Како да снимате чисти GPS траки?
содржина
Ако некогаш сте го погледнале внимателно вашиот GPS, сигурно сте виделе дека е преполн со поставки за конфигурација. Можеби ќе бидете изненадени кога првпат ќе се обидете да ја видите на картата последната песна снимена од сите генерирани „нестабилни“ точки.
Чудно, чудно. Рековте чудно?
Па, тоа и не е толку чудно, но одеднаш кажува многу за способноста на GPS прецизно да ја репродуцира реалноста.
Всушност, со GPS, кој ни овозможува да ја поставиме фреквенцијата на евидентирање податоци, ќе имаме интуиција да го избереме најбрзиот примерок. Си велиме: колку повеќе поени, толку подобро!
Но, дали е навистина добар избор да се добие патека што е можно поблиску до реалноста? 🤔
Ајде да погледнеме подетално, тоа е малку технички (без интеграли, не грижете се ...), и ние ќе бидеме со вас.
Влијание на маргината на грешка
Во дигиталниот свет, концептот на квантификација секогаш има повеќе или помалку нејасно влијание.
Иронично, она што може да изгледа како подобар избор, имено користењето на повисока стапка на снимање за точките на патеката, може да биде контрапродуктивно.
Дефиниција: FIX е способноста на GPS да пресметува позиција (широчина, должина, надморска височина) од сателити.
[Posting Across the Atlantic After the Measurement Campaign] (https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/13658816.2015.1086924) наведува дека во најповолни услови за прием е азурно сино. небо 🌞 и GPS позиционирани во хоризонтот 360 ° видно поле, ** Точноста на ФИКС е 3,35 m 95% од времето**
⚠️ Поточно, со 100 последователни ПОПРАВУВАЊА, вашиот GPS ве лоцира на оддалеченост од 0 до 3,35 метри од вашата вистинска локација 95 пати и 5 пати надвор.
Вертикално, грешката се смета за 1,5 пати поголема од хоризонталната грешка, затоа, во 95 случаи од 100, забележаната висина ќе биде +/- 5 m од вистинската висина во услови на оптимален прием, што често е тешко во близина на на земјата.
Дополнително, различните достапни публикации покажуваат дека приемот од повеќе соѕвездија 🛰 (GPS + GLONASS + Galileo) не ја подобрува хоризонталната GPS точност.
Од друга страна, GPS приемник способен да го толкува сигналот на неколку соѕвездија на сателити ќе ги има следните подобрувања:
- Намалување на времетраењето на првиот FIX, бидејќи колку повеќе сателити има, толку ќе биде поголем нивниот приемник штом ќе биде лансиран,
- подобрување на точноста на позиционирањето во тешки услови на прием. Така е во градот (урбаните кањони), на дното на долината во планинските предели или во шумата.
Можете да го пробате со вашиот GPS: резултатот е јасен и завршен.
ГПС-чипот целосно поставува FIX секоја секунда.
Речиси сите GPS системи за возење велосипед или на отворено им овозможуваат на овие FIX да ги следат стапките на снимање (GPX). Или сите се снимени, изборот е 1 пат во секунда, или GPS-от зема 1 од N (на пример, на секои 3 секунди), или подесувањето се врши од далечина.
Секој FIX треба да ја одреди позицијата (широчина, должина, надморска височина, брзина); растојанието помеѓу две ПОПРАВИ се добива со пресметување на лакот на кругот (кој се наоѓа на обемот на земјината топка 🌎) кој минува низ две последователни ПОПРАВИ. Вкупното растојание на трчање е збирот на овие интервали на растојание.
Во основа, сите GPS ја прават оваа пресметка за да го добијат поминатото растојание без да ја земат предвид надморската височина, а потоа ја интегрираат корекцијата за да ја земат предвид висината. Слична пресметка се прави и за висината.
Значи: колку повеќе има FIX, толку повеќе записот ја следи вистинската патека, но толку повеќе ќе се интегрира делот за грешка во хоризонталната и вертикалната положба.
Илустрација: зелено е вистинската патека во права линија за да се поедностави расудувањето, црвено е GPS FIX на 1 Hz со несигурност на позицијата материјализирана околу секој FIX: вистинската позиција е секогаш во овој круг, но не и центрирано. , а сино е преводот во GPX ако се прави на секои 3 секунди. Виолетова означува грешка во височината мерена со GPS ([погледнете го ова упатство за да ја поправите] (/blog/altitude-gps-strava-inaccurate).
Несигурноста на положбата е помала од 4 m 95% од времето при идеални услови за прием. Првата импликација е дека помеѓу две последователни FIX, ако поместувањето е помало од несигурноста на позицијата, поместувањето снимено од тој FIX содржи голем дел од таа несигурност: тоа е мерна бучава.
На пример, со брзина од 20 km/h, се движите 5,5 метри секоја секунда; иако сè е совршено, вашиот GPS може да измери поместување од 5,5 m +/- Xm, вредноста на X ќе биде помеѓу 0 и 4 m (за несигурност на позиција од 4 m), така што ќе го постави овој нов FIX со позиција помеѓу 1,5 m и 9,5 m од претходната. Во најлош случај, грешката при пресметувањето на овој примерок од поминатото растојание може да достигне +/- 70%, додека класата на перформанси на GPS е одлична!
Веројатно веќе сте забележале дека при постојана брзина на рамнина и при добро време, точките на вашата патека не се рамномерно распоредени: колку е помала брзината, толку повеќе се разминуваат. При 100 km/h ударот на грешката се намалува за 60%, а при 4 km/h брзината на пешакот достигнува 400%, доволно е да се набљудува GPX патеката на туристот, само за да се види дека секогаш е многу „сложена“.
Следствено:
- колку е поголема стапката на снимање,
- и колку е помала брзината,
- толку повеќе растојанието и висината на секоја поправка ќе бидат погрешни.
Со снимање на сите КОРЕКЦИИ во вашиот GPX, во рок од еден час или 3600 записи сте акумулирале 3600 пати поголема од хоризонталната и вертикалната ГПС грешка, на пример, со намалување на фреквенцијата за 3 пати. да биде над 1200 пати.
👉 Уште една точка: вертикалната прецизност на GPS не е висока, превисоката фреквенција на снимање ќе ја зголеми оваа празнина 😬.
Како што се зголемува брзината, постепено растојанието поминато помеѓу два последователни FIX станува доминантно во однос на несигурноста на положбата. Кумулативните растојанија и височини помеѓу сите последователни FIX снимени на вашата патека, односно вкупното растојание и вертикалниот профил на таа патека, сè помалку ќе бидат засегнати од несигурноста на локацијата.
Како може да се спротивстави на овие несакани ефекти?
Да почнеме со дефинирање на класите на брзина за мобилност:
- 🚶🚶♀Групни планинарења, просечната брзина е мала, околу 3-4 km/h или 1 m/s.
- 🚶 Во режим на спортско патување, просечната класа на брзина е од 5 до 7 км на час, односно околу 2 м/с.
- 🏃 Во режимите Trail или Running, нормалната класа на брзина е помеѓу 7 и 15 km/h, што е околу 3 m/s.
- 🚵 На планински велосипед, можеме да извозиме просечна брзина од 12 до 20 km/h, или околу 4 m/s.
- 🚲 При возење на пат, брзината е поголема од 5 до 12 m/s.
Дека пешачење затоа, неопходно е да се додели снимање во чекори од 10 до 15 m, грешката за неточност на GPS ќе се земе предвид само 300 пати на час (приближно) наместо 3600, а ефектот на грешката на позицијата, која се зголемува од максимум 4 m на 1 m до максимум 4 m на 15 m, ќе се намали 16 пати. Патеката ќе биде многу помазна и почиста, а во предвид е земена и бучавата од мерењето. поделено со фактор 200! Врвот на секои 10-15 m нема да ја избрише реставрацијата на игличките во врвките, само ќе биде малку посегментиран и помалку бучен.
Дека патеки Претпоставувајќи просечна брзина од 11 km/h, снимањето со временски чекор кој се менува од 1 секоја секунда до 1 на секои 5 секунди го намалува бројот на снимања од 3600 на 720 на час, а максималната (можна) грешка е 4 m на секои 3 m Станува 4 m на секои 15 m (т.е. од 130% до 25%!). Сметководството на грешката според снимената трага е намалено за околу 25 пати. Единствениот недостаток е тоа што патеките со ризик од сериозно искривување се малку сегментирани. « Ризик „**, бидејќи иако се работи за патека, брзината на кривините неизбежно ќе падне и затоа ќе се приближат два последователни ФИКС, што ќе го ослаби ефектот на сегментација.
планински велосипедизам е на раскрсницата помеѓу мали брзини (<20 km/h) и средни брзини (> 20 km/h), во случај на патека со бавен профил до многу (<15 km/h) бавна – фреквенцијата е 5 с. е добар компромис (вклучувајќи го и Trail), ако е профил од типот XC (>15 km/h), одржувањето на 3s изгледа како добар компромис. За профил на користење со поголема брзина (DH), изберете една или две секунди како брзина на запишување.
За брзина од 15 km/h, изборот на фреквенцијата на снимање на патеката од 1 до 3 s го намалува сметководството на ГПС грешката за околу 10 пати. Бидејќи, во принцип, радиусот на вртење е поврзан со брзината, прецизното обновување на траекторијата во тесните шноли или свиоци нема да биде загрозено.
Заклучок
Најновите верзии на GPS достапни за активности на отворено и возење велосипед ја обезбедуваат точноста на локацијата видена во студијата цитирана на почетокот на статијата.
Со оптимизирање на брзината на снимање на вашата просечна брзина на возење, значително ќе ја намалите грешката на растојанието и висината на вашата патека GPX: вашата патека ќе биде помазна и добро ќе се држи на патеките.
Демонстрацијата се заснова на идеални услови за прием кога овие услови за прием се влошуваат 🌧 (облаци, крошна, долина, град). Несигурноста на позицијата брзо се зголемува, а несаканите ефекти од високата стапка на снимање FIX при мала брзина ќе се засилат.
Сликата погоре покажува бајонет кој минува низ отворено поле без маска за да го набљудува само ефектот на фреквенцијата на пренос FIX во датотеката GPX.
Ова се четири патеки снимени за време на тренинг сесија на патека (трчање) со брзина од 10 км на час. Тие беа избрани по случаен избор во текот на годината. Три записи (траги) се вчитуваат од FIX на секои 3 секунди и еден FIX на секои 5 секунди.
Прво набљудување: обновувањето на траекторијата за време на минувањето на бајонетот не се влошува, што требаше да се докаже. Второ набљудување: сите забележани „мали“ странични отстапувања се присутни на „одбраните“ патеки по 3 секунди. Истата опсервација се добива кога се споредуваат трагите снимени на фреквенции од 1 s и 5 s (за овој опсег на брзина), патеката нацртана со FIX на растојание од 5 секунди (за овој опсег на брзина) е почиста, вкупното растојание и надморска височина ќе бидат поблиску до вистинската вредност.
Затоа, на планински велосипед, стапката на снимање на позицијата GPS ќе биде поставена помеѓу 2 секунди (DH) и 5 секунди (возење).
📸 ASO / Aurélien VIALATTE – Cristian Casal / TWS
