Як запісваць чыстыя GPS-трэкі?
Калі вы калі-небудзь уважліва глядзелі на свой GPS, вы, мусіць, бачылі, што ён забіты наладамі канфігурацыі. Вы таксама маглі быць здзіўлены, калі ўпершыню паспрабавалі прагледзець на карце апошні трэк, запісаны ўсімі згенераванымі "няўстойлівымі" кропкамі.
Дзіўна, дзіўна. Вы сказалі дзіўна?
Што ж, гэта не так ужо і дзіўна, але раптам гэта шматлікае кажа аб здольнасці GPS сапраўды прайграваць рэальнасць.
Фактычна, з GPS, які дазваляе ўсталёўваць частату запісу даных, у нас будзе інтуіцыя, каб выбраць самую хуткую выбарку. Мы гаворым сабе: чым больш ачкоў, тым лепш!
Але ці сапраўды гэта добры выбар - атрымаць след, максімальна набліжаны да рэальнасці? 🤔
Давайце разгледзім падрабязней, гэта крыху тэхнічна (інтэгралаў няма, не хвалюйцеся…), і мы будзем з вамі.
Уплыў дапушчальнай хібнасці
У лічбавым свеце паняцце колькаснай адзнакі заўсёды мае больш ці меней расплывістае ўздзеянне.
Як ні дзіўна, тое, што можа здацца лепшым выбарам, а менавіта выкарыстанне больш высокай частаты запісу кропак трэка, можа быць контрпрадуктыўным.
Азначэнне: FIX - гэта здольнасць GPS вылічаць становішча (шырыню, даўгату, вышыню) па спадарожнікам.
У [публікацыі праз Атлантыку пасля кампаніі па вымярэннях] (https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/13658816.2015.1086924) указваецца, што пры найбольш спрыяльных умовах прыёму гэта блакітна-сіні колер. неба 🌞 і GPS, размешчаныя ў поле зроку гарызонту на 360 °, ** дакладнасць FIX складае 3,35 м у 95% выпадкаў**
⚠️ Канкрэтна, з дапамогай 100 паслядоўных FIX, ваш GPS геолокаирует вас на адлегласці ад 0 да 3,35 м ад вашага рэальнага месцазнаходжання 95 разоў і 5 разоў - за межамі.
Па вертыкалі лічыцца, што памылка ў 1,5 разы больш гарызантальнай памылкі, таму ў 95 выпадках са 100 запісаная вышыня будзе +/- 5 м ад рэальнай вышыні ва ўмовах аптымальнага прыёму, што часта бывае цяжка паблізу зямлі.
Акрамя таго, розныя даступныя публікацыі паказваюць, што прыём ад некалькіх сузор'яў 🛰 (GPS + ГЛОНАСС + Galileo) не паляпшае гарызантальную дакладнасць GPS.
З іншага боку, прымач GPS, здольны інтэрпрэтаваць сігнал некалькіх сузор'яў спадарожнікаў, будзе мець наступныя паляпшэнні:
- Памяншэнне працягласці першага FIX, таму што чым больш колькасць спадарожнікаў, тым больш будзе іх прымач, як толькі ён будзе запушчаны,
- павышэнне дакладнасці вызначэння месцазнаходжання ў складаных умовах прыёму. Так ідзе справу ў горадзе (гарадскія каньёны), на дне даліны ў горных раёнах або ў лесе.
Вы можаце паспрабаваць гэта з дапамогай свайго GPS: вынік ясны і скончаны.
Чып GPS устанаўлівае ВЫПРАВАННЕ кожную секунду ў цэлым.
Практычна ўсе веласіпедныя або вонкавыя GPS дазваляюць рэгуляваць частату запісу гэтых FIX у трэк (GPX). Або ўсе яны запісваюцца, выбар 1 раз у секунду, альбо GPS бярэ 1 з N (напрыклад, кожныя 3 секунды), альбо настройка выконваецца на адлегласці.
Кожны FIX заключаецца ў вызначэнні пазіцыі (шырыня, даўгата, вышыня, хуткасць); адлегласць паміж двума FIX атрымліваецца шляхам вылічэння дугі акружнасці (размешчанай на акружнасці зямнога шара 🌎), якая праходзіць праз два паслядоўных FIX. Агульная дыстанцыя забегу - гэта сума гэтых інтэрвалаў адлегласцяў.
У прынцыпе, усе GPS робяць гэты разлік для атрымання пройдзенай адлегласці без уліку вышыні, затым яны інтэгруюць папраўку для ўліку вышыні. Аналагічны разлік робіцца для вышыні.
Такім чынам: чым больш FIX ёсць, тым больш запіс варта па фактычным шляху, але тым больш будзе інтэграваная частка памылкі гарызантальнага і вертыкальнага становішча.
Ілюстрацыя: зялёным колерам рэальны шлях па прамой лініі для спрашчэння разваг, чырвоным – ВЫПРАЎЛЕННЕ GPS на частаце 1 Гц з матэрыялізацыяй нявызначанасці становішча вакол кожнага ВЫПРАВАННЯ: рэальнае становішча заўсёды знаходзіцца ў гэтым крузе, але без цэнтравання. , а сінім - пераклад у GPX, калі ён выконваецца кожныя 3 секунды. Фіялетавым колерам пазначана памылка вышыні, вымераная GPS ([гл. Гэты падручнік, каб ліквідаваць яе] (/ blog / altitude-gps-strava-inaccurate).
Нявызначанасць становішча складае менш за 4 м у 95% выпадкаў пры ідэальных умовах прыёму. Першае следства складаецца ў тым, што паміж двума паслядоўнымі FIX, калі зрушэнне менш нявызначанасці становішча, зрушэнне, зарэгістраванае гэтым FIX, утрымоўвае вялікую дзель гэтай нявызначанасці: гэта шум вымярэння.
Напрыклад, на хуткасці 20 км/г вы перамяшчаецеся на 5,5 м кожную секунду; хоць усё ідэальна, ваш GPS можа вымяраць зрушэнне 5,5 м +/- X м, значэнне X будзе паміж 0 і 4 м (для нявызначанасці становішча 4 м), таму ён будзе размяшчаць гэты новы FIX з становішча паміж 1,5 м і 9,5 м ад папярэдняга. У горшым выпадку хібнасць вылічэнні гэтай выбаркі пройдзенай адлегласці можа дасягаць +/- 70%, у той час як клас прадукцыйнасці GPS выдатны!
Вы, мусіць, ужо заўважылі, што пры сталай хуткасці на раўніне і ў добрае надвор'е кропкі вашага трэка размешчаны нераўнамерна: чым менш хуткасць, тым больш яны разыходзяцца. На 100 км/г уплыў памылкі зніжаецца на 60%, а на 4 км/г, хуткасць пешахода дасягае 400%, дастаткова назіраць трэк GPX турыста, толькі каб убачыць, што ён заўсёды вельмі "хітравата".
Як следства :
- чым вышэй частата запісу,
- і чым ніжэй хуткасць,
- тым больш адлегласць і вышыня кожнага FIX будуць хібнымі.
Запісваючы ўсе ВЫПРАВАННІ ў свой GPX, на працягу адной гадзіны або 3600 запісаў вы назапасілі ў 3600 разоў долю гарызантальнай і вертыкальнай хібнасці GPS, напрыклад, паменшыўшы частату ў 3 разы. быць больш за 1200 разоў.
👉 Яшчэ адзін момант: дакладнасць GPS па вертыкалі невысокая, занадта высокая частата запісу ўзмоцніць гэты прабел 😬.
Калі хуткасць павялічваецца, паступова адлегласць, пройдзеная паміж двума паслядоўнымі FIX, становіцца пераважным па стаўленні да нявызначанасці становішча. Сумарныя адлегласці і вышыні паміж усімі паслядоўнымі ФІКС, запісанымі на вашым трэку, гэта значыць агульная адлегласць і вертыкальны профіль гэтага курса будуць усё менш і менш залежаць ад нявызначанасці месцазнаходжання.
Як супрацьдзейнічаць гэтым непажаданым эфектам?
Пачнём з вызначэння хуткасных класаў па мабільнасці:
- 🚶🚶♀Групавыя паходы, сярэдняя хуткасць невысокая каля 3-4 км / ч або 1 м / с.
- 🚶 У спартыўным паходным рэжыме сярэдні клас хуткасці складае ад 5 да 7 км / ч, гэта значыць каля 2 м / с.
- 🏃 У рэжымах Trail або Running звычайны клас хуткасці складае ад 7 да 15 км / ч, гэта значыць каля 3 м / с.
- 🚵 На горным ровары мы можам лічыць сярэднюю хуткасць ад 12 да 20 км / ч або каля 4 м / с.
- 🚲 Пры яздзе па дарозе хуткасць вышэй ад 5 да 12 м / с.
Каб пешы турызм таму неабходна прызначаць запіс з крокам ад 10 да 15 м, хібнасць недакладнасці GPS будзе ўлічвацца толькі 300 раз у гадзіну (прыблізна) замест 3600, а ўплыў памылкі становішча, які павялічваецца з максімальных 4 м на 1 м да максімальных 4 м на 15 м, будзе паменшаны ў 16 разоў. Траса будзе нашмат гладчэйшай і чыстай, улічваецца шум вымярэння. дзяліць на фактар 200! Вастрыё праз кожныя 10-15 м не сатрэ аднаўлення штыфтоў у шнурках, яно проста будзе крыху больш сегментаваць і менш шумным.
Каб сцежкі Мяркуючы сярэднюю хуткасць 11 км / ч, запіс з крокам па часе, якая змяняецца ад 1 кожную секунду да 1 кожныя 5 секунд, памяншае колькасць запісаў з 3600 да 720 у гадзіну, а максімальная (магчымая) памылка складае 4 м кожныя 3 м. становіцца 4 м кожныя 15 м (г.зн. са 130% да 25%!). Улік памылак запісанай трасай памяншаецца прыкладна ў 25 разоў. Адзіным недахопам з'яўляецца тое, што траекторыі з рызыкай моцнай крывізны крыху сегментуюцца. « Рызыка »**, таму што, хоць гэта след, хуткасць на крывых непазбежна падае, і, такім чынам, два паслядоўных FIX падыдуць бліжэй, што прыслабіць эфект сегментацыі.
катанне на горных роварах знаходзіцца на стыку паміж нізкімі хуткасцямі (<20 км/г) і сярэднімі хуткасцямі (>20 км/г), у выпадку трасы з павольным профілем да вельмі (<15 км/г) павольных - частата 5 с. зяўляецца добрым кампрамісам (у тым ліку Trail), калі гэта профіль тыпу XC (> 15 км / ч), захаванне 3 з здаецца добрым кампрамісам. Для профілю выкарыстання з больш высокай хуткасцю (DH) абярыце адну ці дзве секунды ў якасці хуткасці запісу.
Для хуткасці 15 км / ч выбар частаты запісу трэка ад 1 да 3 з зніжае ўлік памылкі GPS прыкладна ў 10 разоў. Паколькі ў прынцыпе радыус павароту звязаны са хуткасцю, дакладнае аднаўленне траекторыі ў вузкіх шпільках ці паваротах не будзе парушана.
Заключэнне
Апошнія версіі GPS, даступныя для актыўнага адпачынку і язды на ровары, забяспечваюць дакладнасць вызначэння месцазнаходжання, назіраную ў даследаванні, якое цытуецца ў пачатку артыкула.
Аптымізуючы частату запісу да вашай сярэдняй хуткасці руху, вы значна паменшыце хібнасць адлегласці і вышыні вашага трэка GPX: ваш трэк будзе больш плыўным, будзе добра трымацца на трэках.
Дэманстрацыя заснавана на ўмовах ідэальнага прыёму, калі гэтыя ўмовы прыёму пагаршаюцца 🌧 (аблокі, падстрэшак, даліна, горад). Нявызначанасць становішча хутка павялічваецца, непажаданыя эфекты высокай частаты запісу FIX на нізкай хуткасці будуць узмацняцца.
На малюнку вышэй паказана праходжанне "штыка" у адкрытым грунце без маскі, каб назіраць толькі ўплыў частаты перадачы FIX у файле GPX.
Гэта чатыры трэка, запісаныя падчас трэніроўкі тыпу трэйл (бег) з хуткасцю 10 км / ч. Яны былі абраныя выпадковым чынам на працягу года. Тры запісы (трасіроўкі) загружаюцца FIX кожныя 3 секунды і адна FIX кожныя 5 секунд.
Першае назіранне: аднаўленне траекторыі пры праходзе багнета не пагаршаецца, што неабходна было прадэманстраваць. Другое назіранне: усе назіраныя невялікія бакавыя адхіленні прысутнічаюць на абраных трасах праз 3 секунды. Такое ж назіранне атрымліваецца пры параўнанні трас, запісаных на частотах 1 з і 5 с (для гэтага дыяпазону хуткасцяў), траса, пабудаваная з дапамогай FIX, разнесеных на 5 секунд (для гэтага дыяпазону хуткасцяў), чысцей, агульная адлегласць і вышыня розніца будзе бліжэй да рэальнага кошту.
Такім чынам, на горным ровары частата запісу GPS-становішчы будзе ўсталяваная ў дыяпазоне ад 2 з (DH) да 5 з (паездка).
📸 ASO / Aurélien VIALATTE – Крысціян Казаль / TWS
