Kā ierakstīt tīrus GPS maršrutus?
Ja kādreiz esat rūpīgi apskatījis savu GPS, noteikti redzējāt, ka tas ir pilns ar konfigurācijas iestatījumiem. Jūs varētu būt pārsteigts arī tad, kad pirmo reizi mēģinājāt kartē apskatīt pēdējo visu ģenerēto "nestabilu" punktu reģistrēto maršrutu.
Dīvaini, dīvaini. Vai tu teici dīvaini?
Tas nav nemaz tik dīvaini, bet pēkšņi tas daudz pasaka par GPS spēju precīzi reproducēt realitāti.
Faktiski ar GPS, kas ļauj iestatīt datu reģistrēšanas biežumu, mums būs intuīcija, lai izvēlētos ātrāko paraugu. Mēs sev sakām: jo vairāk punktu, jo labāk!
Bet vai tiešām tā ir laba izvēle iegūt taku pēc iespējas tuvāk realitātei? 🤔
Apskatīsim tuvāk, tas ir nedaudz tehniski (nav integrāļiem, neuztraucieties ...), un mēs būsim kopā ar jums.
Kļūdas robežas ietekme
Digitālajā pasaulē kvantitatīvās noteikšanas jēdzienam vienmēr ir vairāk vai mazāk neskaidra ietekme.
Ironiski, bet tas, kas var šķist labāka izvēle, proti, augstāka ierakstīšanas ātruma izmantošana trases punktiem, var būt neproduktīva.
Definīcija: FIX ir GPS spēja aprēķināt pozīciju (platums, garums, augstums) no satelītiem.
[Posting Across the Atlantic After the Measurement Campaign] (https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/13658816.2015.1086924) norāda, ka vislabvēlīgākajos uztveršanas apstākļos tas ir debeszils. debesis 🌞 un GPS atrodas horizontā 360 ° redzes laukā, ** FIX precizitāte ir 3,35 m 95% laika,**
⚠️ Konkrēti, ar 100 secīgiem labojumiem jūsu GPS 0 reizes un 3,35 reizes ārpusē noteiks jūs 95–5 m attālumā no jūsu reālās atrašanās vietas.
Vertikāli tiek uzskatīts, ka kļūda ir 1,5 reizes lielāka par horizontālo kļūdu, tāpēc 95 gadījumos no 100 fiksētais augstums būs +/- 5 m no faktiskā augstuma optimālas uztveršanas apstākļos, kas bieži vien ir grūti zemes tuvumā. .
Turklāt dažādas pieejamās publikācijas liecina, ka uztveršana no vairākiem zvaigznājiem 🛰 (GPS + GLONASS + Galileo) neuzlabo GPS horizontālo precizitāti.
No otras puses, GPS uztvērējam, kas spēj interpretēt vairāku satelītu konstelāciju signālu, būs šādi uzlabojumi:
- Pirmā FIX darbības ilguma samazināšana, jo jo vairāk satelītu ir, jo lielāks būs to uztvērējs, kad tas tiks palaists,
- pozicionēšanas precizitātes uzlabošana sarežģītos uztveršanas apstākļos. Tas notiek pilsētā (pilsētu kanjonos), ielejas apakšā kalnu apvidos vai mežā.
Varat to izmēģināt ar savu GPS: rezultāts ir skaidrs un pabeigts.
GPS mikroshēma iestata FIX katru sekundi kopumā.
Gandrīz visas riteņbraukšanas vai āra GPS sistēmas ļauj šīm FIX izsekot (GPX) ierakstīšanas ātrumiem. Vai nu tie visi tiek ierakstīti, atlase notiek 1 reizi sekundē, vai arī GPS ņem 1 no N (piemēram, ik pēc 3 sekundēm), vai arī skaņošana tiek veikta no attāluma.
Katram FIX ir jānosaka atrašanās vieta (platums, garums, augstums, ātrums); attālums starp diviem FIX tiek iegūts, aprēķinot apļa loku (kas atrodas uz zemeslodes apkārtmēra 🌎), kas iet caur diviem secīgiem FIX. Kopējā skriešanas distance ir šo distances intervālu summa.
Būtībā visi GPS veic šo aprēķinu, lai iegūtu nobraukto attālumu, neņemot vērā augstumu, pēc tam tie integrē korekciju, lai ņemtu vērā augstumu. Līdzīgs aprēķins tiek veikts arī augstumam.
Tātad: jo vairāk ir FIX, jo vairāk ieraksts seko faktiskajam ceļam, bet jo vairāk tiks integrēta horizontālās un vertikālās pozīcijas kļūdas daļa.
Ilustrācija: zaļā krāsā ir reālais ceļš taisnā līnijā, lai vienkāršotu argumentāciju, sarkanā krāsā ir GPS FIX ar frekvenci 1 Hz ar pozīcijas nenoteiktību ap katru FIX: reālā pozīcija vienmēr ir šajā aplī, bet ne centrēta. , un zilā krāsā ir tulkojums uz GPX, ja tas tiek darīts ik pēc 3 sekundēm. Violeta krāsa norāda augstuma kļūdu, ko mēra ar GPS ([skatiet šo pamācību, lai to labotu] (/blog/altitude-gps-strava-inccurate).
Pozīcijas nenoteiktība ir mazāka par 4 m 95% laika ideālos uztveršanas apstākļos. Pirmā norāde ir tāda, ka starp diviem secīgiem FIX, ja nobīde ir mazāka par pozīcijas nenoteiktību, šī FIX reģistrētā nobīde satur lielu šīs nenoteiktības daļu: tā ir mērījumu troksnis.
Piemēram, ar ātrumu 20 km/h jūs katru sekundi pārvietojat 5,5 metrus; lai gan viss ir ideāli, jūsu GPS var izmērīt nobīdi 5,5 m +/- Xm, X vērtība būs no 0 līdz 4 m (4 m pozīcijas nenoteiktībai), tāpēc tas izvietos šo jauno FIX ar pozīciju no 1,5 m līdz 9,5 m no iepriekšējās. Sliktākajā gadījumā kļūda, aprēķinot šo nobrauktā attāluma paraugu, var sasniegt +/- 70%, savukārt GPS veiktspējas klase ir izcila!
Droši vien jau esat pamanījis, ka, braucot nemainīgā ātrumā līdzenumā un labos laikapstākļos, jūsu trases punkti nav vienmērīgi izvietoti: jo mazāks ātrums, jo vairāk tie atšķiras. Pie 100 km/h kļūdas ietekme tiek samazināta par 60%, savukārt pie 4 km/h gājēja ātrums sasniedz 400%, pietiek ar tūrista GPX trases novērošanu, lai redzētu, ka tā vienmēr ir ļoti "sarežģīts".
Sekojoši :
- jo lielāks ierakstīšanas ātrums,
- un jo mazāks ātrums,
- jo vairāk katra labojuma attālums un augstums būs kļūdains.
Ierakstot visus KOREKCIJAS savā GPX, vienas stundas vai 3600 ierakstu laikā esat uzkrājis 3600 reižu vairāk nekā horizontālā un vertikālā GPS kļūda, piemēram, samazinot frekvenci 3 reizes. būt vairāk nekā 1200 reizes.
👉 Vēl viens punkts: GPS vertikālā precizitāte nav augsta, pārāk augsta ieraksta frekvence šo atstarpi palielinās 😬.
Palielinoties ātrumam, pakāpeniski nobraucamais attālums starp diviem secīgiem FIX kļūst dominējošs attiecībā pret pozīcijas nenoteiktību. Atrašanās vietas nenoteiktība arvien mazāk ietekmēs kumulatīvos attālumus un augstumus starp visiem secīgajiem FIX, kas reģistrēti jūsu trasē, tas ir, kopējo attālumu un šī kursa vertikālo profilu.
Kā šīs nevēlamās sekas var novērst?
Sāksim, definējot mobilitātes ātruma klases:
- 🚶🚶♀Grupu pārgājieni, vidējais ātrums mazs, apmēram 3-4km/h jeb 1m/s.
- 🚶 Sporta ceļojuma režīmā vidējā ātruma klase ir no 5 līdz 7 km/h, tas ir, aptuveni 2 m/s.
- 🏃 Trail vai Running režīmā parastā ātruma klase ir no 7 līdz 15 km/h, tas ir aptuveni 3 m/s.
- 🚵 Ar kalnu velosipēdu varam uzņemt vidējo ātrumu no 12 līdz 20 km/h jeb aptuveni 4 m/s.
- 🚲 Braucot pa ceļu, ātrums ir lielāks no 5 līdz 12 m/s.
Ka pārgājieni tāpēc ir nepieciešams piešķirt ierakstu ar soli no 10 līdz 15 m, GPS neprecizitātes kļūda tiks ņemta vērā tikai 300 reižu stundā (aptuveni), nevis 3600, un pozīcijas kļūdas efekts, kas palielinās no maksimāli 4 m uz 1 m līdz maksimāli 4 m uz 15 m, tiks samazināts 16 reizes. Trase būs daudz gludāka un tīrāka, un mērījumu troksnis ir ņemts vērā. dalīts ar koeficientu 200! Uzgalis ik pēc 10-15 m neizdzēsīs šņorēs esošo piespraudes atjaunošanu, tikai būs nedaudz segmentētāks un mazāk trokšņains.
Ka takas Pieņemot vidējo ātrumu 11 km/h, ierakstot ar laika soli, kas mainās no 1 katrā sekundē uz 1 ik pēc 5 sekundēm, ierakstu skaits samazinās no 3600 līdz 720 stundā, un maksimālā (iespējamā) kļūda ir 4 m ik pēc 3 m. Kļūst par 4 m ik pēc 15 m (t.i., no 130% līdz 25%!). Kļūdu uzskaite pēc reģistrētās pēdas tiek samazināta aptuveni 25 reizes. Vienīgais trūkums ir tas, ka ceļi, kuriem ir liels izliekuma risks, ir nedaudz segmentēti. « Risks "**, jo, lai gan šī ir taka, ātrums līkumos neizbēgami samazināsies, un tāpēc divi secīgi FIX tuvosies, kas vājinās segmentācijas efektu.
kalnu riteņbraukšana atrodas krustojumā starp mazu ātrumu (<20 km/h) un vidēju ātrumu (> 20 km/h), ja trase ar lēnu profilu līdz ļoti (<15 km/h) lēna – biežums ir 5 s. ir labs kompromiss (ieskaitot Trail), ja tas ir XC tipa profils (>15 km/h), 3s turēšana šķiet labs kompromiss. Lielāka ātruma (DH) lietošanas profilam izvēlieties vienu vai divas sekundes kā rakstīšanas ātrumu.
Ātrumam 15 km/h trases ierakstīšanas frekvences izvēle no 1 līdz 3 sekundēm samazina GPS kļūdu uzskaiti aptuveni 10 reizes. Tā kā principā pagrieziena rādiuss ir saistīts ar ātrumu, precīza trajektorijas atjaunošana šaurās matadatas vai pagriezienos netiks apdraudēta.
Secinājums
Jaunākās GPS versijas, kas pieejamas āra aktivitātēm un riteņbraukšanai, nodrošina atrašanās vietas precizitāti, kas redzama raksta sākumā citētajā pētījumā.
Optimizējot ierakstīšanas ātrumu atbilstoši savam vidējam braukšanas ātrumam, jūs ievērojami samazināsiet GPX trases attāluma un augstuma kļūdu: jūsu trase būs vienmērīgāka un labi noturēsies uz sliedēm.
Demonstrācijas pamatā ir ideāli uzņemšanas apstākļi, kad šie uzņemšanas apstākļi pasliktinās 🌧 (mākoņi, nojume, ieleja, pilsēta). Pozīcijas nenoteiktība strauji palielinās, un tiks pastiprināta nevēlamā ietekme, ko rada augsts FIX ierakstīšanas ātrums ar mazu ātrumu.
Augšējā attēlā redzama bajonete, kas iet cauri atklātam laukam bez maskas, lai novērotu tikai FIX pārraides frekvences ietekmi GPX failā.
Šīs ir četras trases, kas ierakstītas taku (skriešanas) treniņa laikā ar ātrumu 10 km/h. Tās tika nejauši atlasītas visa gada garumā. FIX ielādē trīs ierakstus (trases) ik pēc 3 sekundēm un vienu FIX ik pēc 5 sekundēm.
Pirmais novērojums: trajektorijas atjaunošanās bajonetes caurbraukšanas laikā nepasliktinās, kas bija jāpierāda. Otrais novērojums: visas novērotās "nelielās" sānu novirzes ir "izvēlētajos" maršrutos pēc 3 sekundēm. Tas pats novērojums tiek iegūts, salīdzinot pēdas, kas reģistrētas 1 s un 5 s frekvencēs (šim ātruma diapazonam), trase, kas uzzīmēta ar FIX ar 5 sekunžu intervālu (šim ātruma diapazonam), ir tīrāka, kopējais attālums un augstums būs tuvāk patiesajai vērtībai.
Tāpēc uz kalnu velosipēda GPS pozīcijas ierakstīšanas ātrums tiks iestatīts no 2 s (DH) līdz 5 s (brauciens).
📸 ASO / Aurélien VIALATTE – Cristian Casal / TWS
