Como gravar pistas GPS limpas?
Contido
Se algunha vez fixeches un ollo ao teu GPS, debes ver que está cheo de opcións de configuración. Tamén che sorprendeu cando tentaches ver a última pista rexistrada por todos os puntos "inestables" xerados no mapa.
Estraño, estraño. Dixeches estraño?
Ben, iso non é tan estraño, pero de súpeto di moito sobre a capacidade do GPS para reproducir con precisión a realidade.
De feito, co GPS, que nos permite establecer a frecuencia de rexistro de datos, teremos a intuición de escoller a mostra máis rápida. Dicímonos a nós mesmos: cantos máis puntos, mellor!
Pero é realmente unha boa opción conseguir un rastro o máis próximo posible á realidade? 🤔
Vexámolo máis de cerca, é un pouco técnico (sen integrais, non te preocupes...), e estaremos contigo.
Influencia da marxe de erro
No mundo dixital, o concepto de cuantificación sempre ten un impacto máis ou menos vago.
Irónicamente, o que pode parecer unha opción mellor, é dicir, usar unha taxa de gravación máis alta para os puntos de pista, pode ser contraproducente.
Definición: FIX é a capacidade do GPS para calcular a posición (latitud, lonxitude, altitude) a partir de satélites.
[Publicación Alén Atlántico tras la Campaña de Medición] (https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/13658816.2015.1086924) afirma que nas condicións de acollida máis favorables é un azul celeste. ceo 🌞 e GPS posicionados no horizonte campo de visión de 360 °, ** A precisión FIX é de 3,35 m o 95 % do tempo,**
⚠️ Concretamente, con 100 FIX consecutivos, o teu GPS xeolocalízate a unha distancia de 0 a 3,35 m da túa localización real 95 veces e 5 veces máis aló.
Verticalmente, considérase que o erro é 1,5 veces maior que o erro horizontal, polo que, en 95 casos de 100, a altura rexistrada será de +/- 5 m da altura real en condicións de recepción óptima, o que a miúdo é difícil preto o chan.
Ademais, varias publicacións dispoñibles mostran que a recepción de múltiples constelacións 🛰 (GPS + GLONASS + Galileo) non mellora a precisión horizontal do GPS.
Por outra banda, un receptor GPS capaz de interpretar o sinal de varias constelacións de satélites terá as seguintes melloras:
- Reducindo a duración do primeiro FIX, porque cantos máis satélites haxa, maior será o seu receptor unha vez lanzado,
- mellorando a precisión do posicionamento en condicións de recepción difíciles. É o caso da cidade (canóns urbanos), no fondo dun val en zonas montañosas ou no bosque.
Podes probalo co teu GPS: o resultado é claro e acabado.
O chip GPS establece FIX cada segundo por completo.
Case todos os sistemas GPS de ciclismo ou ao aire libre permiten que estes FIX rastrexen as taxas de gravación (GPX). Ou están todos gravados, a selección é 1 vez por segundo, ou o GPS leva 1 de N (por exemplo, cada 3 segundos) ou a sintonía faise desde a distancia.
Cada FIX é determinar a posición (latitud, lonxitude, altitude, velocidade); a distancia entre dous FIX obtense calculando o arco dun círculo (situado na circunferencia do globo terráqueo 🌎) que pasa por dous FIX sucesivos. A distancia total da carreira é a suma destes intervalos de distancia.
Basicamente, todos os GPS fan este cálculo para obter a distancia percorrida sen ter en conta a altitude, despois integran a corrección para ter en conta a altitude. Un cálculo similar faise para a altura.
Entón: canto máis FIX haxa, máis segue a gravación o camiño real, pero máis se integrará a parte do erro de posición horizontal e vertical.
Ilustración: en verde o camiño real en liña recta para simplificar o razoamento, en vermello a CORRECCIÓN GPS a 1 Hz coa incerteza de posición materializándose arredor de cada CORRECCIÓN: a posición real está sempre neste círculo, pero sen centrar. , e en azul: a transferencia a GPX se se realiza cada 3 segundos. A cor morada indica un erro de altitude medido polo GPS ([consulta este tutorial para solucionalo] (/blog/altitude-gps-strava-inaccurate).
A incerteza da posición é inferior a 4 m o 95 % do tempo en condicións de recepción ideais. A primeira implicación é que entre dous FIX sucesivos, se a compensación é menor que a incerteza da posición, a compensación rexistrada por ese FIX contén unha gran proporción desa incerteza: é ruído de medición.
Por exemplo, a unha velocidade de 20 km/h, móvese 5,5 m cada segundo; aínda que todo é perfecto, o teu GPS pode medir un offset de 5,5m +/- Xm, o valor de X estará entre 0 e 4m (para unha incerteza de posición de 4m), polo que situará este novo FIX cunha posición entre 1,5m e 9,5m. 70 m do anterior. No peor dos casos, o erro ao calcular esta mostra da distancia percorrida pode alcanzar +/- XNUMX%, mentres que a clase de rendemento do GPS é excelente.
Probablemente xa te deches conta de que a velocidade constante na chaira e con bo tempo, os puntos da túa pista están situados de forma irregular: canto menor é a velocidade, máis diverxen. A 100 km/h o impacto do erro redúcese nun 60%, e a 4 km/h a velocidade dos peóns chega ao 400%; abonda con observar o trazado GPX dun turista, só para ver que sempre é moi”. intrincado”.
En consecuencia:
- canto maior sexa a taxa de gravación,
- e canto menor sexa a velocidade,
- canto máis será errónea a distancia e altura de cada fixación.
Ao gravar todas as CORRECCIÓNS no teu GPX, nun prazo dunha hora ou 3600 rexistros acumulaches 3600 veces o erro horizontal e vertical do GPS, por exemplo, ao diminuír a frecuencia 3 veces. ser máis de 1200 veces.
👉 Un punto máis: a precisión do GPS vertical non é alta, a frecuencia de gravación demasiado alta aumentará esta diferenza 😬.
A medida que aumenta a velocidade, a distancia percorrida entre dous FIX sucesivos vaise facendo predominante en relación coa incerteza da posición. As distancias e alturas acumuladas entre todos os FIX sucesivos rexistrados no teu trazado, é dicir, a distancia total e o perfil vertical dese curso, veranse cada vez menos afectados pola incerteza da localización.
Como se poden contrarrestar estes efectos non desexados?
Comecemos por definir as clases de velocidade para a mobilidade:
- 🚶🚶♀Camiñas en grupo, a velocidade media é baixa, uns 3-4 km/h ou 1 m/s.
- 🚶 No modo de viaxe deportivo, a clase de velocidade media é de 5 a 7 km/h, é dicir, duns 2 m/s.
- 🏃 Nos modos Trail ou Running, a clase de velocidade normal está entre 7 e 15 km/h, é dicir, uns 3 m/s.
- 🚵 Nunha bicicleta de montaña, podemos coller unha velocidade media de 12 a 20 km/h, ou uns 4 m/s.
- 🚲 Cando se conduce pola estrada, a velocidade é maior de 5 a 12 m/s.
Que sendeirismo polo tanto, é necesario asignar unha gravación en incrementos de 10 a 15 m, o erro de imprecisión do GPS só se terá en conta 300 veces por hora (aproximadamente) en lugar de 3600, e o efecto do erro de posición, que aumenta a partir dun máximo de 4 m por 1 m ata un máximo de 4 m por 15 m, reducirase 16 veces. A pista será moito máis suave e limpa e terase en conta o ruído de medición. dividido polo factor 200! A punta cada 10-15 m non borrará a restauración dos alfinetes nos cordóns, só será un pouco máis segmentada e menos ruidosa.
Que camiños Asumindo unha velocidade media de 11 km/h, a gravación cun paso de tempo que cambia de 1 cada segundo a 1 cada 5 segundos reduce o número de gravacións de 3600 a 720 por hora, e o erro máximo (posible) é de 4 m cada 3. m. Convértese en 4 m cada 15 m (é dicir, do 130% ao 25%). A conta de erros pola traza rexistrada redúcese unhas 25 veces. O único inconveniente é que os camiños con risco de curvatura severa están lixeiramente segmentados. « Risco "**, porque aínda que este é un rastro, a velocidade nas curvas inevitablemente baixará e, polo tanto, achegaranse dous FIX consecutivos, o que debilitará o efecto de segmentación.
bicicleta de montaña atópase no cruce entre velocidades baixas (<20 km/h) e velocidades medias (>20 km/h), no caso dunha vía cun perfil lento a moi (<15 km/h) lento – frecuencia 5 s. é un bo compromiso (incluíndo Trail), se é un perfil de tipo XC (>15 km/h), manter os 3 segundos parece ser un bo compromiso. Para un perfil de uso de maior velocidade (DH), seleccione un ou dous segundos como velocidade de escritura.
Para unha velocidade de 15 km/h, a elección da frecuencia de gravación da pista de 1 a 3 s reduce a contabilización de erros do GPS unhas 10 veces. Dado que, en principio, o raio de xiro está relacionado coa velocidade, a recuperación precisa da traxectoria en horquillas ou xiros estreitos non se verá comprometida.
Conclusión
As últimas versións de GPS dispoñibles para actividades ao aire libre e ciclismo proporcionan a precisión da localización que se observa no estudo citado ao comezo do artigo.
Ao optimizar a taxa de gravación á túa velocidade media de condución, reducirás significativamente o erro de distancia e altura da túa pista GPX: a túa pista será máis suave e manterase ben nas pistas.
A demostración baséase nunhas condicións de recepción ideais cando estas condicións de recepción se deterioran 🌧 (nubes, dosel, val, cidade). A incerteza da posición aumenta rapidamente e amplificaranse os efectos non desexados dunha alta taxa de gravación FIX a baixa velocidade.
A imaxe superior mostra unha baioneta que pasa por un campo aberto sen máscara para observar só o efecto da frecuencia de transmisión FIX no ficheiro GPX.
Trátase de catro pistas gravadas durante unha sesión de adestramento de trail (correndo) a unha velocidade de 10 km/h e seleccionadas ao azar ao longo do ano. FIX carga tres rexistros (rastros) cada 3 segundos e un FIX cada 5 segundos.
Primeira observación: a recuperación da traxectoria durante o paso da baioneta non se deteriora, o que había que demostrar. Segunda observación: todas as "pequenas" desviacións laterais observadas están presentes nos camiños "seleccionados" despois de 3 segundos. A mesma observación obtense ao comparar os trazos rexistrados a frecuencias de 1 s e 5 s (para este rango de velocidades), o trazado trazado con FIX separado 5 segundos (para este rango de velocidades) é máis limpo, a distancia total e a altitude serán máis preto do valor real.
Polo tanto, nunha bicicleta de montaña, a taxa de gravación da posición GPS establecerase entre 2 s (DH) e 5 s (percorrido).
📸 ASO / Aurélien VIALATTE – Cristian Casal / TWS
