Temiz GPS izleri nasıl kaydedilir?

GPS'inize yakından baktıysanız, yapılandırma ayarlarıyla dolu olduğunu görmüş olmalısınız. Oluşturulan tüm “dengesiz” noktalar tarafından kaydedilen son parkuru haritada ilk kez görüntülemeye çalıştığınızda da şaşırabilirsiniz.

Garip, garip. garip mi dedin

Pekala, bu o kadar da garip değil, ama birdenbire GPS'in gerçekliği doğru bir şekilde yeniden üretme yeteneği hakkında çok şey söylüyor.

Aslında, veri kaydetme sıklığını ayarlamamıza izin veren GPS ile en hızlı örneği seçme sezgisine sahip olacağız. Kendimize şunu söylüyoruz: ne kadar çok puan, o kadar iyi!

Ancak gerçeğe olabildiğince yakın bir iz bulmak gerçekten iyi bir seçim mi? 🤔

Daha yakından bakalım, biraz teknik (entegral yok, merak etmeyin...) ve yanınızda olacağız.

Hata payının etkisi

Dijital dünyada, niceleme kavramının her zaman az çok belirsiz bir etkisi vardır.

İronik olarak, daha iyi bir seçim gibi görünen, yani iz noktaları için daha yüksek bir kayıt hızı kullanmak ters tepebilir.

Tanım: FIX, GPS'in uydulardan konum (enlem, boylam, yükseklik) hesaplama yeteneğidir.

[Ölçüm Kampanyasından Sonra Atlantik Ötesi Gönderi] (https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/13658816.2015.1086924), en uygun karşılama koşullarında masmavi bir mavi olduğunu belirtir. gökyüzü 🌞 ve ufukta 360 ° görüş alanına yerleştirilmiş GPS, ** FIX doğruluğu 3,35 m zamanın %95'idir, **

⚠️ Spesifik olarak, birbirini izleyen 100 FIX ile GPS'iniz sizi gerçek konumunuzdan 0 ila 3,35 m arasında 95 kez ve 5 kez dışarıda konumlandırır.

Dikey olarak, hatanın yatay hatadan 1,5 kat daha büyük olduğu kabul edilir, bu nedenle 95'ün 100'inde kaydedilen yükseklik, zemin yakınında genellikle zor olan optimum alım koşulları altında gerçek yükseklikten +/- 5 m olacaktır. .

Ek olarak, mevcut çeşitli yayınlar, birden fazla takımyıldızından 🛰 (GPS + GLONASS + Galileo) alımın yatay GPS doğruluğunu iyileştirmediğini göstermektedir.

Öte yandan, birkaç uydu takımyıldızının sinyalini yorumlayabilen bir GPS alıcısı aşağıdaki iyileştirmelere sahip olacaktır:

1. İlk FIX'in süresini azaltmak, çünkü ne kadar çok uydu varsa, fırlatıldığında alıcıları o kadar büyük olur,
2. zor alım koşullarında konumlandırma doğruluğunun iyileştirilmesi. Şehirde (kentsel kanyonlarda), dağlık alanlarda bir vadinin dibinde veya ormanda durum böyledir.

GPS'inizle deneyebilirsiniz: sonuç net ve bitti.

GPS çipi, FIX'i her saniye tamamen ayarlar.

Hemen hemen tüm bisiklet veya dış mekan GPS sistemleri, bu FIX'in (GPX) kayıt oranlarını izlemesine izin verir. Ya hepsi kaydedilir, seçim saniyede 1 defadır veya GPS N'nin 1'ini alır (örneğin, her 3 saniyede bir) veya ayarlama uzaktan yapılır.

Her DÜZELTME, konumu (enlem, boylam, yükseklik, hız) belirlemek içindir; iki DÜZELTME arasındaki mesafe, birbirini izleyen iki DÜZELTME'den geçen (dünyanın 🌎 çevresinde yer alan) bir dairenin yayının hesaplanmasıyla elde edilir. Toplam koşu mesafesi, bu mesafe aralıklarının toplamıdır.

Temel olarak, tüm GPS bu hesaplamayı rakımı hesaba katmadan kat edilen mesafeyi almak için yapar, ardından rakımı hesaba katmak için düzeltmeyi entegre eder. Yükseklik için de benzer bir hesaplama yapılır.

Yani: ne kadar çok FIX varsa, kayıt o kadar gerçek yolu takip eder, ancak yatay ve dikey konum hatası kısmı o kadar fazla entegre olur.

Örnekleme: yeşil renk, muhakemeyi basitleştirmek için düz bir çizgideki gerçek yoldur, kırmızı renk, her FIX etrafında gerçekleşen konum belirsizliği ile 1 Hz'de GPS FIX'idir: gerçek konum her zaman bu daire içindedir, ancak ortalanmamıştır. , ve her 3 saniyede bir yapılırsa mavi renk GPX'e çeviridir. Mor, GPS tarafından ölçülen yükseklik hatasını gösterir ([düzeltmek için bu eğitime bakın] (/blog/irtifa-gps-strava-inaccurate).

Konum belirsizliği, ideal alım koşulları altında zamanın %4'i 95 m'den azdır. İlk çıkarım, birbirini izleyen iki FIX arasında, ofset konum belirsizliğinden küçükse, o FIX tarafından kaydedilen ofset bu belirsizliğin büyük bir bölümünü içerir: ölçüm gürültüsü.

Örneğin 20 km/s hızla her saniye 5,5 metre ilerliyorsunuz; her şey mükemmel olsa da, GPS'iniz 5,5m +/- Xm'lik bir ofset ölçebilir, X değeri 0 ile 4m arasında olacaktır (4m'lik bir konum belirsizliği için), bu nedenle bu yeni FIX'i 1,5m ile Bir öncekinden 9,5 m. En kötü durumda, katedilen mesafenin bu örneğini hesaplama hatası, GPS performans sınıfı mükemmelken +/- %70'e ulaşabilir!

Ovada ve güzel havalarda sabit bir hızda, parkurunuzun noktalarının eşit aralıklı olmadığını muhtemelen zaten fark etmişsinizdir: hız ne kadar düşükse, o kadar fazla uzaklaşırlar. 100 km/s'de hatanın etkisi %60 azalır ve 4 km/s'de bir yayanın hızı %400'e ulaşır, turistin GPX parkurunu gözlemlemek yeterlidir, sadece her zaman olduğunu görmek için çok "karmaşık".

Sonuç olarak :

• kayıt hızı ne kadar yüksekse,
• ve hız ne kadar düşükse,
• her düzeltmenin mesafesi ve yüksekliği o kadar fazla hatalı olacaktır.

Tüm DÜZELTMELERİ GPX'inize kaydederek, bir saat veya 3600 kayıt içinde, örneğin frekansı 3600 kat azaltarak, yatay ve dikey GPS hatasının 3 katı biriktirmiş olursunuz. 1200 defadan fazla olmak.

👉 Bir nokta daha: Dikey GPS doğruluğu yüksek değil, çok yüksek kayıt frekansı bu boşluğu artıracaktır 😬.

Hız arttıkça, ardışık iki FIX arasında kat edilen mesafe kademeli olarak konum belirsizliğine göre baskın hale gelir. Parkurunuzda kaydedilen tüm ardışık FIX'ler arasındaki kümülatif mesafeler ve yükseklikler, yani o parkurun toplam mesafesi ve dikey profili, konum belirsizliğinden giderek daha az etkilenecektir.

Bu istenmeyen etkiler nasıl önlenebilir?

Hareketlilik için hız sınıflarını tanımlayarak başlayalım:

1. 🚶🚶‍♀Grup yürüyüşleri, ortalama hız düşük, yaklaşık 3-4 km/s veya 1 m/s.
2. 🚶 Spor seyahat modunda, ortalama hız sınıfı 5 ila 7 km/s yani yaklaşık 2 m/s'dir.
3. 🏃 Trail veya Koşu modlarında normal hız sınıfı 7 ile 15 km/s arasında yani yaklaşık 3 m/s'dir.
4. 🚵 Dağ bisikletinde ortalama 12 ila 20 km/s veya yaklaşık 4 m/s hız alabiliriz.
5. 🚲 Yolda sürerken, hız 5 ila 12 m / s arasında daha yüksektir.

O Doğa yürüyüşü bu nedenle, 10 ila 15 m'lik artışlarla bir kayıt atamak gereklidir, GPS yanlışlık hatası 300 yerine saatte yalnızca 3600 kez (yaklaşık olarak) dikkate alınacaktır ve konum hatasının etkisi, bir noktadan itibaren artar. 4 m'de maksimum 1 m, 4 m'de maksimum 15 m, 16 kat azaltılacaktır. Pist çok daha yumuşak ve temiz olacak ve ölçüm gürültüsü hesaba katılacaktır. 200 çarpanına bölünür! Her 10-15 m'de bir uç, bağcıklardaki pimlerin restorasyonunu silmez, sadece biraz daha parçalı ve daha az gürültülü olacaktır.

O rotaları Ortalama hızın 11 km/s olduğu varsayıldığında, her saniye 1'den her 1 saniyede 5'e değişen bir zaman adımıyla kayıt yapmak, kayıt sayısını saatte 3600'den 720'ye düşürür ve maksimum (olası) hata her 4'te bir 3 m'dir. m Her 4 m'de 15 m olur (yani %130'dan %25'e!). Kaydedilen iz tarafından yapılan hata hesabı yaklaşık 25 kat azaltılır. Tek dezavantajı, şiddetli eğrilik riski taşıyan yolların hafifçe bölümlere ayrılmış olmasıdır. « Risk "**, çünkü bu bir iz olmasına rağmen, eğrilerdeki hız kaçınılmaz olarak düşecek ve bu nedenle ardışık iki FIX daha da yakınlaşacak ve bu da segmentasyon etkisini zayıflatacaktır.

dağ bisikleti düşük hızlar (<20 km/s) ve orta hızlar (> 20 km/s) arasındaki kavşakta, yavaş profilden çok (<15 km/s) yavaşa kadar bir pist olması durumunda - frekans 5'tir S. iyi bir taviz (Trail dahil), eğer XC tipi bir profilse (>15 km/h), 3 saniyeyi korumak iyi bir taviz gibi görünüyor. Daha yüksek hız (DH) kullanım profili için yazma hızı olarak bir veya iki saniye seçin.

15 km / s hız için, 1 ila 3 s arasında parça kayıt frekansı seçimi, GPS hata hesabını yaklaşık 10 kat azaltır. Prensip olarak dönüş yarıçapı hız ile ilgili olduğundan, dar saç tokalarında veya dönüşlerde doğru yörünge iyileşmesinden ödün verilmeyecektir.

Sonuç

Açık hava etkinlikleri ve bisiklete binme için mevcut olan en son GPS sürümleri, makalenin başında belirtilen çalışmada görülen konum doğruluğunu sağlar.

Kayıt oranını ortalama sürüş hızınıza göre optimize ederek, GPX parkurunuzun mesafe ve yükseklik hatasını önemli ölçüde azaltacaksınız: parkurunuz daha yumuşak olacak ve parkurlarda iyi duracaktır.

Gösteri, bu alım koşullarının kötüleştiği 🌧 (bulutlar, gölgelik, vadi, şehir) ideal alım koşullarına dayanmaktadır. Konum belirsizliği hızla artar ve düşük hızda yüksek FIX kayıt hızının istenmeyen etkileri güçlendirilir.

Yukarıdaki görüntü, GPX dosyasında yalnızca FIX iletim frekansının etkisini gözlemlemek için açık bir alandan maskesiz geçen bir bayoneti göstermektedir.

Bunlar, bir koşu (koşu) antrenmanı sırasında 10 km / s hızında kaydedilen dört parkurdur ve yıl boyunca rastgele seçilmişlerdir. FIX tarafından her 3 saniyede bir ve her 5 saniyede bir FIX tarafından üç kayıt (iz) yüklenir.

İlk gözlem: süngünün geçişi sırasında yörüngenin geri kazanılması, gösterilmesi gereken bozulmaz. İkinci gözlem: gözlemlenen tüm "küçük" yanal sapmalar, 3 saniye sonra "seçilen" yollarda mevcuttur. Aynı gözlem, 1 s ve 5 s frekanslarında (bu hız aralığı için) kaydedilen izlerin karşılaştırılmasında da elde edilir, 5 saniye aralıklı FIX ile çizilen parkur (bu hız aralığı için) daha temizdir, toplam mesafe ve irtifa gerçek değere daha yakın.

Bu nedenle, bir dağ bisikletinde, GPS konumu kayıt hızı 2 s (DH) ile 5 s (sürüş) arasında ayarlanacaktır.

📸 ASO / Aurélien VIALATTE – Cristian Casal / TWS