate ajunge la +/- XNUMX%, în timp ce clasa de performanță GPS este excelentă!
Probabil ați observat deja că la o viteză constantă pe câmpie și pe vreme bună, punctele traseului dvs. nu sunt distanțate uniform: cu cât viteza este mai mică, cu atât se depărtează mai mult. La 100 km/h, impactul erorii se reduce cu 60%, iar la 4 km/h viteza unui pieton ajunge la 400%, este suficient să observi traseul GPX al turistului, doar să vezi că este mereu foarte „complicat”.
Prin urmare :
- cu cât este mai mare rata de înregistrare,
- și cu cât viteza este mai mică,
- cu atât distanța și înălțimea fiecărui fix vor fi mai eronate.
Înregistrând toate CORRECȚIILE în GPX-ul dvs., în decurs de o oră sau 3600 de înregistrări ați acumulat de 3600 de ori eroarea GPS orizontală și verticală, de exemplu, prin scăderea frecvenței de 3 ori. fi de peste 1200 de ori.
👉 Încă un punct: acuratețea GPS verticală nu este mare, frecvența de înregistrare prea mare va crește acest decalaj 😬.
Pe măsură ce viteza crește, treptat distanța parcursă între două FIX succesive devine predominantă în raport cu incertitudinea poziției. Distanțele și înălțimile cumulate dintre toate FIX-urile succesive înregistrate pe traseul dvs., adică distanța totală și profilul vertical al cursului respectiv, vor fi din ce în ce mai puțin afectate de incertitudinea locației.
Cum pot fi contracarate aceste efecte nedorite?
Să începem prin a defini clasele de viteză pentru mobilitate:
- 🚶🚶♀Drumuri în grup, viteza medie este mică, aproximativ 3-4 km/h sau 1 m/s.
- 🚶 În modul de călătorie sport, clasa medie de viteză este de 5 până la 7 km/h, adică aproximativ 2 m/s.
- 🏃 În modurile Trail sau Running, clasa normală de viteză este între 7 și 15 km/h, adică aproximativ 3 m/s.
- 🚵 Pe o bicicletă de munte, putem lua o viteză medie de 12 până la 20 km/h, sau aproximativ 4 m/s.
- 🚲 Când conduceți pe șosea, viteza este mai mare de la 5 la 12 m/s.
Că drumeții prin urmare, este necesar să se atribuie o înregistrare în trepte de la 10 la 15 m, eroarea de inexactitate GPS va fi luată în considerare doar de 300 de ori pe oră (aproximativ) în loc de 3600, iar efectul erorii de poziție, care crește de la o maxim 4 m pe 1 m până la maximum 4 m pe 15 m, se va reduce de 16 ori. Pista va fi mult mai netedă și mai curată, iar zgomotul de măsurare este luat în considerare. împărțit la factorul 200! Vârful la fiecare 10-15 m nu va șterge refacerea acelor din șireturi, doar va fi puțin mai segmentat și mai puțin zgomotos.
Că trasee Presupunând o viteză medie de 11 km/h, înregistrarea cu un pas de timp care se schimbă de la 1 la fiecare secundă la 1 la 5 secunde reduce numărul de înregistrări de la 3600 la 720 pe oră, iar eroarea maximă (posibilă) este de 4 m la 3. m. Devine 4 m la fiecare 15 m (adică de la 130% la 25%!). Contabilitatea erorilor de către urma înregistrată este redusă de aproximativ 25 de ori. Singurul dezavantaj este că căile cu risc de curbură severă sunt ușor segmentate. « Risc „**, pentru că, deși acesta este un traseu, viteza pe curbe va scădea inevitabil și, prin urmare, două FIX consecutive se vor apropia, ceea ce va slăbi efectul de segmentare.
ciclism montan este la joncțiunea dintre viteze mici (<20 km/h) și viteze medii (> 20 km/h), în cazul unei piste cu profil lent până la foarte (<15 km/h) lent – frecvența este de 5 s. este un compromis bun (inclusiv Trail), daca este un profil de tip XC (>15 km/h), pastrarea 3s-ului pare un compromis bun. Pentru un profil de utilizare cu viteză mai mare (DH), selectați una sau două secunde ca viteză de scriere.
Pentru o viteză de 15 km/h, alegerea frecvenței de înregistrare a traseului de la 1 la 3 s reduce contabilizarea erorilor GPS de aproximativ 10 ori. Deoarece, în principiu, raza de viraj este legată de viteză, recuperarea precisă a traiectoriei în agrafe înguste sau în viraje nu va fi compromisă.
Concluzie
Cele mai recente versiuni de GPS disponibile pentru activități în aer liber și ciclism oferă precizia locației văzută în studiul citat la începutul articolului.
Prin optimizarea ratei de înregistrare la viteza medie de conducere, veți reduce semnificativ eroarea de distanță și înălțime a traseului dvs. GPX: traseul dvs. va fi mai fin și se va ține bine pe piste.
Demonstrația se bazează pe condiții ideale de recepție atunci când aceste condiții de recepție se deteriorează 🌧 (nori, baldachin, vale, oraș). Incertitudinea poziției crește rapid, iar efectele nedorite ale unei rate de înregistrare FIX ridicate la o viteză mică vor fi amplificate.
Imaginea de mai sus arată o baionetă care trece printr-un câmp deschis fără mască pentru a observa doar efectul frecvenței de transmisie FIX din fișierul GPX.
Acestea sunt patru piese înregistrate în timpul unei sesiuni de antrenament de traseu (alergare) cu o viteză de 10 km/h. Au fost selectate aleatoriu pe tot parcursul anului. Trei înregistrări (urme) sunt încărcate de FIX la fiecare 3 secunde și un FIX la fiecare 5 secunde.
Prima observație: recuperarea traiectoriei în timpul trecerii baionetei nu se deteriorează, ceea ce trebuia demonstrat. A doua observație: toate abaterile laterale „mici” observate sunt prezente pe căile „selectate” după 3 secunde. Aceeași observație se obține și la compararea urmelor înregistrate la frecvențe de 1 s și 5 s (pentru acest interval de viteză), traseul trasat cu FIX distanțat la 5 secunde (pentru acest interval de viteză) este mai curat, distanța totală și altitudinea vor fi mai aproape.de valoarea reală.
Prin urmare, pe o bicicletă de munte, rata de înregistrare a poziției GPS va fi setată între 2 s (DH) și 5 s (plimbare).
📸 ASO / Aurélien VIALATTE – Cristian Casal / TWS
