Bagaimana untuk merakam trek GPS yang bersih?

Jika anda pernah melihat dengan teliti pada GPS anda, anda mesti melihat bahawa ia berselerak dengan tetapan konfigurasi. Anda juga mungkin terkejut apabila anda mula-mula cuba melihat pada peta trek terakhir yang direkodkan oleh semua titik "tidak stabil" yang dihasilkan.

Pelik, pelik. Adakah anda berkata pelik?

Nah, itu tidak begitu pelik, tetapi tiba-tiba ia mengatakan banyak tentang keupayaan GPS untuk menghasilkan semula realiti dengan tepat.

Malah, dengan GPS, yang membolehkan kami menetapkan kekerapan pengelogan data, kami akan mempunyai gerak hati untuk memilih sampel terpantas. Kami memberitahu diri sendiri: lebih banyak mata, lebih baik!

Tetapi adakah ia benar-benar pilihan yang baik untuk mendapatkan jejak sedekat mungkin dengan realiti? 🤔

Mari kita lihat lebih dekat, ia agak teknikal (tiada kamiran, jangan risau ...), dan kami akan bersama anda.

Pengaruh margin kesilapan

Dalam dunia digital, konsep kuantifikasi sentiasa mempunyai kesan yang lebih kurang jelas.

Ironinya, apa yang kelihatan seperti pilihan yang lebih baik, iaitu menggunakan kadar rakaman yang lebih tinggi untuk titik trek, boleh menjadi tidak produktif.

Definisi: FIX ialah keupayaan GPS untuk mengira kedudukan (latitud, longitud, ketinggian) daripada satelit.

[Menyiarkan merentasi Atlantik selepas kempen pengukuran] (https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/13658816.2015.1086924) menunjukkan bahawa ia adalah biru biru di bawah keadaan yang paling baik. langit 🌞 dan GPS diletakkan di ufuk 360 ° medan pandangan, ** Ketepatan FIX ialah 3,35 m 95% sepanjang masa**

⚠️ Khususnya, dengan 100 PEMBAIKAN berturut-turut, GPS anda menempatkan anda secara geo antara 0 dan 3,35m dari lokasi sebenar anda sebanyak 95 kali dan 5 kali di luar.

Secara menegak, ralat dianggap sebagai 1,5 kali ralat mendatar, jadi dalam 95 kes daripada 100 ketinggian yang direkodkan adalah +/- 5 m dari ketinggian sebenar di bawah keadaan penerimaan optimum, yang selalunya sukar berhampiran tanah.

Di samping itu, pelbagai penerbitan yang tersedia menunjukkan bahawa penerimaan daripada pelbagai buruj 🛰 (GPS + GLONASS + Galileo) tidak meningkatkan ketepatan GPS mendatar.

Sebaliknya, penerima GPS yang mampu mentafsir isyarat beberapa buruj satelit akan mempunyai penambahbaikan berikut:

1. Mengurangkan tempoh FIX pertama, kerana semakin banyak bilangan satelit, semakin besar penerimanya apabila ia dilancarkan,
2. meningkatkan ketepatan kedudukan dalam keadaan penerimaan yang sukar. Ini berlaku di bandar (ngarai bandar), di bahagian bawah lembah di kawasan pergunungan atau di dalam hutan.

Anda boleh mencubanya dengan GPS anda: hasilnya jelas dan selesai.

Cip GPS menetapkan FIX setiap saat sama sekali.

Hampir semua sistem GPS berbasikal atau luar membenarkan anda melaraskan kekerapan FIXs to track (GPX) ini. Sama ada semuanya dirakam, pemilihan adalah 1 kali sesaat, atau GPS mengambil 1 daripada N (contohnya, setiap 3 saat), atau penalaan dilakukan dari jauh.

Setiap FIX adalah untuk menentukan kedudukan (latitud, longitud, ketinggian, kelajuan); jarak antara dua FIX diperoleh dengan mengira lengkok bulatan (terletak pada lilitan glob 🌎) yang melalui dua FIX berturut-turut. Jumlah jarak larian ialah jumlah selang jarak ini.

Pada asasnya, semua GPS melakukan pengiraan ini untuk mendapatkan jarak perjalanan tanpa mengambil kira ketinggian, kemudian mereka menyepadukan pembetulan untuk mengambil kira ketinggian. Pengiraan yang sama dibuat untuk ketinggian.

Jadi: semakin banyak FIX yang ada, semakin banyak rekod mengikut laluan sebenar, tetapi semakin banyak bahagian ralat kedudukan mendatar dan menegak akan disepadukan.

Ilustrasi: dalam hijau ialah laluan sebenar dalam garis lurus untuk memudahkan penaakulan, dalam merah ialah FIX GPS pada 1 Hz dengan ketidakpastian kedudukan terwujud di sekitar setiap FIX: kedudukan sebenar sentiasa dalam bulatan ini, tetapi tidak berpusat. , dan dalam warna biru ialah terjemahan kepada GPX jika ia dilakukan setiap 3 saat. Ungu menunjukkan ralat ketinggian seperti yang diukur oleh GPS ([lihat tutorial ini untuk membetulkannya] (/blog/altitude-gps-strava-tidak tepat).

Ketidakpastian kedudukan adalah kurang daripada 4 m 95% masa di bawah keadaan penerimaan yang ideal. Implikasi pertama ialah antara dua FIX berturut-turut, jika ofset kurang daripada ketidakpastian kedudukan, ofset yang direkodkan oleh FIX itu mengandungi sebahagian besar ketidakpastian itu: ia adalah bunyi pengukuran.

Sebagai contoh, pada kelajuan 20 km / j, anda bergerak 5,5 meter setiap saat; walaupun semuanya sempurna, GPS anda boleh mengukur offset 5,5m +/- Xm, nilai X adalah antara 0 dan 4m (untuk ketidakpastian kedudukan 4m), jadi ia akan meletakkan FIX baharu ini dengan kedudukan antara 1,5m dan 9,5 m dari yang sebelumnya. Dalam kes yang paling teruk, ralat dalam mengira sampel jarak perjalanan ini boleh mencapai +/- 70%, manakala kelas prestasi GPS adalah sangat baik!

Anda mungkin sudah perasan bahawa pada kelajuan tetap di dataran dan dalam cuaca baik, titik trek anda tidak sama rata: semakin rendah kelajuan, semakin banyak ia menyimpang. Pada 100 km/j, impak ralat dikurangkan sebanyak 60%, dan pada 4 km/j, kelajuan pejalan kaki mencapai 400%, sudah cukup untuk memerhati trek GPX pelancong, hanya untuk melihat bahawa ia sentiasa sangat "rumit".

Akibatnya:

• semakin tinggi kadar rakaman,
• dan semakin rendah kelajuan,
• semakin banyak jarak dan ketinggian setiap pembaikan akan menjadi salah.

Dengan merekodkan semua PEMBETULAN ke dalam GPX anda, dalam masa satu jam atau 3600 rekod, anda telah mengumpulkan 3600 kali ralat GPS mendatar dan menegak, contohnya, dengan mengurangkan kekerapan sebanyak 3 kali. melebihi 1200 kali.

👉 Satu lagi perkara: ketepatan menegak GPS adalah rendah, kekerapan rakaman yang terlalu tinggi akan meningkatkan jurang ini 😬.

Apabila kelajuan meningkat, secara beransur-ansur jarak yang dilalui antara dua FIX berturut-turut menjadi dominan berhubung dengan ketidakpastian kedudukan. Jarak terkumpul dan ketinggian antara semua FIX berturut-turut yang direkodkan pada trek anda, iaitu jumlah jarak dan profil menegak kursus itu, akan semakin kurang terjejas oleh ketidakpastian lokasi.

Bagaimanakah kesan yang tidak diingini ini boleh diatasi?

Mari kita mulakan dengan mentakrifkan kelas kelajuan untuk mobiliti:

1. 🚶🚶‍♀Kenaikan kumpulan, kelajuan purata adalah rendah kira-kira 3-4 km/j atau 1 m/s.
2. 🚶 Dalam mod perjalanan sukan, kelas kelajuan purata ialah 5 hingga 7 km / j, iaitu kira-kira 2 m / s.
3. 🏃 Dalam mod Jejak atau Larian, kelas kelajuan biasa ialah antara 7 dan 15 km/j, iaitu kira-kira 3 m/s.
4. 🚵 Pada basikal gunung, kita boleh mengambil kelajuan purata 12 hingga 20 km / j, atau kira-kira 4 m / s.
5. 🚲 Apabila memandu di jalan raya, kelajuan lebih tinggi dari 5 hingga 12 m / s.

Itu mengembara oleh itu, adalah perlu untuk menetapkan rakaman dalam kenaikan 10 hingga 15 m, ralat ketidaktepatan GPS hanya akan diambil kira 300 kali sejam (lebih kurang) dan bukannya 3600, dan kesan ralat kedudukan, yang meningkat daripada maksimum 4 m setiap 1 m hingga maksimum 4 m setiap 15 m, akan dikurangkan 16 kali ganda. Trek akan menjadi lebih lancar dan bersih, dan hingar pengukuran diambil kira. dibahagikan dengan faktor 200! Hujung setiap 10-15 m tidak akan memadamkan pemulihan pin dalam tali, ia hanya akan menjadi sedikit lebih bersegmen dan kurang bising.

Itu laluan Dengan mengandaikan kelajuan purata 11 km / j, rakaman dengan langkah masa yang berubah dari 1 setiap saat kepada 1 setiap 5 saat mengurangkan bilangan rakaman daripada 3600 kepada 720 sejam, dan ralat maksimum (kemungkinan) ialah 4 m setiap 3 m. Menjadi 4 m setiap 15 m (iaitu daripada 130% hingga 25%!). Perakaunan ralat oleh jejak yang direkodkan dikurangkan sebanyak kira-kira 25 kali. Satu-satunya kelemahan ialah laluan yang berisiko melengkung yang teruk dibahagikan sedikit. « Risiko "**, kerana walaupun ini adalah denai, kelajuan pada selekoh pasti akan menurun, dan oleh itu dua FIX berturut-turut akan datang lebih dekat, yang akan melemahkan kesan pembahagian.

berbasikal gunung berada di persimpangan antara kelajuan rendah (<20 km/j) dan kelajuan sederhana (> 20 km/j), dalam kes trek dengan profil perlahan hingga sangat (<15 km/j) perlahan – kekerapan ialah 5 s. ialah kompromi yang baik (termasuk Jejak), jika profil jenis XC (>15 km/j), mengekalkan 3s kelihatan seperti kompromi yang baik. Untuk profil penggunaan kelajuan tinggi (DH), pilih satu atau dua saat sebagai kelajuan tulis.

Untuk kelajuan 15 km / j, pilihan frekuensi rakaman trek dari 1 hingga 3 s mengurangkan perakaunan ralat GPS sebanyak kira-kira 10 kali. Oleh kerana, pada dasarnya, jejari pusingan adalah berkaitan dengan kelajuan, pemulihan trajektori yang tepat dalam penyepit rambut atau selekoh sempit tidak akan terjejas.

Kesimpulan

Versi terkini GPS yang tersedia untuk aktiviti luar dan berbasikal memberikan ketepatan lokasi yang dilihat dalam kajian yang dipetik pada permulaan artikel.

Dengan mengoptimumkan kadar rakaman kepada purata kelajuan pemanduan anda, anda akan mengurangkan dengan ketara jarak dan ralat ketinggian trek GPX anda: trek anda akan menjadi lebih lancar dan akan bertahan dengan baik di trek.

Demonstrasi adalah berdasarkan keadaan penerimaan yang ideal apabila keadaan penerimaan ini merosot 🌧 (awan, kanopi, lembah, bandar). Ketidakpastian kedudukan meningkat dengan cepat, dan kesan tidak diingini daripada kadar rakaman FIX tinggi pada kelajuan rendah akan diperkuatkan.

Imej di atas menunjukkan bayonet melalui medan terbuka tanpa topeng untuk melihat hanya kesan frekuensi penghantaran FIX dalam fail GPX.

Ini adalah empat trek yang direkodkan semasa sesi latihan jejak (lari) pada kelajuan 10 km/j. Ia dipilih secara rawak sepanjang tahun. Tiga rekod (jejak) dimuatkan oleh FIX setiap 3 saat dan satu FIX setiap 5 saat.

Pemerhatian pertama: pemulihan trajektori semasa laluan bayonet tidak merosot, yang perlu ditunjukkan. Pemerhatian kedua: semua sisihan sisi "kecil" yang diperhatikan terdapat pada laluan "dipilih" selepas 3 saat. Pemerhatian yang sama diperoleh apabila membandingkan jejak yang direkodkan pada frekuensi 1 s dan 5 s (untuk julat kelajuan ini), trek yang diplot menggunakan FIX jarak 5 saat antara (untuk julat kelajuan ini) adalah lebih bersih, jumlah jarak dan ketinggian akan lebih dekat dengan nilai sebenar.

Oleh itu, pada basikal gunung, kadar rakaman kedudukan GPS akan ditetapkan antara 2 s (DH) dan 5 s (tunggangan).

📸 ASO / Aurélien VIALATTE – Cristian Casal / TWS