גשש הכושר שלך משקר לך על המרחק שאתה מנהל, המחקר חושף

מכיוון שיחידות GPS מסוגלות להעריך גובה, מעצבים יכולים להשתמש במספר זה (בעיקרון קואורדינטת Z), בשילוב עם קריאות ה- X וה- Y (קו רוחב, אורך) כדי לחשב מרחקים תלת מימדיים בין שתי נקודות על שביל. כמובן שיחידות GPS גרועות לשמצה בהערכת העלאה, אך אל לנו להניח שמידע זה מתעלם בחישובי מרחק GPS. כמו קריאות קו רוחב ואורך, קריאות הגובה מוערכות בטווח, כך שהן יכולות להוביל לעריכה או מעריכה יתר על המידה בכל זמן נתון.

“האם יחידות GPS תמיד מעריכות את מרחקי השבילים?” לא.

במהלך ביצוע מבחני דיוק GPS שונים לאורך השנים, כמה אנשים טענו את התביעה בתגובות מקוונות ומייל כי יחידות GPS תמיד מעריכות את המרחקים. אחת ההפניות העיקריות המשמשות לגיבוי טענה זו היא מאמר זה של המכון למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה שכותרתו “מדוע כל GPS מעריך את המרחק.”למי שנוטה לחנון, זה קריאה מעניינת, אם כי ייתכן שהטיעונים המתמטיים לא יהיה קל לכולם לעקוב אחריהם.

אבל הנה העניין: מסקנה זו פשוט לא חלה על מדידת שבילי אופני הרים. במקום להוכיח את הנקודה בנוסחאות מתמטיות, אמחיש כיצד יחידות GPS מודדות מרחק, ואחבר את האיורים עם נתוני מבחן בעולם האמיתי.

איך יחידות GPS מודדות מרחק

יחידות GPS מחשבות כל העת את מיקומם על פני כדור הארץ בצורה של קו רוחב ואורך. עם זאת, GPS אף פעם לא יודע בדיוק איפה זה – זה באמת רק מעריך את עמדתו הנוכחית. גורמים רבים משפיעים על עד כמה מדויק עמדת ה- GPS בכל זמן נתון, ובעוד שחלק יחידות ה- GPS יכולות לחשב כמה רחוק הן נמצאות בכל רגע נתון, הם עדיין לא יודעים היכן מיקומם בפועל ביחס למיקומו המשוער. כפי שמראה האיור שלהלן, יחידת GPS יודעת רק את מיקומה האמיתי ממוקם איפשהו ברדיוס השגיאה שלה.

למרבה המזל, מעצבים מצאו דרכים להפחית את רדיוס השגיאה בקריאות GPS, תוך שימוש בקריאות לוויין נוספות – מגלונאס, למשל – אך למרבה הצער, לא ניתן לבטל לחלוטין את השגיאה הזו לחלוטין.

כדי למדוד את המרחק הכללי שנוסע, יחידות GPS משתמשות במתמטיקה קטנה כדי לחשב את המרחק בין כל נקודת קריאה, ואז מוסיפים למרחקים אלה. המתמטיקה עצמה לא ממש מושלמת – הנוסחאות המשמשות לעתים קרובות אינן לוקחות בחשבון את עקמומיות כדור הארץ – אלא למרחקים קצרים, המתמטיקה קרובה מאוד מאוד. הנושא האמיתי, לעומת זאת, הוא שרדיוס שגיאות מציק.

מדידת קווים ישרים

אחד השימושים הנפוצים ביותר בטכנולוגיית GPS כיום הוא בניווט, מנווט באופן ספציפי בכבישים, אשר בדרך כלל מונחים בקווים ישרים – לפחות, בהשוואה לשבילי אופני הרים רזים. אז נניח שאנחנו מודדים את המרחק שמכונית נוסעת תוך 10 שניות ברחוב טיפוסי. זה מה שה- GPS רואה:

לא רע! ה- GP. אבל תסתכל מקרוב ותוכל לראות מדוע חישובי המרחק הופכים לבעייתיים.

הנתיב האמיתי שלנו הוא קו ישר, אך ליחידת ה- GPS, הדרך שלנו היא סדרה של קווים קצרים ומלוכסנים. ברור שהדרך הקצרה ביותר (והמדויקת ביותר) היא קו ישר במצב זה, אך ה- GPS רואה רק את הדרך המשוננת והארוכה מעט יותר. מסיבה זו, רבים טוענים כי יחידות GPS תמיד מעריכות את המרחקים. וברוב המקרים הם צודקים.

כשערכנו את מבחן הדיוק הראשון של ה- GPS שלנו במסלול ריצה מקומי, מצאנו 9 מתוך 10 מהמכשירים שלנו הוערכו יתר על המידה מרחקים. היחידה הבודדת שהעריכה את המרחק נקבעה כדי לקחת נקודות מדידה לעיתים רחוקות מדי, בעיה שתוקנה בקלות על ידי התאמת הגדרה יחידה ביחידה.

מדידת קווים מפותלים

לאופני הרים יש רדיוס מפנה חזק בהרבה ממכונית, כך שניתן לתכנן שבילים עם יותר פיתולים מאשר כביש טיפוסי. לא רק זה, אופנועי הרים נהנים ממסלולים מפותלים מעל ישר. קח לדוגמא את לולאת השבילים הזו:

תאמינו או לא, הלולאה הזו למעשה נסוגה מבלי להכפיל בחזרה או לחצות על קטעי שביל אחרים, אם כי ברור שהעקבות לא משקפים זאת. אני רוכב על השביל הזה כבר כמה שנים, ובכל פעם שה- GPS שלי מדווח על הלולאה המלאה באורך של קילומטר וחצי. למעשה, כל מי שרוכב על השביל הזה מקבל בערך אותו מרחק במכשירים שלהם.

נקודות מפתח:

1. יחידות GPS מסוגלות להעריך גובה בנוסף לרוחב הרוחב והאורך כדי לחשב מרחקים תלת מימדיים על שביל.
2. קריאות הגובה מוערכות בטווח ויכולות להוביל לעריכה יתר או להעיד על הערכת הערכת יתר.
3. יחידות GPS מעריכות כל הזמן את מיקומם הנוכחי ויש להן רדיוס שגיאה.
4. מעצבים עבדו על צמצום רדיוס השגיאה, אך לעולם לא ניתן לבטל אותו לחלוטין.
5. כדי למדוד את המרחק הכללי, יחידות GPS מחשבות את המרחק בין כל נקודת קריאה.
6. הנוסחאות המשמשות לחישובי מרחק לרוב אינן לוקחות בחשבון את עקמומיות כדור הארץ.
7. יחידות GPS בדרך כלל מעריכות יתר על המידה את המרחקים בקווים ישרים.
8. במבחן דיוק GPS, 9 מתוך 10 מכשירים הוערכו יתר על המידה מרחקים.
9. יחידות GPS פחות מדויקות במדידת קווים מפותלים.
10. שבילי אופני הרים עם פיתולים וסיבובים יכולים לגרום למרחקי GPS ארוכים יותר מאשר המרחק בפועל שנסע.

שאלות:

1. מדוע יחידות GPS מעריכות יתר על המידה את המרחקים?
   יחידות GPS מעריכות יתר על המידה מרחקים מכיוון שהן מחשבות את המרחק על בסיס סדרה של קווים קצרים ומשופעים במקום הקו הישר של הנתיב בפועל.
2. איך יחידות GPS מודדות מרחק?
   יחידות GPS מודדות מרחק על ידי חישוב המרחק בין כל נקודת קריאה והוספת מרחקים אלה.
3. האם יחידות GPS יכולות לבטל את רדיוס השגיאה?
   לא, יחידות GPS אינן יכולות לבטל לחלוטין את רדיוס השגיאה, אם כי מעצבים מצאו דרכים להפחית אותו.
4. מדוע יחידות GPS מעריכות מרחקים במקרים מסוימים?
   יחידות GPS עשויות להמעיט במרחקים אם הם אמורים לקחת נקודות מדידה לעיתים רחוקות מדי.
5. מדוע ליחידות GPS יש רדיוס שגיאה?
   ליחידות GPS יש רדיוס שגיאה מכיוון שהן לעולם אינן יודעות בדיוק היכן הן נמצאות ומעריכות כל הזמן את מיקומם.
6. אילו גורמים משפיעים על הדיוק של עמדות GPS?
   גורמים רבים יכולים להשפיע על הדיוק של עמדות GPS, כולל חוזק האות והפרעות.
7. מדוע יחידות GPS משתמשות בקריאות לוויין נוספות?
   יחידות GPS משתמשות בקריאות לוויין נוספות כדי לשפר את הדיוק של חישובי המיקום שלהן.
8. כיצד עקמומיות כדור הארץ משפיעה על חישובי המרחק?
   הנוסחאות המשמשות לחישובי מרחק GPS לרוב אינן לוקחות בחשבון את עקמומיות כדור הארץ, מה שעלול להוביל לטעויות קלות, במיוחד למרחקים ארוכים יותר.
9. מדוע יחידות GPS פחות מדויקות במדידת קווים מפותלים?
   יחידות GPS פחות מדויקות במדידת קווים מפותלים מכיוון שהן מחשבות את המרחק על בסיס סדרה של קווים ישרים, מה שעלול לגרום להערכת יתר של המרחק בפועל שנסע.
10. מדוע שבילי אופני הרים גורמים למרחקים ארוכים יותר של GPS?
    שבילי אופני הרים עם פיתולים וסיבובים יכולים לגרום למרחקים ארוכים יותר של GPS מכיוון שיחידות ה- GPS מחשבות את המרחק על בסיס קווים ישרים, למרות שהנתיב בפועל עשוי ללכת בדרך מפותלת יותר.

גשש הכושר שלך משקר לך על המרחק שאתה’ve Run, המחקר חושף

מכיוון שיחידות GPS מסוגלות להעריך גובה, מעצבים יכולים להשתמש במספר זה (בעיקרון קואורדינטת Z), בשילוב עם קריאות ה- X וה- Y (קו רוחב, אורך) כדי לחשב מרחקים תלת מימדיים בין שתי נקודות על שביל. כמובן שיחידות GPS גרועות לשמצה בהערכת העלאה, אבל אנחנו לא צריכים’לא נניח שמידע זה מתעלם בחישובי מרחק GPS. כמו קריאות קו רוחב ואורך, קריאות הגובה מוערכות בטווח, כך שהן יכולות להוביל לעריכה או מעריכה יתר על המידה בכל זמן נתון.

“האם יחידות GPS תמיד מעריכות יתר על המידה מרחקי שבילים?” לא.

במהלך ביצוע מבחני דיוק GPS שונים לאורך השנים, כמה אנשים טענו את התביעה בתגובות מקוונות ומייל כי יחידות GPS תמיד מעריכות את המרחקים. אחת ההפניות העיקריות המשמשות לגיבוי טענה זו היא מאמר זה של המכון למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה שכותרתו תחת הכותרת “מדוע כל GPS מעריך יתר על המידה ..

מאת ג’ף ברבר
2 במרץ, 2017 עודכן אחרון: 3 באפריל 2017

SingletRacks רשאים לקבל פיצויים בגין רכישות שנעשו באמצעות קישורי שותפים במאמר זה.

במהלך ביצוע מבחני דיוק GPS שונים לאורך השנים, כמה אנשים טענו את התביעה בתגובות מקוונות ומייל יחידות GPS יחידות GPS תמיד הערכת מרחקים יתר על המידה. אחת ההפניות העיקריות המשמשות לגיבוי טענה זו היא מאמר זה של המכון למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה שכותרתו תחת הכותרת “מדוע כל GPS מעריך יתר על המידה את המרחק.” למי שנוטה לחנון, זה’קריאה מעניינת, אם כי הוויכוחים המתמטיים עשויים שלא להיות קל לכולם לעקוב אחריהם.

אבל כאן’הדבר: מסקנה זו פשוט לא’לא חלים על מדידת שבילי אופני הרים. במקום להוכיח את הנקודה בנוסחאות מתמטיות, אני’אני ממחיש כיצד יחידות GPS מודדות מרחק, ויחברו את האיורים עם נתוני מבחן בעולם האמיתי.

איך יחידות GPS מודדות מרחק

יחידות GPS מחושבות כל העת את מיקומם על כדור הארץ’S פני השטח בצורה של קו רוחב ואורך. עם זאת, GPS לעולם לא יודע בְּדִיוּק איפה זה – זה’זה באמת מעריך את מיקומו הנוכחי. גורמים רבים משפיעים על עד כמה מדויק עמדת ה- GPS בכל זמן נתון, ובעוד שחלק יחידות ה- GPS יכולות לחשב כמה רחוק הן בכל רגע נתון, הן עדיין לא מתמודדות’לא יודע היכן עמדתם בפועל ביחס למצב המשוער שלה. כפי שמראה האיור שלהלן, יחידת GPS יודעת רק את מיקומה האמיתי ממוקם איפשהו ברדיוס השגיאה שלה.

למרבה המזל מעצבים מצאו דרכים להפחית את רדיוס השגיאות בקריאות GPS, תוך שימוש בקריאות לוויין נוספות – מגלונאס, למשל – אך למרבה הצער זה לעולם לא ניתן לבטל לחלוטין את השגיאה.

כדי למדוד את המרחק הכללי שנוסע, יחידות GPS משתמשות במתמטיקה קטנה כדי לחשב את המרחק בין כל נקודת קריאה, ואז מוסיפים למרחקים אלה. המתמטיקה עצמה היא’T די מושלם – הנוסחאות המשמשות לעתים קרובות לא’לא קח בחשבון את עקמומיות כדור הארץ – אבל למרחקים קצרים, המתמטיקה מאוד קרובה מאוד. הנושא האמיתי, לעומת זאת, הוא שרדיוס שגיאות מציק.

מדידת קווים ישרים

אחד השימושים הנפוצים ביותר בטכנולוגיית GPS כיום הוא בניווט, מנווט באופן ספציפי בכבישים, אשר בדרך כלל מונחים בקווים ישרים – לפחות, בהשוואה לשבילי אופני הרים רזים. אז תן’אומרים שאנחנו’למדוד את המרחק שמכונית נוסעת תוך 10 שניות ברחוב טיפוסי. זה מה שה- GPS רואה:

לא רע! ה- GP. אבל תסתכל מקרוב ותוכל לראות מדוע חישובי המרחק הופכים לבעייתיים.

הנתיב האמיתי שלנו הוא קו ישר, אך ליחידת ה- GPS הנתיב שלנו הוא סדרה של קווים קצרים ומלוכסנים. ברור שהדרך הקצרה ביותר (והמדויקת ביותר) היא קו ישר במצב זה, אך ה- GPS רואה רק את הדרך המשוננת והארוכה מעט יותר. מסיבה זו, רבים טוענים כי יחידות GPS תמיד מעריכות את המרחקים. וברוב המקרים, הם’צודק.

כשערכנו את מבחן הדיוק הראשון של ה- GPS שלנו במסלול ריצה מקומי, מצאנו 9 מתוך 10 מהמכשירים שלנו הוערכו יתר על המידה מרחקים. היחידה הבודדת ש מוערך המרחק נקבע כדי לקחת נקודות מדידה לעיתים רחוקות מדי, בעיה בקלות נכונה על ידי התאמת הגדרה יחידה ביחידה.

מדידת קווים מפותלים

לאופני הרים יש רדיוס מפנה חזק בהרבה ממכונית, כך שניתן לתכנן שבילים עם יותר פיתולים מאשר כביש טיפוסי. לא רק זה, אופנועי הרים נהנים ממסלולים מפותלים מעל ישר. קח לדוגמא את לולאת השבילים הזו:

תאמינו או לא, הלולאה הזו למעשה נסוגה מבלי להכפיל את החזרה או לחצות על קטעי שביל אחרים, אם כי ברור שהעקבות לא עושים זאת’לא משקף את זה. אני’יש לרכוב על השביל הזה כבר כמה שנים, ובכל פעם שה- GPS שלי מדווח כי הלולאה המלאה נמצאת באורך של קילומטר וחצי. למעשה, כל מי שרוכב על השביל הזה מקבל בערך אותה מדידה. אבל השביל תמיד “מרגיש” הרבה יותר זמן מזה.

לאחרונה התחלתי לרכוב עם מחשב ציקלוקטר מבוסס גלגלים, אותו כיול ואימתתי במהלך אחת מבדיקות המסלול שלנו. מדידת השביל הספציפי הזה עם מחשב המחשבים מגלה שהשביל הוא למעשה נסגר לאורך של 2 מיילים, כלומר יחידות ה- GPS שלנו מעריכות את המרחק בחצי! איך זה אפשרי?

התבונן בתרשים הזה שמראה מה רואים GPS על שביל אופני הרים עם מתג:

שימו לב כיצד ה- GPS קיצור קיצור של המתג בשביל. כעת, הגדלת התדירות של מדידות הנקודה הכחולה (המכונה סקר) תעזור להרים את הפרט על המחלפים, אך מרבית יחידות ה- GPS כבר פועלות בתדר הסקר המרבי שלהן (בדרך כלל נקודה אחת לשנייה). בהינתן תדירות סקירה מוגדרת, הרכיבה מהר יותר תגרום ל- GPS לזלזל בשבילים מפותלים עוד יותר.

למרבה האירוניה, תדירות סקרים גבוהה אמורה להוביל באופן תיאורטי ל גבוה יותר הערכת יתר למרחקים ישרים, מכיוון שלדרך המחושבת יש הזדמנות רבה יותר להקפיץ סביב הקו האמיתי.

הממד השלישי

בזמן ש “GPS תמיד מעריך את המרחקים” המחנה די קולני, שם’זה מחנה ווקאלי באותה מידה שטוען ההפך. אחד הוויכוחים שהקבוצה הזו טוענת היא ששבילים עם טיפוס או ירידה משמעותיים הם למעשה ארוכים יותר מדוחות ה- GPS מכיוון שה- GPS מחשב רק מרחקים בשני ממדים (בערך, קו הרוחב והאורך). בתרשים למטה זהו המרחק מ- A ל- B, לאורך פני האדמה.

ברור שמרחק השביל בתרשים ארוך יותר מהמרחק מ- A ל- B, כך שה- GPS מעריך. עם זאת, הנחה זו לא’לא באמת נותנים מעצבי GPS וקודדים את האשראי המגיע להם; שם’סיכוי טוב שגם להם יש הבנה של המשפט הפיתגוריאני.

מכיוון שיחידות GPS מסוגלות להעריך גובה, מעצבים יכולים להשתמש במספר זה (בעיקרון קואורדינטת Z), בשילוב עם קריאות ה- X וה- Y (קו רוחב, אורך) כדי לחשב מרחקים תלת מימדיים בין שתי נקודות על שביל. כמובן שיחידות GPS גרועות לשמצה בהערכת העלאה, אבל אנחנו לא צריכים’לא נניח שמידע זה מתעלם בחישובי מרחק GPS. כמו קריאות קו רוחב ואורך, קריאות הגובה מוערכות בטווח, כך שהן יכולות להוביל לעריכה או מעריכה יתר על המידה בכל זמן נתון.

אז, האם יחידות GPS תמיד מעריכות מרחקי שבילים?

לא. בין אם GPS מעריך או מעריך יתר על המידה את מרחקי השביל תלוי בהרבה גורמים, כולל היחס בין קטעים מפותלים לקטעים ישרים, מהירות הרוכב ועוד הרבה. אבל לרכיבות עם מינימום פיתולים (חשבו: טרמפי כביש), מרחקי GPS לרוב יעריכו מעט יתר על המידה. לרשתות שבילים קערת-ספאג’טי, בדרך כלל GPS יזלזל במרחקים.

כפי שמצאנו בבדיקות המסלול שלנו, יחידות GPS בדרך כלל יגיעו תוך 1-3% מהמרחק בפועל בסביבה מבוקרת. אבל כפי שמראה הניסיון שלי עם מחשב הציקלוק, זה’ניתן לראות הבדלים שליליים מאוד מובהקים (-50%) בין אורכי השביל המדווחים בפועל. בצד ההפוך, אני חושד שאחד לעתים רחוקות יראה מעריכים יתר על המידה יותר מאשר אחוזים ספריים יחידים.

תורך: מה התפיסה שלך כיצד מרחקי מסלול GPS משתווים למרחקים בפועל?

מאמרים קשורים

1. איך צמיגי MTB אחיזה? שאלנו את מהנדסי הגומי באופניים מתמחים
2. טלפונים חכמים על השביל: כל האלקטרוניקה של האופניים ההרים שלך בחבילה אחת
3. SingletRacks Mobile לאייפון
4. תוכנת DIYDER DIY & MAGELLAN TORTHCACA

גשש הכושר שלך משקר לך על המרחק שאתה’ve Run, המחקר חושף

עוקבי כושר מעריכים את מרחק הריצה עד 40%, ניתוח מהתנ”ך הצרכני אשר? גילה.

יש לזה ‘חשפו את עוקבי הכושר הלא מדויקים ביותר ממותגים גדולים כולל אפל, פיטביט וגארמין’.

על פי החשד, הגשש הכי פחות אמין היה גרמין ויווסטארט, שלפי הדיווחים העריך את מרחק מרתון מלא עד 10.8 מיילים.

בדיקות מצאו גם שכאשר ה- Vivosmart 4 אומר לספורטאי הם’ve Run 26.2 מיילים, פילינג המדרכה המרופדת הלכה למעשה כמעט 11 מיילים – כלומר אנשים שרוצים מרחק מרתון היו אכן רצים בסביבות 37 מיילים.

רץ המשתמש ב- Huawei Watch Sport יכול למצוא את עצמם בסביבות שבעה מיילים קצרים מקו הסיום של המרתון, איתה? טוען שמודל זה העריך יתר על המידה את המרחק ב- 28%.

הסתמכות על ספורט Watch 2 תשאיר רץ מרתון שסיים בסביבות 19 מיילים, שהוא ההערכה הגדולה ביותר של כל הדגמים.

אפל \ התנהלה יחסית היטב בזו? בדיקות, עם ההבדל הקטן ביותר בין הדגמים הכי פחות מדויקים שלו’.

מבין שמונת דגמי התפוחים שנבדקו, הכי לא מדויקים היו ה- Apple Watch Series 3 GPS, שהעריך יתר על המידה את המרחק המכוסה ב -13%, או בסביבות 3 מיילים מתחת לקו הסיום של מרתון.

הדגם הטוב ביותר של Apple – סדרת Apple Watch 1 – רק הערכת יתר על המידה תוך כדי ריצה של 1%

נטלי היצ’ינס, אשר? ראש מוצרים ושירותים ביתיים, אמר: ‘ניהול מרתון אינו הישג מרושע, ולכן רצים שמכילים את חודשי האימונים לפני כן ירצו לדעת כי גשש הכושר שלהם הוא אמין, ולא לסכן את זמני הסיום שלהם.

‘הבדיקות שלנו מצאו מספר דגמים ממותגים גדולים עם שם שיכולים’לא סומך בכל הקשור למרחק מדידה, אז לפני שאתה קונה, וודא שאתה מבצע את המחקר שלך כדי למצוא מודל שאתה יכול לסמוך עליו.’

דובר גרמין אמר: ‘ה- Vivosmart 4 הוא גשש פעילות כושר חכם כל הסיבוב המשמש לפיקוח על הבריאות, הבריאות והכושר למגוון פעילויות. מכיוון ש- Vivosmart 4 אינו משלב GPS, ההמלצה שלנו למישהו שרץ למרחקים ארוכים כמו מרתון, תהיה לבחור מכשיר מעקב כמו מגוון Forerunner שלנו המוקדש לריצה ולשלב GPS.’