Paano mag-record ng malinis na mga track ng GPS?

Kung tiningnan mo nang mabuti ang iyong GPS, malamang na nakita mo na ito ay kalat sa mga setting ng configuration. Maaari ka ring mabigla noong una mong sinubukang tingnan sa mapa ang huling track na naitala ng lahat ng nabuong "hindi matatag" na mga punto.

Kakaiba, kakaiba. Sabi mo kakaiba?

Well, hindi ganoon kataka-taka, ngunit bigla itong nagsasabi ng maraming tungkol sa kakayahan ng GPS na tumpak na magparami ng katotohanan.

Sa katunayan, sa GPS, na nagbibigay-daan sa amin na itakda ang dalas ng pag-log ng data, magkakaroon kami ng intuwisyon na pumili ng pinakamabilis na sample. Sinasabi namin sa aming sarili: mas maraming puntos, mas mabuti!

Ngunit ito ba ay talagang isang mahusay na pagpipilian upang makakuha ng isang trail na mas malapit sa katotohanan hangga't maaari? 🤔

Tingnan natin nang mas malapitan, medyo teknikal ito (walang integral, huwag mag-alala ...), at sasamahan ka namin.

Impluwensiya ng margin of error

Sa digital world, ang konsepto ng quantification ay palaging may higit o hindi gaanong malabong epekto.

Kabalintunaan, kung ano ang maaaring mukhang isang mas mahusay na pagpipilian, katulad ng paggamit ng isang mas mataas na rate ng pag-record para sa mga track point, ay maaaring maging kontraproduktibo.

Depinisyon: Ang FIX ay ang kakayahan ng GPS na kalkulahin ang posisyon (latitude, longitude, altitude) mula sa mga satellite.

Ang [Pag-post sa Buong Atlantic After the Measurement Campaign] (https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/13658816.2015.1086924) ay nagsasaad na sa ilalim ng pinakakanais-nais na mga kondisyon sa pagtanggap ito ay isang azure blue. kalangitan 🌞 at GPS na nakaposisyon sa abot-tanaw na 360 ° field of view, ** Ang katumpakan ng FIX ay 3,35 m 95% ng oras, **

⚠️ Sa partikular, na may 100 magkakasunod na FIX, i-geolocate ka ng iyong GPS sa pagitan ng 0 at 3,35m mula sa iyong totoong lokasyon nang 95 beses at 5 beses sa labas.

Patayo, ang error ay itinuturing na 1,5 beses na mas malaki kaysa sa pahalang na error, kaya sa 95 kaso sa 100 ang naitala na taas ay magiging +/- 5 m mula sa aktwal na taas sa ilalim ng mga kondisyon ng pinakamainam na pagtanggap, na kadalasang mahirap malapit sa lupa .

Bilang karagdagan, ipinapakita ng iba't ibang publikasyong available na ang pagtanggap mula sa maraming konstelasyon 🛰 (GPS + GLONASS + Galileo) ay hindi nagpapabuti sa pahalang na katumpakan ng GPS.

Sa kabilang banda, ang isang GPS receiver na may kakayahang mag-interpret ng signal ng ilang mga konstelasyon ng mga satellite ay magkakaroon ng mga sumusunod na pagpapabuti:

1. Binabawasan ang tagal ng unang FIX, dahil mas marami ang mga satellite, mas malaki ang kanilang receiver kapag nailunsad ito,
2. pagpapabuti ng katumpakan ng pagpoposisyon sa mahirap na mga kondisyon ng pagtanggap. Ito ang kaso sa lungsod (urban canyons), sa ilalim ng isang lambak sa bulubunduking lugar o sa kagubatan.

Maaari mo itong subukan gamit ang iyong GPS: ang resulta ay malinaw at tapos na.

Ang GPS chip ay nagtatakda ng FIX bawat segundo sa kabuuan.

Halos lahat ng cycling o outdoor GPS system ay nagpapahintulot sa FIX na ito na subaybayan ang (GPX) recording rate. Alinman sa lahat ng ito ay naitala, ang pagpili ay 1 oras bawat segundo, o ang GPS ay tumatagal ng 1 ng N (halimbawa, bawat 3 segundo), o ang pag-tune ay ginagawa mula sa malayo.

Ang bawat FIX ay upang matukoy ang posisyon (latitude, longitude, altitude, bilis); ang distansya sa pagitan ng dalawang FIX's ay nakukuha sa pamamagitan ng pagkalkula ng arc ng isang bilog (na matatagpuan sa circumference ng globe 🌎) na dumadaan sa dalawang magkasunod na FIX's. Ang kabuuang distansya sa pagtakbo ay ang kabuuan ng mga pagitan ng distansyang ito.

Karaniwan, ginagawa ng lahat ng GPS ang pagkalkula na ito upang makuha ang distansya na nilakbay nang hindi isinasaalang-alang ang altitude, pagkatapos ay isasama nila ang pagwawasto sa account para sa altitude. Ang isang katulad na pagkalkula ay ginawa para sa taas.

Kaya: kung mas marami ang FIX, mas sumusunod ang record sa aktwal na landas, ngunit mas maisasama ang pahalang at patayong bahagi ng error sa posisyon.

Ilustrasyon: sa berde ay ang tunay na landas sa isang tuwid na linya upang pasimplehin ang pangangatwiran, sa pula ay ang GPS FIX sa 1 Hz na may hindi katiyakan sa posisyon na naganap sa paligid ng bawat FIX: ang tunay na posisyon ay palaging nasa bilog na ito, ngunit hindi nakasentro. , at sa asul ay ang pagsasalin sa GPX kung ito ay ginagawa tuwing 3 segundo. Ang lilang ay nagpapahiwatig ng error sa altitude bilang sinusukat ng GPS ([tingnan ang tutorial na ito upang ayusin ito] (/blog/altitude-gps-strava-hindi tumpak).

Ang kawalan ng katiyakan sa posisyon ay mas mababa sa 4 m 95% ng oras sa ilalim ng perpektong kondisyon ng pagtanggap. Ang unang implikasyon ay na sa pagitan ng dalawang magkasunod na FIX, kung ang offset ay mas mababa kaysa sa posisyon ng kawalan ng katiyakan, ang offset na naitala ng FIX na iyon ay naglalaman ng isang malaking proporsyon ng kawalan ng katiyakan na iyon: ito ay ingay ng pagsukat.

Halimbawa, sa bilis na 20 km / h, gumagalaw ka ng 5,5 metro bawat segundo; bagama't perpekto ang lahat, masusukat ng iyong GPS ang isang offset na 5,5m +/- Xm, ang halaga ng X ay nasa pagitan ng 0 at 4m (para sa kawalan ng katiyakan ng 4m na posisyon), kaya ilalagay nito ang bagong FIX na ito na may posisyon sa pagitan ng 1,5m at 9,5 m mula sa nauna. Sa pinakamasamang kaso, ang error sa pagkalkula ng sample na ito ng nilakbay na distansya ay maaaring umabot sa +/- 70%, habang ang klase ng pagganap ng GPS ay mahusay!

Malamang na napansin mo na sa patuloy na bilis sa kapatagan at sa magandang panahon, ang mga punto ng iyong track ay hindi pantay-pantay: mas mababa ang bilis, mas magkakaiba ang mga ito. Sa 100 km / h, ang epekto ng error ay nabawasan ng 60%, at sa 4 km / h, ang bilis ng paglalakad ay umabot sa 400%, sapat na upang obserbahan ang GPX track ng turista, upang makita lamang na ito ay palaging napaka " masalimuot”.

Dahil dito:

• mas mataas ang rate ng pag-record,
• at mas mababa ang bilis,
• mas magiging mali ang distansya at taas ng bawat pag-aayos.

Sa pamamagitan ng pag-record ng lahat ng CORRECTIONS sa iyong GPX, sa loob ng isang oras o 3600 na mga talaan ay nakaipon ka ng 3600 beses ang horizontal at vertical na error sa GPS, halimbawa, sa pamamagitan ng pagbabawas ng frequency ng 3 beses. higit sa 1200 beses.

👉 Isa pang punto: ang vertical na katumpakan ng GPS ay hindi mataas, masyadong mataas ang dalas ng pag-record ay magpapalaki sa gap na ito 😬.

Habang tumataas ang bilis, unti-unting nagiging nangingibabaw ang distansyang nilakbay sa pagitan ng dalawang magkasunod na FIX kaugnay ng kawalan ng katiyakan sa posisyon. Ang pinagsama-samang mga distansya at taas sa pagitan ng lahat ng magkakasunod na FIX na naitala sa iyong track, iyon ay, ang kabuuang distansya at vertical na profile ng kursong iyon, ay hindi gaanong maaapektuhan ng kawalan ng katiyakan sa lokasyon.

Paano masusugpo ang mga hindi gustong epektong ito?

Magsimula tayo sa pamamagitan ng pagtukoy sa mga klase ng bilis para sa kadaliang kumilos:

1. 🚶🚶‍♀Pag-hike ng grupo, ang average na bilis ay mababa, mga 3-4 km / h o 1 m / s.
2. 🚶 Sa sport travel mode, ang average na klase ng bilis ay 5 hanggang 7 km / h, iyon ay, mga 2 m / s.
3. 🏃 Sa Trail o Running mode, ang normal na klase ng bilis ay nasa pagitan ng 7 at 15 km / h, iyon ay mga 3 m / s.
4. 🚵 Sa isang mountain bike, maaari tayong kumuha ng average na bilis na 12 hanggang 20 km / h, o mga 4 m / s.
5. 🚲 Kapag nagmamaneho sa kalsada, ang bilis ay mas mataas mula 5 hanggang 12 m / s.

Na hiking samakatuwid, kinakailangang magtalaga ng isang pag-record sa mga pagtaas ng 10 hanggang 15 m, ang error sa hindi kawastuhan ng GPS ay isasaalang-alang lamang ng 300 beses bawat oras (humigit-kumulang) sa halip na 3600, at ang epekto ng error sa posisyon, na tumataas mula sa isang maximum na 4 m bawat 1 m hanggang maximum na 4 m bawat 15 m, ay mababawasan ng 16 na beses. Ang track ay magiging mas makinis at mas malinis, at ang ingay sa pagsukat ay isinasaalang-alang. hinati sa factor 200! Ang tip sa bawat 10-15 m ay hindi mabubura ang pagpapanumbalik ng mga pin sa mga laces, ito ay magiging medyo mas naka-segment at hindi gaanong maingay.

Na mga landas Kung ipagpalagay na ang average na bilis na 11 km / h, ang pag-record na may time step na nagbabago mula 1 bawat segundo hanggang 1 bawat 5 segundo ay binabawasan ang bilang ng mga pag-record mula 3600 hanggang 720 bawat oras, at ang maximum (posible) error ay 4 m bawat 3 m. Nagiging 4 m bawat 15 m (i.e. mula 130% hanggang 25%!). Ang error accounting ng naitala na bakas ay nababawasan ng humigit-kumulang 25 beses. Ang tanging disbentaha ay ang mga landas na nasa panganib ng matinding kurbada ay bahagyang naka-segment. « Panganib "**, dahil kahit na ito ay isang trail, ang bilis sa mga kurba ay hindi maiiwasang bumaba, at samakatuwid ay dalawang magkasunod na FIX ang lalapit, na magpapapahina sa epekto ng segmentation.

Pagbibisikleta sa Bundok ay nasa junction sa pagitan ng mababang bilis (<20 km/h) at katamtamang bilis (> 20 km/h), sa kaso ng isang track na may mabagal na profile hanggang sa napakabagal (<15 km/h) – ang dalas ay 5 s. ay isang magandang kompromiso (kabilang ang Trail), kung ito ay isang profile na uri ng XC (>15 km/h), ang pagpapanatiling 3s ay tila isang magandang kompromiso. Para sa mas mataas na bilis (DH) na profile sa paggamit, pumili ng isa o dalawang segundo bilang bilis ng pagsulat.

Para sa bilis na 15 km / h, ang pagpili ng dalas ng pag-record ng track mula 1 hanggang 3 s ay binabawasan ang accounting ng error sa GPS ng halos 10 beses. Dahil, sa prinsipyo, ang radius ng pagliko ay nauugnay sa bilis, ang tumpak na pagbawi ng trajectory sa makitid na mga hairpins o mga pagliko ay hindi kompromiso.

Konklusyon

Ang pinakabagong mga bersyon ng GPS na magagamit para sa mga panlabas na aktibidad at pagbibisikleta ay nagbibigay ng katumpakan ng lokasyon na makikita sa pag-aaral na binanggit sa simula ng artikulo.

Sa pamamagitan ng pag-optimize ng rate ng pag-record sa iyong average na bilis ng pagmamaneho, makabuluhang bawasan mo ang error sa distansya at taas ng iyong GPX track: magiging mas makinis ang iyong track, at makakahawak nang maayos sa mga track.

Ang demonstrasyon ay nakabatay sa mga perpektong kondisyon sa pagtanggap kapag lumala ang mga kundisyon sa pagtanggap na ito 🌧 (ulap, canopy, lambak, lungsod). Mabilis na tumataas ang kawalan ng katiyakan sa posisyon, at ang mga hindi gustong epekto ng mataas na rate ng pag-record ng FIX sa mababang bilis ay lalakas.

Ang larawan sa itaas ay nagpapakita ng bayonet na dumadaan sa isang open field na walang mask upang maobserbahan lamang ang epekto ng FIX transmission frequency sa GPX file.

Ito ang apat na track na naitala sa panahon ng isang trail (tumatakbo) na sesyon ng pagsasanay sa bilis na 10 km / h. Ang mga ito ay random na pinili sa buong taon. Tatlong record (mga bakas) ang nilo-load ng FIX bawat 3 segundo at isang FIX bawat 5 segundo.

Unang pagmamasid: ang pagbawi ng trajectory sa panahon ng pagpasa ng bayonet ay hindi lumala, na kailangang ipakita. Pangalawang obserbasyon: lahat ng naobserbahang "maliit" na lateral deviation ay naroroon sa "mga napiling" path pagkatapos ng 3 segundo. Ang parehong obserbasyon ay nakuha kapag inihambing ang mga bakas na naitala sa mga frequency na 1 s at 5 s (para sa saklaw ng bilis na ito), ang track na naka-plot na may FIX spaced na 5 segundo sa pagitan (para sa hanay ng bilis na ito) ay mas malinis, ang kabuuang distansya at altitude ay magiging mas malapit sa tunay na halaga.

Samakatuwid, sa isang mountain bike, ang GPS position recording rate ay itatakda sa pagitan ng 2 s (DH) at 5 s (ride).

📸 ASO / Aurélien VIALATTE – Cristian Casal / TWS