измерение  скорости  с помощью GPS

HOME Вогнутость у глисс Скорость Boards Статьи Ссылки

Как можно использовать наручный приемник  GPS ?
  Можно  ограничиться значениями выводимыми на экран максимальной и текущей скорости ,-так у всех Garmin  .   В модели JJ-101 можно установить    прошивку с запоминанием  10 лучших максимальных скоростей и 10 лучших средних скоростей см. ниже Speed genue/

Если же выставить  в приемнике еще режим  записи трек лога   , то  перебросив данные из памяти  приемника на компьютер, можно на экране увидеть  картинку каталки   .   Для этого, например, воспользоваться  известными программами типа Mapsourse, OziExplorer  . Эти  пакеты достаточно объемны и не всем  нужны все их возможности. Программа попроще www.easygps.com ,трек лог легко открывается в Google Earth
Многие простые устройства Garmin ( в том числе Etrex) используют RS-232 интерфейс для связи с компьютером. Кабель необходимо приобретать  отдельно ( ц около 400-600р),   Лучше выбирать модели с более удобным USB или Bluetooth интерфейсом. Но, независимо от интерфейса,  у всех Garmin  скорость передачи данных из приемника  не очень высокая. У JJ -101 (GT11)запись может производиться на флеш карту , поэтому переброс данных занимает меньше минуты!

На картинке  фрагмент  рисунка  в Google Earth по записи трек лога по ETREX GARMIN  каталки на оз. Святое возле Шатуры   

 
 

Файл трека подготовленный можно открывать и более специализированными для виндсерфинга и других парусников программами. Трек лог по  JJ-101 фрирайдной  каталки в Строгино февраль 08 на айсборде  программа GPSAR PRO
 

  ,


Первой такой специальной программой для виндсерфингистов стала в 2004 году www.gpsactionreplay.com
(GPSAR) .Сейчас таких программ уже больше www.gpsresults.com www.realspeed.com , но в 2007 году они стали платными , и только у gpsar  кроме  PRO можно загрузить  бесплатную версию.   Требования сайта www.gps-speedsurfing.com также усложняются и с ними можно ознакомиться в соответствующих разделах.

 Для тех кто  нацелен на высокие и точные  значения  скорости по  данным gps треков  интересно развитие методик и прошивок прибор за последние 5 лет   :

. Та скорость , что на дисплее  приемника  вычисляется  - в большой степени по эффекту Допплеру( изменению частот от спутников). После каталки остается  обычно только одно ее значение на дисплейчике  - Максимальное .  5 лет назад   известными ручными gps приемниками  в трек лог  записывались только координаты. Поэтому программы анализа вычисляли  скорости  по трек логу  как расстояние/время , это positional -"координатные" скорости .    Ошибки у GPS могут быть и по координатам( об этом есть здесь )  и по Допплеровской скорости . Но,считают, что Допплеровская -меньше подвержена ошибкам из-за плохого приема, она ближе к исходным данным  . Заставить ее заглючить не так-то и просто... Явные же улеты по координатным скоростям(Spikes)  постоянно   нужно отфильтровывать по критерию максимального ускорения между двумя отрезками (рост  скорости при глиссировании    не может быть выше чем 7-10км.час за 1 сек это примерно 0.2-0.3G). Явные ошибки  координатной скорости видны на графиках  как резкие  Пики.. 

 Когда в 2007г появились  приборы  Navi/JJ-101 с записями в трек лог каждую сек  не только координат но одновременно и Допплеровской скорости с  другими параметрами   о качестве сигнала  ( кол-во спутников на связи лучше чтобы было не меньше 5-6, , hdop- размытие горизонтальной точности - желательно не больше 5 ти )    программы анализа изменились , добавились новые фильтры  для отсева плохих данных трек лога по кол-ву спутников на связи и параметру Hdop ,  теперь  можно выбрать подсчет  средних и лучших скоростей по а) по координатам  б) по допплеровским скоростям , сравнить их . Большинство gps спидовиков постепенно  перешли  на  такие  приборы с  большей   точностью подсчета средних скоростей  по трек логу .

Жаль что Garmin не выпустили такие прошивки , в трек лог пишут только координаты ,то есть программы анализа дают   только  "координатные" скорости ... Из Допплеровской скорости у гарминов   доступно только одно максимальное значение, то что на дисплее...

Еще пару слов о приемнике JJ-101 -это пока единственно известный  на нашем рынке  аналог приборов Navi GT11 .
Рейтин Gps-speedsurfing.com рекомендует его и аналоги как лучший выбор для использования . По сравнению с Garminовскими устройствами  его основные преимущества :
 1. Удобный быстрый  импорт данных  на компьютер: запись данных на SD карту( до 2ГБ) что обозначает практически неограниченный объем памяти для записи трека  ,быстрый  интерфейс для связи с компьютером USB и Bluetooth
2. Возможность записи в трек лог вышеперечисленных скорости по Допплеру и Nmea о надежности значений
 3. Прошивки чипсета JJ-101 постоянно обновляются с учетом практических интересов виндсерфигистов . Например: в сентябрьской версии 2007года   от Tom Chalko 1.62  . Появилась удобная  функция  SpeedGenue!  при включении которой  можно     увидеть на экране  самого прибора  осредненные! скорости  за промежуток времени ,например 10 сек  .Кроме того, прибор запоминает 14 лучших таких средних скоростей .Работает это так :   при превышении скорости порогового значения ,которое можно выставить в меню,   устройство  включает эту  утилиту   , после  падения скорости ниже того же порогового значения  вычисляет   за этот период максимальную  и главное лучшую среднюю за 10 сек скорости ( по Допплеру) .Каждый раз при новом срабатывании записывает в память прибора новые  два значения  и хранит до 10 таких пар, которые как видно из алгоритма вычисления, получены на разных участках и временных интервалах. Добавлена  возможность блокировки джойстика управления меню (очень полезна для использования с Аквапкаом)
Программа управления связью с компьютером и  программы  для обновления версии  прошивки  находятся на сайте разработчкиа  locosystech  При обновлении версии прошивки чипсета на новую( занимает около 20-30 сек)  главное помнить ,чтобы не было никакого сбоя компьютера, иначе прибор придется сдавать в сервисную службу ... Также эта версия прошивки неофициальная, гарантия 1 год  на прибор при ее использовании не сохраняется.

Новые модели приемников Navi GT31( на чипсете SirfStarIII) -  продаются с правильной виндсерфинговой прошивкой , но на нашем  рынке розничные магазины   пока не обнаружены , есть только фирма  которые принимает на них заказы при безналичной оплате ...

Программа GPSAR  www.gpsactionreplay.com


Приведем некоторые важные моменты
Так как программа написана для использования на компьютерах с различной операционной системой то иногда   требуется еше установить  JAVA машину  с этой ссылки: http://www.java.com/en/download/index.jsp


За 5 лет разработки GPSAR PRO превратилось в  мощное  средство  для вычисления скорости и других параметров по данным GPS треков.
Основные возможности :
1. "Мультики" - Воспроизведение с разной скоростью  записи "вида сверху" каталки любого количества треков(  интересно смотреть от многих гонщиков) , изменение цвета трека от  скорости движения  , вывод на экран  и на графиках текущей скорости и расстояния ,линейного ускорения, и даже  центробежной силы, анализ поворотов фордевинд ( jibe analysys) :скорость в начале поворота, падение скорости при выходе из поворота.

2.  Вычисление  средних скоростей на определенных временных интервалах или расстояниях, с фильтрацией подозрительных по записям трека - вылетов "координатной " скорости - Spikes  ,  фильтрация по другим параметрам Nmea, вычисление времени всего трека , при которой скорость превышала заданную,
Публикация обработанных данных трека по скорости  в рейтинг www.gps-speedsurfing.com

3. График  проекции скорости на направление ветра( VMG -Velocity Makes Good) - скорость набора/сброса  высоты для race гонок.
построение диаграммы VMG от курса.

4.возможность проведения виртуальных соревнований  по скорости (Virtual Run) .Механизм такой : на берегу делаются отметки начала и конца  скоростной дистанции, например 500 м, эти точки( по координатам) затем устанавливаются в программе как отрезок для соревнований.( меню Virtual Run) После заездов по трек логам участников программам вычисляет лучшие скорости на этом заданном интервале. 

5 .возможность  анализа  alpha racing -скорость прохождения замкнутой траектории с допуском 50-100м для слаломистов




Пример:  вид некоторых окон программы GPSAR PRO  Серпухов 2010, ветер  юго-восток и юго -запад 7-13м.сек






1.
Вопрос

Какие показания скорости точнее на самом Гармине или в компе на графике?

Парни c gps-speedsurfing.com  которые на измерениях скорости  Gps амии  уже собаку съели за 4 года разработок ,

часто поясняют ( см. посты Andrew  Daff и Koen Rogers )  http://www.gps-speedsurfing.com/default.aspx?mnu=forum&forum=6&val=8265 ,  а здесь об этапах применяемых технологий этого сайта :  http://www.gps-speedsurfing.com/default.aspx?mnu=forum&forum=6&val=8265   .

  Примерная суть в том что та скорость которая на дисплее прибора - вычисляется чипсетом кажд .секунду в большей степени по эффекту Допплера  ( изменению частот сигналов от спутников)  имеет очень хорошую точность по скорости  .    В трек лог  же гармины эту скорость  не пишут :( , а  только координаты . Соответсвенно, на графиках  скорости по трекам из Гармина   скорость вычисляется   по-другому:  скорость = расстояние между точками трека деленная на   время.  Это positional- координатная скорость.

 И допплеровская и координатные скорости  могут давать  ошибки . Самое сильное влияние на точность оказывают качество приема сигнала от спутников . Но Допплероская, та что на экране , считается менее подвержена ошибкам   чем координаты .     Поэтому всегда рекомендуют "координатные" скорости  перед публикацией на сайт очищать от Spikes - явных улетов  . .. (Лично я , например, ни разу не получал на экране  явных улетов  Dopplerа в Garmin Etrex, а координатные скачки скорости  почти в каждом треке ...)  Для   координатных улетов на графиках критерий отброса простой  : при  глиссировании пишут, самые кабаны не могут набирать скорость  быстрее  чем 6-7 км.час за секунду , это основной критерий отброса вылетов -крутизна графика  - ускорение не может быть выше 0.2G.
  Фильтры спец .скоростных программ   это могут делать автоматически . Но  !явные  ошибки они  срезают, а мелкие координатные погрешности , например точка чуть вбок от  истинной траектории ушла( расстояние по треку увеличилось)  , могут оставаться и накапливаться , давая           скорость чуть больше истинной … 
С другой стороны показания Допплеровской скорости на экране  немного сглажены  умным чипсетом  .Пишут что математики в восторге от простого фильтра Кальмана. Для вычисления текуших данных он берет еще предыдущие данные за последние 2-3 секунды
   . Например, если резко остановиться скорость в ноль уйдет не сразу а  через 2-3 сек.
     То есть максы 47.7 на дисплее и 49 на графике даже после удаления явных вылетов-спайкс , мне кажется,-  это нормальное наложение погрешностей приемника по допплеровской и координатной  скоростей..  Для большей уверенности можно  ориентироваться на минимальное значение из них- а оно чаще  на экране  по Допплеру !
 


    Еще напомню, что для основного рейтинга программы берут  среднюю скорость по  лучших 5 десятисекундных интервалам, Например  для значения  70 км .час  нужно напрячься  5 раз по 200 м  примерно с  такой скоростью …

 

 Извините, продолжение пока не готово. 

.......В разработке
Продолжение следует


 

 
Aleon февраль- июль  2008 обновление 2010 





 


Ваши отзывы  и вопросы  присылайте на :   aleon "собака" aha  dot ru