GPS hodinky - jak fungují a proč nejsou vždy přesné

Suunto Jste přichyceni a jste připraveni jít, ale vaše hodinky GPS vás netrpělivě běhají na místě, když hledají signál. Nebo možná slavíte po závodě a všimnete si, že hodinky vašich kamarádů zobrazují mírně odlišné vzdálenosti než vaše vlastní. Bez ohledu na detaily, v určitém okamžiku jste se pravděpodobně podívali na fitness zařízení připoutané na zápěstí a přemýšleli jste: „Co se tam sakra vlastně děje?“

Jsme tam s vámi. Abychom se dostali ke spodní části těchto záhad, požádali jsme špičkové odborníky v oboru fitness hodinek, aby vysvětlili vtípky a složitosti těchto nositelných zařízení, takže vy - uživatel - máte nejlepší zkušenosti v oboru.

Co je GPS a jak funguje?

Začněme základy. Vaše fitness hodinky používají GPS - nebo globální poziční systém - k určení vaší přesné polohy pomocí procesu zvaného triangulace.

"Triangulace je způsob, jak určit rozdíl mezi časem, kdy vaše běžecké hodinky obdrží signál GPS, a časem, kdy byl signál GPS odeslán do vašich běžeckých hodinek." Rozdíl mezi odesíláním a příjmem signálu GPS určuje, jak daleko je satelit, “vysvětlil Dan Lund, produktový marketingový manažer společnosti TomTom, Digital Trends.

Tento proces se opakuje se satelity, které se nacházejí dále od přijímače hodinek, které připínají jeho přesné umístění a pokračují ve sledování přijímače po celou dobu činnosti.

"Díky integraci technologie GPS do fitness nebo sportovních hodinek měří hodinky řadu bodů, které slouží k přesnému odvození metrik, jako je vzdálenost, rychlost a tempo." Tyto metriky poskytují běžcům přehled o jejich běžeckém výkonu v reálném čase, “dodal Lund.

A co nadmořská výška?

Informace o nadmořské výšce jsou k dispozici prostřednictvím GPS, stejně jako vodorovná poloha, ale Lund a produktový manažer Garmin Joe Heikes tvrdí, že data jsou obvykle velmi hlučná a obvykle se počítají prostřednictvím webu nebo aplikace pomocí digitálního modelu nadmořské výšky.

Pro přesnější odečty nadmořské výšky používá mnoho fitness hodinek barometrické výškoměry k měření změn tlaku na různých úrovních nadmořské výšky během tréninku a poskytuje údaje o změně nadmořské výšky v reálném čase. "Toto je 3D vzdálenost vs. 2D vzdálenost," vysvětlil Lund pro Digital Trends.

"Zavádíme barometr do více a více našich nositelných produktů, protože umožňuje funkci„ vylezeno na podlahu “,“ řekl Heikes. "Myslím si však, že zákazníci by měli pochopit, že pro drtivou většinu běžců je toto měření velmi malé."

Kolik vzdálenosti se ztratí, pokud se nebere v úvahu nadmořská výška?

Evidentně ne moc. Heikes uvedl několik čísel, aby ilustroval svůj názor.

"Rychlá matematická kontrola ukazuje, že desetiprocentní známka přes jednu míli vytváří pouze dalších osm metrů vzdálenosti ve srovnání s jednou mílí přes byt." I když desetiprocentní známka nemusí znít moc, bylo by to proto, že se člověk ve skutečnosti nepokusil ujít míli nahoru desetiprocentní známku! “

Závěrem je, že ve většině případů je vzdálenost ztracená pomocí 2D namísto 3D měření pravděpodobně malý zlomek procenta.

"U většiny produktů [Garmin] nebereme ve výpočtech vzdálenosti v úvahu změny nadmořské výšky." Až na vzácné případy to opravdu nevadí, “zdůraznil Heikes.

Proč moje hodinky ukazují jinou vzdálenost než moji kamarádi, i když jsme běželi stejnou cestou?

To může být způsobeno řadou důvodů. Hlavním faktorem je pravděpodobně to, že všichni nosíte různá zařízení, která používají různé způsoby příjmu, protokolování a filtrování signálu GPS.

Můžete si také všimnout větších nesrovnalostí na delší vzdálenosti. To je způsobeno mírnými rozdíly v chybách GPS, které se nahromadily na vzdálenost.

„Možnost úspory baterie dostupná v některých zařízeních může snížit přesnost měření GPS,“ uvedl produktový manažer a triatlonista Suunto Markus Kemetter pro Digital Trends. "V dnešní době se technologie GPS vyvinula jako velmi dobrá a rozdíly mezi vzdálenostmi mezi zařízeními jsou často pod jedním procentem."

Různé algoritmy aplikované na data také vytvářejí drobné nesrovnalosti. "Spuštěné aplikace vyhlazují data, aby se zvýšila přesnost GPS," vysvětlil Lund. "To může mít vliv na zobrazenou vzdálenost."

Je zřejmé, že existuje také obrovský potenciál pro rozdíly mezi lidmi. Jakékoli další kroky, které podniknete - ať už na pomocnou stanici nebo zastávku v boxech - se počítají přímo na vašich hodinkách. To znamená, pokud to nezastavíte.

Pozastavením hodinek již nepřijímáte signály GPS, takže jediným způsobem, jak vyrovnat ztracenou vzdálenost, když zapomenete pauzu, je ruční úprava aktivity v aplikaci.

"Cítíme se velmi sebejistě v běžeckých vzdálenostech vypočítaných našimi Garmin Forerunners a podle mých zkušeností je naše chyba vzdálenosti obvykle menší než asi 0,7 procenta, což je asi 11 metrů na míli," řekl Heikes a pokračoval ve vysvětlování, že 11 metrů vede na třísekundový rozdíl mezi časem pípnutí hodinek a pípáním někoho jiného u značky na míli.

Jak silný je signál GPS?

„Pro uživatele na pevnině nebo na moři je signál GPS přibližně tak silný, jaká by vám žárovka vypadala, když je vzdálená několik kilometrů,“ řekl Simon Loe, ředitel marketingových řešení a služeb, společnosti Digital Trends. Spirent je dále společnost, která vyrábí zařízení určená k simulaci podmínek, které mohou potenciálně rušit zařízení GPS.

Ze 32 satelitů v systému GPS Loe uvedla, že přijímač musí být schopen „vidět“ alespoň čtyři na obloze, aby správně fungoval. "Nicméně, vidět více satelitů usnadňuje stanovení přesnější polohy," řekla Loe.

Protože je signál slabý, je ovlivňován řadou faktorů od přirozených účinků až po rušení jinými signály přenášenými v dané oblasti.

Jaké věci způsobují rušení?

Největší hrozbou pro signál GPS jsou jednoduše „překážky“. Patří sem vysoké budovy v městských oblastech a hustý kryt stromů v divočině.

"V listnatých lesích, když listí v zimě padá, mohou hodinky zaznamenat jinou cestu od stejné trasy v létě," řekla Loe.

Překážky jako silné listí a mrakodrapy také snižují nebo úplně blokují satelitní signály GPS. "Vytvářejí také další problémy, například když se signál odrazí od budovy, než dosáhne hodinek, a v takovém případě si přijímač GPS v hodinkách bude myslet, že je od satelitů dále, než ve skutečnosti je," dodal Heikes.

Tento jev se nazývá vícecestný, ai když existují algoritmy, které se snaží vypořádat se s vícecestným rušením, stále vytváří chyby.

Odborníci se shodují, že nejlepší metodou, jak se vyhnout rušení, je běh na čistém, široce otevřeném prostoru. Chápou však, že to pro mnoho lidí není možnost, takže některé fitness hodinky jsou vybaveny další funkcí zvanou GLONASS, ruský systém globálního určování polohy podobný americkému GPS.

Funkce GLONASS umožňuje hodinkám sledovat další ruské satelity, čímž snižuje potenciální účinek blokovaných satelitů GPS. Uživatelé by měli mít na paměti, že tato funkce stojí za výdrž baterie hodinek, protože musí vysílat druhý signál a neposkytuje žádnou výhodu těm, kteří mají jasný výhled na oblohu.

Proč moje hodinky vyhledají signál někdy déle než ostatní?

Pokud hodinky používáte poprvé v nové oblasti, může trvat, než vás najdou, než na místě, kde jste již sledovali aktivitu.

"Rychlost získání vaší první opravy závisí na tom, jak dobře zařízení zná aktuální satelitní konstelaci kolem vás," řekl Kemetter. Většina zařízení si pamatuje poslední použité umístění, a proto vás po zapnutí najde rychleji.

"Mnoho zařízení také používá předpovědi na oběžné dráze satelitů," dodal Kemmeter v souvislosti s globálními předpovědi o tom, kde satelity obíhají v daném okamžiku. "Tato data predikce jsou platná po krátkou dobu a lze je aktualizovat pomocí datového připojení k zařízení."

To znamená, že často synchronizujete hodinky s odpovídající aplikací v telefonu - např. Garmin Connect nebo SuuntoLink - pomáhá jim chovat se tak, jak chcete.

Nemohu jen použít svůj telefon?

Ano absolutně. Ale vybije vám to baterii poměrně rychle a pravděpodobně budete chtít ušetřit trochu šťávy pro případ nouze nebo objednat burrito pro zotavení.

Společnosti speciálně navrhují hodinky GPS pro sledování vašich outdoorových aktivit, což znamená, že mají obvykle menší, lehčí, odolnější a déle trvající baterie.

„U mobilních telefonů se vývoj obvykle nezaměřuje na optimalizaci anténního řešení a softwaru GPS tak, aby fungoval dobře ve venkovních sportech,“ zdůraznil Kemetter.

Společnosti jako Suunto, TomTom a Garmin upřednostňují měření vzdálenosti a tempa ve svých fitness hodinkách, aby poskytovaly vyšší úroveň přesnosti, než jaké mohou být dostupné pomocí aplikace ve smartphonu.

"Naše produkty jsou na rozdíl od mobilních telefonů vytvořeny pro atletické aplikace," řekl Heikes. "To znamená, že i implementace GPS je pro tyto aplikace vyladěna." Nebereme jednoduše hrubá data pocházející z přijímače GPS, ale při výpočtu vzdálenosti a tempa nebo rychlosti přidáváme vlastní chytrosti. “