Bagaimana cara merekam trek GPS yang bersih?
Jika Anda pernah melihat lebih dekat pada GPS Anda, Anda pasti melihat bahwa itu berantakan dengan pengaturan konfigurasi. Anda juga mungkin terkejut saat pertama kali mencoba melihat di peta jalur terakhir yang direkam oleh semua titik "tidak stabil" yang dihasilkan.
Aneh, aneh. Apakah Anda mengatakan aneh?
Yah, itu tidak terlalu aneh, tapi tiba-tiba ia mengatakan banyak tentang kemampuan GPS untuk secara akurat mereproduksi kenyataan.
Bahkan, dengan GPS, yang memungkinkan kita untuk mengatur frekuensi pencatatan data, kita akan memiliki intuisi untuk memilih sampel tercepat. Kami memberi tahu diri kami sendiri: semakin banyak poin, semakin baik!
Tetapi apakah itu benar-benar pilihan yang baik untuk mendapatkan jejak sedekat mungkin dengan kenyataan? 🤔
Mari kita lihat lebih dekat, ini sedikit teknis (tidak ada integral, jangan khawatir ...), dan kami akan bersama Anda.
Pengaruh margin of error
Di dunia digital, konsep kuantifikasi selalu memiliki dampak yang kurang lebih kabur.
Ironisnya, apa yang mungkin tampak seperti pilihan yang lebih baik, yaitu menggunakan tingkat perekaman yang lebih tinggi untuk titik lintasan, dapat menjadi kontraproduktif.
Definisi: FIX adalah kemampuan GPS untuk menghitung posisi (lintang, bujur, ketinggian) dari satelit.
[Memposting di Seluruh Atlantik Setelah Kampanye Pengukuran] (https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/13658816.2015.1086924) menyatakan bahwa di bawah kondisi penerimaan yang paling menguntungkan warnanya biru biru. langit dan GPS diposisikan di cakrawala bidang pandang 360 °, ** Akurasi FIX adalah 3,35 m 95% dari waktu, **
⚠️ Secara khusus, dengan 100 PERBAIKAN berturut-turut, GPS Anda menempatkan Anda secara geolokasi antara 0 dan 3,35 m dari lokasi Anda yang sebenarnya sebanyak 95 kali dan 5 kali di luar.
Secara vertikal, kesalahan dianggap 1,5 kali lebih besar dari kesalahan horizontal, jadi dalam 95 kasus dari 100 ketinggian yang tercatat akan menjadi +/- 5 m dari ketinggian sebenarnya dalam kondisi penerimaan optimal, yang seringkali sulit dilakukan di dekat tanah. .
Selain itu, berbagai publikasi yang tersedia menunjukkan bahwa penerimaan dari beberapa konstelasi (GPS + GLONASS + Galileo) tidak meningkatkan akurasi GPS horizontal.
Di sisi lain, penerima GPS yang mampu menafsirkan sinyal dari beberapa konstelasi satelit akan memiliki peningkatan berikut:
- Mengurangi durasi FIX pertama, karena semakin banyak satelit yang ada, semakin besar receiver mereka setelah diluncurkan,
- meningkatkan akurasi pemosisian dalam kondisi penerimaan yang sulit. Hal ini terjadi di kota (urban canyons), di dasar lembah di daerah pegunungan atau di hutan.
Anda dapat mencobanya dengan GPS Anda: hasilnya jelas dan selesai.
Chip GPS menetapkan FIX setiap detik secara bersamaan.
Hampir semua sistem GPS bersepeda atau outdoor memungkinkan FIX untuk melacak (GPX) tingkat perekaman ini. Entah semuanya direkam, pemilihannya 1 kali per detik, atau GPS mengambil 1 dari N (misalnya, setiap 3 detik), atau penyetelan dilakukan dari jarak jauh.
Setiap FIX adalah untuk menentukan posisi (lintang, bujur, ketinggian, kecepatan); jarak antara dua FIX diperoleh dengan menghitung busur lingkaran (terletak di keliling dunia 🌎) yang melewati dua FIX berturut-turut. Total jarak lari adalah jumlah dari interval jarak ini.
Pada dasarnya, semua GPS melakukan perhitungan ini untuk mendapatkan jarak yang ditempuh tanpa memperhitungkan ketinggian, kemudian mereka mengintegrasikan koreksi untuk memperhitungkan ketinggian. Perhitungan serupa dilakukan untuk ketinggian.
Jadi: semakin banyak FIX ada, semakin banyak catatan mengikuti jalur sebenarnya, tetapi semakin banyak bagian kesalahan posisi horizontal dan vertikal akan terintegrasi.
Ilustrasi: dalam warna hijau adalah jalur nyata dalam garis lurus untuk menyederhanakan penalaran, dalam warna merah adalah GPS FIX pada 1 Hz dengan ketidakpastian posisi terwujud di sekitar setiap FIX: posisi sebenarnya selalu dalam lingkaran ini, tetapi tidak terpusat. , dan warna biru adalah terjemahan ke GPX jika dilakukan setiap 3 detik. Ungu menunjukkan kesalahan ketinggian yang diukur dengan GPS ([lihat tutorial ini untuk memperbaikinya] (/blog/altitude-gps-strava-inaccurate).
Ketidakpastian posisi kurang dari 4 m 95% dari waktu di bawah kondisi penerimaan yang ideal. Implikasi pertama adalah bahwa antara dua FIX yang berurutan, jika offset kurang dari ketidakpastian posisi, offset yang direkam oleh FIX tersebut mengandung sebagian besar ketidakpastian itu: pengukuran kebisingan.
Misalnya, pada kecepatan 20 km / jam, Anda bergerak 5,5 meter setiap detik; meskipun semuanya sempurna, GPS Anda dapat mengukur offset 5,5m +/- Xm, nilai X akan berada di antara 0 dan 4m (untuk ketidakpastian posisi 4m), jadi ini akan menempatkan FIX baru ini dengan posisi antara 1,5m dan 9,5 m dari yang sebelumnya. Dalam kasus terburuk, kesalahan dalam menghitung sampel jarak tempuh ini dapat mencapai +/- 70%, sedangkan kelas kinerja GPS sangat baik!
Anda mungkin telah memperhatikan bahwa pada kecepatan konstan di dataran dan dalam cuaca yang baik, jarak titik-titik lintasan Anda tidak merata: semakin rendah kecepatannya, semakin menyimpang. Pada kecepatan 100 km/jam, dampak kesalahan berkurang hingga 60%, dan pada kecepatan 4 km/jam, kecepatan pejalan kaki mencapai 400%, cukup mengamati jalur GPX turis, hanya untuk melihat bahwa itu selalu sangat “rumit”.
Akibatnya :
- semakin tinggi tingkat perekaman,
- dan semakin rendah kecepatannya,
- semakin jauh jarak dan tinggi setiap fix akan salah.
Dengan merekam semua KOREKSI ke dalam GPX Anda, dalam satu jam atau 3600 catatan Anda telah mengumpulkan 3600 kali kesalahan GPS horizontal dan vertikal, misalnya dengan mengurangi frekuensi sebanyak 3 kali. menjadi lebih dari 1200 kali.
Satu hal lagi: akurasi GPS vertikal tidak tinggi, frekuensi perekaman yang terlalu tinggi akan meningkatkan celah ini .
Saat kecepatan meningkat, secara bertahap jarak yang ditempuh antara dua FIX yang berurutan menjadi dominan dalam kaitannya dengan ketidakpastian posisi. Jarak dan ketinggian kumulatif antara semua FIX berurutan yang direkam di trek Anda, yaitu, jarak total dan profil vertikal lintasan itu, akan semakin sedikit dipengaruhi oleh ketidakpastian lokasi.
Bagaimana efek yang tidak diinginkan ini dapat dilawan?
Mari kita mulai dengan mendefinisikan kelas kecepatan untuk mobilitas:
- Group mendaki, kecepatan rata-rata rendah, sekitar 3-4 km / jam atau 1 m / s.
- Dalam mode perjalanan olahraga, kelas kecepatan rata-rata adalah 5 hingga 7 km / jam, yaitu sekitar 2 m / s.
- Dalam mode Trail atau Running, kelas kecepatan normal adalah antara 7 dan 15 km / jam, yaitu sekitar 3 m / s.
- Pada sepeda gunung, kita dapat menempuh kecepatan rata-rata 12 hingga 20 km / jam, atau sekitar 4 m / s.
- Saat mengemudi di jalan raya, kecepatannya lebih tinggi dari 5 hingga 12 m / s.
Bahwa mendaki oleh karena itu, perlu untuk menetapkan rekaman dalam peningkatan 10 hingga 15 m, kesalahan ketidakakuratan GPS hanya akan diperhitungkan 300 kali per jam (kurang-lebih) alih-alih 3600, dan efek kesalahan posisi, yang meningkat dari a maksimum 4 m per 1 m hingga maksimum 4 m per 15 m, akan dikurangi 16 kali. Trek akan jauh lebih halus dan bersih, dan kebisingan pengukuran diperhitungkan. dibagi dengan faktor 200! Ujung setiap 10-15 m tidak akan menghapus pemulihan pin di tali, itu hanya akan sedikit lebih tersegmentasi dan tidak terlalu berisik.
Bahwa jalan setapak Dengan asumsi kecepatan rata-rata 11 km / jam, perekaman dengan langkah waktu yang berubah dari 1 setiap detik menjadi 1 setiap 5 detik mengurangi jumlah perekaman dari 3600 menjadi 720 per jam, dan kesalahan maksimum (mungkin) adalah 4 m setiap 3 m. Menjadi 4 m setiap 15 m (yaitu dari 130% menjadi 25%!). Perhitungan kesalahan oleh jejak yang direkam berkurang sekitar 25 kali. Satu-satunya kelemahan adalah bahwa jalur dengan risiko kelengkungan yang parah sedikit tersegmentasi. « Risiko "**, karena meskipun ini adalah jejak, kecepatan di tikungan pasti akan turun, dan oleh karena itu dua FIX berturut-turut akan mendekat, yang akan melemahkan efek segmentasi.
bersepeda gunung berada di persimpangan antara kecepatan rendah (<20 km/jam) dan kecepatan sedang (> 20 km/jam), dalam kasus trek dengan profil lambat hingga sangat lambat (<15 km/jam) – frekuensinya adalah 5 S. adalah kompromi yang bagus (termasuk Trail), jika itu adalah profil tipe XC (>15 km/jam), mempertahankan 3 detik sepertinya merupakan kompromi yang bagus. Untuk profil penggunaan kecepatan (DH) yang lebih tinggi, pilih satu atau dua detik sebagai kecepatan tulis.
Untuk kecepatan 15 km / jam, pilihan frekuensi perekaman trek dari 1 hingga 3 detik mengurangi penghitungan kesalahan GPS sekitar 10 kali. Karena, pada prinsipnya, radius belok terkait dengan kecepatan, pemulihan lintasan yang akurat di tikungan atau tikungan sempit tidak akan terganggu.
Kesimpulan
Versi terbaru GPS yang tersedia untuk aktivitas di luar ruangan dan bersepeda memberikan akurasi lokasi yang terlihat dalam penelitian yang dikutip di awal artikel.
Dengan mengoptimalkan tingkat perekaman ke kecepatan mengemudi rata-rata Anda, Anda akan secara signifikan mengurangi jarak dan kesalahan ketinggian trek GPX Anda: trek Anda akan lebih halus dan akan bertahan dengan baik di trek.
Demonstrasi didasarkan pada kondisi penerimaan yang ideal ketika kondisi penerimaan ini memburuk (awan, kanopi, lembah, kota). Ketidakpastian posisi meningkat dengan cepat, dan efek yang tidak diinginkan dari tingkat perekaman FIX tinggi pada kecepatan rendah akan diperkuat.
Gambar di atas menunjukkan bayonet yang melewati lapangan terbuka tanpa topeng untuk mengamati hanya efek frekuensi transmisi FIX dalam file GPX.
Ini adalah empat trek yang direkam selama sesi latihan trail (lari) dengan kecepatan 10 km / jam yang dipilih secara acak sepanjang tahun. Tiga catatan (jejak) dimuat oleh FIX setiap 3 detik dan satu FIX setiap 5 detik.
Pengamatan pertama: pemulihan lintasan selama perjalanan bayonet tidak memburuk, yang harus ditunjukkan. Pengamatan kedua: semua penyimpangan lateral "kecil" yang diamati muncul pada jalur "terpilih" setelah 3 detik. Pengamatan yang sama diperoleh ketika membandingkan jejak yang direkam pada frekuensi 1 s dan 5 s (untuk rentang kecepatan ini), lintasan yang diplot dengan FIX berjarak 5 detik (untuk rentang kecepatan ini) lebih bersih, total jarak dan ketinggian akan menjadi mendekati nilai sebenarnya.
Oleh karena itu, pada sepeda gunung, tingkat perekaman posisi GPS akan diatur antara 2 d (DH) dan 5 d (berkendara).
📸 ASO / Aurélien VIALATTE – Cristian Casal / TWS
