Kaip įrašyti švarius GPS takelius?
Jei kada nors atidžiai žiūrėjote į savo GPS, tikriausiai matėte, kad jis perkrautas konfigūracijos nustatymais. Taip pat galite nustebti, kai pirmą kartą žemėlapyje bandėte peržiūrėti paskutinį visų sugeneruotų „nestabilių“ taškų užfiksuotą takelį.
Keista, keista. Sakei keista?
Na, tai nėra taip keista, bet staiga tai daug pasako apie GPS gebėjimą tiksliai atkurti tikrovę.
Tiesą sakant, su GPS, kuri leidžia mums nustatyti duomenų registravimo dažnį, turėsime intuiciją pasirinkti greičiausią pavyzdį. Mes sakome sau: kuo daugiau taškų, tuo geriau!
Bet ar tikrai geras pasirinkimas, kad takas būtų kuo arčiau realybės? 🤔
Pažiūrėkime atidžiau, tai šiek tiek techninė (be integralų, nesijaudinkite...), ir mes būsime su jumis.
Paklaidos ribos įtaka
Skaitmeniniame pasaulyje kiekybinio įvertinimo sąvoka visada turi daugiau ar mažiau miglotą poveikį.
Ironiška, bet tai, kas gali atrodyti kaip geresnis pasirinkimas, būtent naudojant didesnį įrašymo dažnį takelių taškams, gali duoti priešingų rezultatų.
Apibrėžimas: FIX yra GPS galimybė apskaičiuoti padėtį (platumą, ilgumą, aukštį) iš palydovų.
[Posting Across the Atlantic After the Measurement Campaign] (https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/13658816.2015.1086924) rodo, kad palankiausiomis sąlygomis tai yra žydros spalvos. dangus 🌞 ir GPS išdėstyti horizonte 360 ° matymo lauke, ** FIX tikslumas yra 3,35 m 95% laiko,**
⚠️ Tiksliau, su 100 iš eilės atliekamų PAtaisymų jūsų GPS geografinę vietą nustato 0–3,35 m atstumu nuo tikrosios vietos 95 kartus ir 5 kartus lauke.
Vertikaliai paklaida laikoma 1,5 karto didesne už horizontalią paklaidą, todėl 95 atvejais iš 100 užfiksuotas aukštis bus +/- 5 m realaus aukščio esant optimalaus priėmimo sąlygoms, o tai dažnai sunku arti žemės .
Be to, įvairiose publikacijose matyti, kad priėmimas iš kelių žvaigždynų 🛰 (GPS + GLONASS + Galileo) nepagerina GPS horizontalaus tikslumo.
Kita vertus, GPS imtuvas, galintis interpretuoti kelių palydovų žvaigždynų signalą, turės šiuos patobulinimus:
- Sutrumpinkite pirmojo FIX veikimo trukmę, nes kuo daugiau palydovų, tuo didesnis bus jų imtuvas, kai jis bus paleistas,
- padėties nustatymo tikslumo gerinimas sudėtingomis priėmimo sąlygomis. Taip yra mieste (miesto kanjonuose), slėnio apačioje kalnuotose vietovėse arba miške.
Galite išbandyti su savo GPS: rezultatas aiškus ir baigtas.
GPS lustas nustato FIX iš viso kas sekundę.
Beveik visos dviračių ar lauko GPS sistemos leidžia reguliuoti šių FIX sekimo dažnį (GPX). Arba jie visi įrašomi, pasirenkamas 1 kartą per sekundę, arba GPS paima 1 iš N (pavyzdžiui, kas 3 sekundes), arba derinimas atliekamas per atstumą.
Kiekvienas FIX turi nustatyti padėtį (platuma, ilguma, aukštis virš jūros lygio, greitis); atstumas tarp dviejų FIX taškų gaunamas apskaičiuojant apskritimo (esančio Žemės rutulio perimetru 🌎), kuris eina per du iš eilės FIX, lanką. Bendras bėgimo atstumas yra šių atstumo intervalų suma.
Iš esmės visi GPS atlieka šį skaičiavimą, kad gautų nuvažiuotą atstumą neatsižvelgdami į aukštį, tada jie integruoja korekciją, kad būtų atsižvelgta į aukštį. Panašus skaičiavimas atliekamas ir dėl aukščio.
Taigi: kuo daugiau FIX, tuo labiau įrašas seka tikrąjį kelią, bet tuo labiau bus integruota horizontalios ir vertikalios padėties klaidų dalis.
Iliustracija: žalia spalva yra tikrasis kelias tiesioje linijoje, kad būtų supaprastintas samprotavimas, raudonai pažymėtas GPS FIX 1 Hz dažniu, o padėties neapibrėžtumas matuojamas aplink kiekvieną FIX: tikroji padėtis visada yra šiame apskritime, bet ne centre. , o mėlyna spalva yra vertimas į GPX, jei tai daroma kas 3 sekundes. Violetinė spalva nurodo aukščio paklaidą, išmatuotą GPS ([žr. šią pamoką, kad ją ištaisytumėte] (/blog/altitude-gps-strava-inccurate).
Padėties neapibrėžtis yra mažesnė nei 4 m 95 % laiko esant idealioms priėmimo sąlygoms. Pirmoji reikšmė yra ta, kad tarp dviejų nuoseklių FIX, jei poslinkis yra mažesnis už pozicijos neapibrėžtį, to FIX užregistruotame poslinkyje yra didelė to neapibrėžtumo dalis: tai yra matavimo triukšmas.
Pavyzdžiui, 20 km/h greičiu kas sekundę judate 5,5 metro; nors viskas yra tobula, jūsų GPS gali išmatuoti 5,5 m +/- Xm poslinkį, X reikšmė bus nuo 0 iki 4 m (esant 4 m padėties neapibrėžčiai), todėl šis naujasis FIX bus nustatytas nuo 1,5 m iki 9,5 m. 70 m nuo ankstesnio. Blogiausiu atveju paklaida skaičiuojant šią nuvažiuoto atstumo imtį gali siekti +/- XNUMX%, o GPS veikimo klasė puiki!
Tikriausiai jau pastebėjote, kad esant pastoviam greičiui lygumoje ir esant geram orui jūsų trasos taškai išsidėstę netolygiai: kuo mažesnis greitis, tuo labiau jie skiriasi. Važiuojant 100 km/val., klaidos poveikis sumažėja 60%, o važiuojant 4 km/h pėsčiojo greitis siekia 400%, užtenka stebėti turisto GPX trasą, kad pamatytumėte, kad ji visada labai „sudėtinga“.
Vadinasi:
- kuo didesnis įrašymo greitis,
- ir kuo mažesnis greitis,
- tuo labiau kiekvieno pataisymo atstumas ir aukštis bus klaidingi.
Įrašydami visas KOREKCIJAS į savo GPX, per vieną valandą arba 3600 įrašų sukaupėte 3600 kartų daugiau nei horizontalioji ir vertikalioji GPS klaida, pavyzdžiui, sumažindami dažnį 3 kartus. būti daugiau nei 1200 kartų.
👉 Kitas momentas: GPS vertikalus tikslumas mažas, per didelis įrašymo dažnis padidins šį tarpą 😬.
Didėjant greičiui, palaipsniui atstumas, nuvažiuotas tarp dviejų iš eilės FIX, tampa vyraujantis, palyginti su padėties neapibrėžtumu. Sukauptus atstumus ir aukščius tarp visų iš eilės jūsų trasoje įrašytų FIX, ty bendrą atstumą ir vertikalųjį tos trasos profilį, vis mažiau paveiks vietos neapibrėžtumas.
Kaip galima išvengti šių nepageidaujamų padarinių?
Pradėkime nuo mobilumo greičio klasių apibrėžimo:
- 🚶🚶♀Grupiniai žygiai, vidutinis greitis mažas apie 3-4 km/h arba 1 m/s.
- 🚶 Sportinės kelionės režimu vidutinė greičio klasė yra nuo 5 iki 7 km/h, tai yra apie 2 m/s.
- 🏃 Trail arba Running režimuose normali greičio klasė yra nuo 7 iki 15 km/h, tai yra apie 3 m/s.
- 🚵 Kalnų dviračiu galime važiuoti vidutiniu greičiu nuo 12 iki 20 km/h, arba apie 4 m/s.
- 🚲 Važiuojant keliu greitis didesnis nuo 5 iki 12 m/s.
Kad žygiai todėl reikia priskirti įrašą 10–15 m žingsniais, į GPS netikslumo paklaidą bus atsižvelgta tik 300 kartų per valandą (apytiksliai), o ne 3600, o padėties paklaidos efektas, kuris didėja nuo a. ne daugiau kaip 4 m per 1 m iki ne daugiau kaip 4 m per 15 m, bus sumažintas 16 kartų. Trasa bus daug lygesnė ir švaresnė, atsižvelgta į matavimo triukšmą. padalintas iš koeficiento 200! Antgalis kas 10-15 m neištrins raištelių smeigtukų atstatymo, tik bus šiek tiek labiau segmentuotas ir mažiau triukšmingas.
Kad takai Darant prielaidą, kad vidutinis greitis yra 11 km/h, įrašant laiko žingsniu, kuris keičiasi nuo 1 kas sekundę iki 1 kas 5 sekundes, įrašų skaičius sumažėja nuo 3600 iki 720 per valandą, o didžiausia (galima) paklaida yra 4 m kas 3 m Kas 4 m tampa 15 m (t. y. nuo 130% iki 25%!). Klaidų apskaita pagal įrašytą pėdsaką sumažėja apie 25 kartus. Vienintelis trūkumas yra tas, kad keliai, kuriems gresia didelis kreivumas, yra šiek tiek segmentuoti. « Rizika "**, nes nors tai yra takas, greitis vingiuose neišvengiamai sumažės, todėl du iš eilės FIX priartės, o tai susilpnins segmentavimo efektą.
kalnų dviračiais yra mažo (<20 km/h) ir vidutinio greičio (> 20 km/h) sankryžoje, lėto profilio trasoje iki labai (<15 km/h) lėto – dažnis yra 5 s. yra geras kompromisas (įskaitant Trail), jei tai XC tipo profilis (>15 km/h), 3s išlaikymas atrodo geras kompromisas. Jei norite didesnio greičio (DH) naudojimo profilio, kaip rašymo greitį pasirinkite vieną arba dvi sekundes.
Važiuojant 15 km/h greičiu, pasirinkus maršruto įrašymo dažnį nuo 1 iki 3 s, GPS klaidų apskaita sumažėja apie 10 kartų. Kadangi iš principo posūkio spindulys yra susijęs su greičiu, tiksli trajektorijos atkūrimas siauruose plaukuose ar posūkiuose nebus pažeistas.
išvada
Naujausios GPS versijos, skirtos veiklai lauke ir važiavimui dviračiu, suteikia vietos tikslumą, kaip matyti iš straipsnio pradžioje cituojamo tyrimo.
Optimizuodami įrašymo greitį pagal vidutinį važiavimo greitį, žymiai sumažinsite savo GPX trasos atstumo ir aukščio paklaidą: jūsų trasa bus sklandesnė ir gerai laikysis takeliuose.
Demonstracija paremta idealiomis priėmimo sąlygomis, kai šios priėmimo sąlygos pablogėja 🌧 (debesys, lajos, slėnis, miestas). Padėties neapibrėžtumas sparčiai didėja, o nepageidaujamas didelio FIX įrašymo greičio mažu greičiu poveikis bus sustiprintas.
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytas durtuvas, einantis per atvirą lauką be kaukės, kad būtų galima stebėti tik FIX perdavimo dažnio poveikį GPX faile.
Tai keturios trasos, įrašytos per trail (bėgimo) treniruotę 10 km/h greičiu, buvo atrinktos atsitiktine tvarka ištisus metus. FIX įkelia tris įrašus (pėdsakus) kas 3 sekundes ir vieną FIX kas 5 sekundes.
Pirmas pastebėjimas: trajektorijos atkūrimas praeinant durtuvu nepablogėja, ką reikėjo įrodyti. Antras pastebėjimas: visi pastebėti "maži" šoniniai nuokrypiai yra "pasirinktuose" keliuose po 3 sekundžių. Tas pats pastebėjimas gaunamas lyginant pėdsakus, užfiksuotus 1 s ir 5 s dažniais (šiam greičio diapazonui), trasa, nubraižyta naudojant FIX 5 sekundžių atstumu (šiam greičio diapazonui), yra švaresnė, bendras atstumas ir aukštis virš jūros lygio bus arčiau tikrosios vertės.
Todėl važiuojant kalnų dviračiu GPS padėties įrašymo greitis bus nustatytas nuo 2 s (DH) iki 5 s (važiuojant).
📸 ASO / Aurélien VIALATTE – Cristian Casal / TWS
