จะบันทึกแทร็ก GPS ที่สะอาดได้อย่างไร

หากคุณเคยดู GPS ของคุณอย่างใกล้ชิด คุณต้องเคยเห็นว่ามันยุ่งเหยิงกับการตั้งค่าการกำหนดค่า คุณยังอาจประหลาดใจเมื่อพยายามดูแทร็กสุดท้ายที่บันทึกโดยจุด "ไม่เสถียร" ที่สร้างขึ้นทั้งหมดบนแผนที่เป็นครั้งแรก

แปลก แปลก. คุณพูดแปลก ๆ ?

นั่นไม่ใช่เรื่องแปลก แต่จู่ๆ มันก็พูดถึงความสามารถของ GPS ในการสร้างความเป็นจริงได้อย่างแม่นยำ

อันที่จริง ด้วย GPS ซึ่งช่วยให้เรากำหนดความถี่ในการบันทึกข้อมูล เราจะมีสัญชาตญาณในการเลือกตัวอย่างที่เร็วที่สุด เราบอกตัวเองว่ายิ่งได้คะแนนมากยิ่งดี!

แต่มันเป็นทางเลือกที่ดีจริง ๆ ไหมที่จะได้เส้นทางที่ใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากที่สุด? 🤔

มาดูกันดีกว่า มันเป็นเทคนิคเล็กน้อย (ไม่มีอินทิกรัล ไม่ต้องกังวล ...) และเราจะอยู่กับคุณ

อิทธิพลของขอบของข้อผิดพลาด

ในโลกดิจิทัล แนวคิดเรื่องการหาปริมาณมักมีผลกระทบที่คลุมเครือไม่มากก็น้อย

ที่น่าแปลกก็คือ สิ่งที่อาจดูเหมือนเป็นทางเลือกที่ดีกว่า ซึ่งก็คือการใช้อัตราการบันทึกที่สูงกว่าสำหรับจุดติดตาม อาจเป็นผลเสียได้

คำอธิบาย: FIX คือความสามารถของ GPS ในการคำนวณตำแหน่ง (ละติจูด ลองติจูด ความสูง) จากดาวเทียม

[การโพสต์ข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกหลังการรณรงค์วัดผล] (https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/13658816.2015.1086924) ระบุว่าภายใต้เงื่อนไขการต้อนรับที่ดีที่สุด จะเป็นสีฟ้า ท้องฟ้า 🌞 และตำแหน่ง GPS ในขอบฟ้า มุมมอง 360° ** ความแม่นยำ FIX คือ 3,35 ม. 95% ของเวลา**

⚠️ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ด้วยการแก้ไขต่อเนื่อง 100 ครั้ง GPS ของคุณจะระบุตำแหน่งของคุณระหว่าง 0 ถึง 3,35 ม. จากตำแหน่งจริงของคุณ 95 ครั้ง และภายนอก 5 ครั้ง

ในแนวตั้ง ข้อผิดพลาดถือว่ามากกว่าข้อผิดพลาดแนวนอน 1,5 เท่า ดังนั้นใน 95 กรณีจาก 100 ความสูงที่บันทึกจะอยู่ที่ +/- 5 เมตรจากความสูงจริงภายใต้เงื่อนไขการรับที่เหมาะสมซึ่งมักจะยากใกล้ พื้นดิน.

นอกจากนี้ สิ่งพิมพ์ต่าง ๆ ที่มีอยู่แสดงให้เห็นว่าการรับสัญญาณจากกลุ่มดาวหลายกลุ่ม 🛰 (GPS + GLONASS + กาลิเลโอ) ไม่ได้ปรับปรุงความแม่นยำของ GPS ในแนวนอน

ในทางกลับกัน เครื่องรับ GPS ที่สามารถตีความสัญญาณของกลุ่มดาวดาวเทียมหลายกลุ่มจะมีการปรับปรุงดังต่อไปนี้:

1. การลดระยะเวลาของการแก้ไขครั้งแรก เนื่องจากยิ่งมีดาวเทียมมากเท่าใด ผู้รับก็จะยิ่งมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อปล่อย
2. ปรับปรุงความแม่นยำของการวางตำแหน่งในสภาวะการรับสัญญาณที่ยากลำบาก นี่เป็นกรณีในเมือง (หุบเขาในเมือง) ที่ด้านล่างของหุบเขาในพื้นที่ภูเขาหรือในป่า

คุณสามารถลองใช้ GPS ของคุณ: ผลลัพธ์ชัดเจนและเสร็จสิ้น

ชิป GPS ตั้งค่า FIX ทุกวินาทีพร้อมกัน

ระบบ GPS สำหรับปั่นจักรยานหรือกลางแจ้งเกือบทั้งหมดอนุญาตให้ FIX เหล่านี้ติดตามอัตราการบันทึก (GPX) ไม่ว่าจะบันทึกไว้ทั้งหมด การเลือกคือ 1 ครั้งต่อวินาที หรือ GPS ใช้เวลา 1 จาก N (เช่น ทุกๆ 3 วินาที) หรือการปรับจูนทำได้จากระยะไกล

การแก้ไขแต่ละครั้งคือการกำหนดตำแหน่ง (ละติจูด ลองติจูด ความสูง ความเร็ว) ระยะห่างระหว่าง FIX สองตัวหาได้จากการคำนวณส่วนโค้งของวงกลม (ซึ่งอยู่ที่เส้นรอบวงของโลก 🌎) ที่ผ่าน FIX สองตัวที่ต่อเนื่องกัน ระยะทางวิ่งทั้งหมดคือผลรวมของช่วงระยะทางเหล่านี้

โดยพื้นฐานแล้ว GPS ทั้งหมดทำการคำนวณนี้เพื่อให้ได้ระยะทางที่เดินทางโดยไม่คำนึงถึงความสูง จากนั้นจึงรวมการแก้ไขเพื่อพิจารณาระดับความสูง มีการคำนวณที่คล้ายกันสำหรับความสูง

ดังนั้น ยิ่งมีการแก้ไขมากเท่าใด บันทึกก็จะยิ่งติดตามเส้นทางจริงมากเท่านั้น แต่ส่วนข้อผิดพลาดของตำแหน่งแนวนอนและแนวตั้งก็จะยิ่งถูกรวมเข้าด้วยกัน

ภาพประกอบ: สีเขียวคือเส้นทางจริงเป็นเส้นตรงเพื่อให้เหตุผลง่ายขึ้น สีแดงคือ GPS FIX ที่ 1 Hz พร้อมความไม่แน่นอนของตำแหน่งที่ปรากฏในแต่ละ FIX: ตำแหน่งจริงจะอยู่ในวงกลมนี้เสมอ แต่ไม่ได้อยู่กึ่งกลาง และสีน้ำเงินคือการแปล GPX หากทำทุกๆ 3 วินาที สีม่วงหมายถึงข้อผิดพลาดความสูงที่วัดโดย GPS ([ดูบทช่วยสอนนี้เพื่อแก้ไข] (/blog/altitude-gps-strava-inaccurate)

ความไม่แน่นอนของตำแหน่งน้อยกว่า 4 ม. 95% ของเวลาภายใต้สภาวะการรับที่เหมาะสม ความหมายแรกคือระหว่างการแก้ไข XNUMX ครั้งติดต่อกัน หากออฟเซ็ตน้อยกว่าความไม่แน่นอนของตำแหน่ง ออฟเซ็ตที่บันทึกโดยการแก้ไขนั้นจะมีสัดส่วนของความไม่แน่นอนนั้นเป็นจำนวนมาก: คือ เสียงการวัด.

ตัวอย่างเช่น ด้วยความเร็ว 20 กม. / ชม. คุณเคลื่อนที่ 5,5 เมตรทุกวินาที แม้ว่าทุกอย่างจะสมบูรณ์แบบ แต่ GPS ของคุณสามารถวัดออฟเซ็ต 5,5 ม. +/- Xm ได้ ค่า X จะอยู่ระหว่าง 0 ถึง 4 ม. (สำหรับความไม่แน่นอนของตำแหน่ง 4 ม.) ดังนั้นจะวาง FIX ใหม่นี้ด้วยตำแหน่งระหว่าง 1,5 ม. ถึง จากเดิม 9,5 ม. ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด ข้อผิดพลาดในการคำนวณตัวอย่างระยะทางที่เดินทางนี้สามารถถึง +/- 70% ในขณะที่ระดับประสิทธิภาพ GPS นั้นยอดเยี่ยมมาก!

คุณอาจสังเกตเห็นแล้วว่าด้วยความเร็วคงที่บนที่ราบและในสภาพอากาศที่ดี จุดต่างๆ ของเส้นทางของคุณจะไม่เว้นระยะห่างเท่าๆ กัน ยิ่งความเร็วต่ำเท่าไหร่ ที่ 100 กม./ชม. ผลกระทบของข้อผิดพลาดจะลดลง 60% และที่ 4 กม./ชม. ความเร็วของคนเดินถนนถึง 400% ก็เพียงพอแล้วที่จะสังเกตเส้นทาง GPX ของนักท่องเที่ยวเท่านั้นที่จะเห็นว่าเป็นเช่นนั้นเสมอ "ซับซ้อน" มาก

เพราะเหตุนี้ :

• อัตราการบันทึกที่สูงขึ้น
• และความเร็วที่ต่ำลง
• ยิ่งระยะและความสูงของการซ่อมแต่ละครั้งมากเท่าใดก็จะยิ่งผิดพลาด

โดยการบันทึกการแก้ไขทั้งหมดลงใน GPX ของคุณ ภายในหนึ่งชั่วโมงหรือ 3600 บันทึก คุณได้สะสมข้อผิดพลาด GPS ในแนวนอนและแนวตั้ง 3600 เท่า เช่น โดยการลดความถี่ลง 3 เท่า มากกว่า 1200 ครั้ง

👉 อีกจุดหนึ่ง: ความแม่นยำของ GPS ในแนวตั้งไม่สูง ความถี่ในการบันทึกสูงเกินไปจะเพิ่มช่องว่างนี้ 😬

เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น ระยะทางที่เดินทางระหว่าง FIX สองครั้งที่ต่อเนื่องกันจะค่อยๆ มีความสำคัญมากกว่าเมื่อเทียบกับความไม่แน่นอนของตำแหน่ง ระยะทางและความสูงสะสมระหว่างการแก้ไขที่ต่อเนื่องกันทั้งหมดที่บันทึกไว้ในเส้นทางของคุณ นั่นคือ ระยะทางรวมและโปรไฟล์แนวตั้งของเส้นทางนั้น จะได้รับผลกระทบน้อยลงเรื่อยๆ จากความไม่แน่นอนของตำแหน่ง

จะป้องกันผลกระทบที่ไม่ต้องการเหล่านี้ได้อย่างไร?

เริ่มต้นด้วยการกำหนดคลาสความเร็วสำหรับความคล่องตัว:

1. 🚶🚶‍♀เดินป่าแบบกลุ่ม ความเร็วเฉลี่ยต่ำ ประมาณ 3-4 กม./ชม. หรือ 1 ม./วิ.
2. 🚶 ในโหมดการเดินทางแบบสปอร์ต ระดับความเร็วเฉลี่ยคือ 5 ถึง 7 กม. / ชม. นั่นคือประมาณ 2 ม. / วินาที
3. 🏃 ในโหมดเทรลหรือวิ่ง ชั้นความเร็วปกติอยู่ระหว่าง 7 ถึง 15 กม./ชม. นั่นคือประมาณ 3 ม./วินาที
4. 🚵 สำหรับจักรยานเสือภูเขา เราสามารถวิ่งด้วยความเร็วเฉลี่ย 12 ถึง 20 กม./ชม. หรือประมาณ 4 ม./วินาที
5. 🚲 เมื่อขับรถบนถนนความเร็วสูงขึ้นจาก 5 เป็น 12 m / s

ที่ การเดินป่า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดการบันทึกทีละ 10 ถึง 15 ม. ข้อผิดพลาดความไม่ถูกต้องของ GPS จะถูกนำมาพิจารณา 300 ครั้งต่อชั่วโมง (โดยประมาณ) แทนที่จะเป็น 3600 และผลกระทบของข้อผิดพลาดตำแหน่งซึ่งเพิ่มขึ้นจาก สูงสุด 4 ม. ต่อ 1 ม. ถึงสูงสุด 4 ม. ต่อ 15 ม. จะลดลง 16 เท่า แทร็กจะนุ่มนวลและสะอาดกว่ามากและคำนึงถึงเสียงในการวัดด้วย หารด้วยตัวประกอบ 200! ปลายทุกๆ 10-15 ม. จะไม่ลบการบูรณะหมุดในเชือกผูกรองเท้า แต่จะแบ่งเป็นส่วน ๆ เล็กน้อยและมีเสียงดังน้อยลง

ที่ เส้นทาง สมมติว่ามีความเร็วเฉลี่ย 11 กม./ชม. บันทึกด้วยขั้นตอนเวลาที่เปลี่ยนจาก 1 ทุกวินาทีเป็น 1 ทุก 5 วินาทีจะลดจำนวนการบันทึกจาก 3600 เป็น 720 ต่อชั่วโมง และข้อผิดพลาดสูงสุด (ที่เป็นไปได้) คือ 4 ม. ทุกๆ 3 ม. กลายเป็น 4 ม. ทุกๆ 15 ม. (เช่นจาก 130% เป็น 25%!) การบัญชีข้อผิดพลาดโดยการติดตามที่บันทึกไว้จะลดลงประมาณ 25 เท่า ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวคือเส้นทางที่เสี่ยงต่อการโค้งงออย่างรุนแรงจะถูกแบ่งส่วนเล็กน้อย « ความเสี่ยง "** เนื่องจากแม้ว่าจะเป็นเส้นทาง แต่ความเร็วบนเส้นโค้งจะลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้น FIX ที่ต่อเนื่องกันสองครั้งจะเข้ามาใกล้มากขึ้น ซึ่งจะทำให้เอฟเฟกต์การแบ่งส่วนลดลง

ปั่นจักรยานเสือภูเขา อยู่ที่ทางแยกระหว่างความเร็วต่ำ (<20 กม./ชม.) และความเร็วปานกลาง (> 20 กม./ชม.) ในกรณีของแทร็กที่มีโปรไฟล์ช้าถึงช้ามาก (<15 กม./ชม.) – ความถี่คือ 5 ส. เป็นการประนีประนอมที่ดี (รวมถึง Trail) หากเป็นโปรไฟล์ประเภท XC (>15 กม./ชม.) การคง 3 วินาทีไว้ดูเหมือนจะเป็นการประนีประนอมที่ดี สำหรับโปรไฟล์การใช้งานความเร็วสูง (DH) ให้เลือกหนึ่งหรือสองวินาทีเป็นความเร็วในการเขียน

สำหรับความเร็ว 15 กม. / ชม. การเลือกความถี่ในการบันทึกแทร็กจาก 1 ถึง 3 วินาทีจะลดการบัญชีข้อผิดพลาดของ GPS ลงประมาณ 10 เท่า โดยหลักการแล้ว รัศมีวงเลี้ยวนั้นสัมพันธ์กับความเร็ว การฟื้นตัวของวิถีที่แม่นยำในปิ่นปักผมแคบหรือทางเลี้ยวจะไม่ถูกลดทอนลง

ข้อสรุป

GPS เวอร์ชันล่าสุดที่มีให้สำหรับกิจกรรมกลางแจ้งและการปั่นจักรยานช่วยให้ทราบตำแหน่งที่ถูกต้องตามที่เห็นในการศึกษาที่อ้างถึงในตอนต้นของบทความ

การปรับอัตราการบันทึกให้เหมาะสมกับความเร็วในการขับขี่โดยเฉลี่ย คุณจะลดข้อผิดพลาดของระยะทางและความสูงของแทร็ก GPX ของคุณลงได้อย่างมาก: เส้นทางของคุณจะนุ่มนวลขึ้น และจะยึดเกาะได้ดีบนแทร็ก

การสาธิตจะขึ้นอยู่กับสภาพการรับสัญญาณในอุดมคติเมื่อสภาพการรับสัญญาณเหล่านี้ลดลง 🌧 (เมฆ หลังคา หุบเขา เมือง) ความไม่แน่นอนของตำแหน่งเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และเอฟเฟกต์ที่ไม่ต้องการของอัตราการบันทึก FIX ที่สูงที่ความเร็วต่ำจะถูกขยาย

ภาพด้านบนแสดงดาบปลายปืนผ่านช่องเปิดโดยไม่มีหน้ากากเพื่อสังเกตเฉพาะผลกระทบของความถี่การส่ง FIX ในไฟล์ GPX

เหล่านี้เป็นสี่แทร็กที่บันทึกไว้ระหว่างการฝึกวิ่งเทรล (วิ่ง) ด้วยความเร็ว 10 กม. / ชม. พวกเขาสุ่มเลือกตลอดทั้งปี สามระเบียน (การติดตาม) ถูกโหลดโดย FIX ทุกๆ 3 วินาที และหนึ่ง FIX ทุกๆ 5 วินาที

การสังเกตครั้งแรก: การฟื้นตัวของวิถีระหว่างทางเดินของดาบปลายปืนไม่ลดลงซึ่งต้องแสดงให้เห็น การสังเกตครั้งที่สอง: การเบี่ยงเบนด้านข้าง "เล็ก" ที่สังเกตได้ทั้งหมดจะปรากฏบนเส้นทาง "ที่เลือก" หลังจาก 3 วินาที ได้การสังเกตแบบเดียวกันเมื่อเปรียบเทียบร่องรอยที่บันทึกไว้ที่ความถี่ 1 วินาทีและ 5 วินาที (สำหรับช่วงความเร็วนี้) แทร็กที่วางแผนโดย FIX เว้นระยะห่าง 5 วินาที (สำหรับช่วงความเร็วนี้) จะสะอาดกว่า ระยะทางและระดับความสูงทั้งหมดจะเท่ากับ ได้ใกล้ชิดกับมูลค่าที่แท้จริง

ดังนั้น สำหรับจักรยานเสือภูเขา อัตราการบันทึกตำแหน่ง GPS จะถูกตั้งไว้ระหว่าง 2 วินาที (DH) ถึง 5 วินาที (ขี่)

📸 ASO / Aurélien VIALATTE – คริสเตียน คาซาล / TWS