Comment votre GPS vous ment

Pourquoi votre appareil lit un kilométrage différent de celui d'un ami, même sur le même trajet et que faire à ce sujet

Avez-vous déjà terminé un voyage d'un siècle, seulement pour voir votre GPS lire 99 milles ? Ou vous demandez-vous pourquoi la vitesse moyenne et le dénivelé total de votre activité Strava sont différents de ceux d'un ami, même si vous avez fait le même parcours ?

Tu n'es pas seul. Des forums de vélo à ceux des applications de fitness social comme Strava et Garmin Connect, les cyclistes veulent des réponses sur les raisons pour lesquelles les appareils GPS, tous basés sur les mêmes systèmes de localisation par satellite, semblent varier si souvent.

Nos collègues de Runner's World ont récemment écrit sur ces erreurs GPS, en se concentrant sur une récente étude de journal qui a démontré comment les appareils GPS surestiment toujours votre distance réelle, mais ces erreurs ne sont qu'une partie de l'histoire.

Les mensonges du GPS, si nous voulons les appeler ainsi, découlent d'un certain nombre de problèmes et affectent les mesures de la distance à la vitesse moyenne en passant par le gain d'altitude. "Chaque différence a un pilote différent", explique la coureuse professionnelle de cyclocross Elle Anderson, qui, en tant que membre de l'équipe de support client de Strava, traite ces questions tous les jours. En utilisant le GPS, "nous opérons sur un système qui est inexact dans une certaine mesure", dit-elle.

Comprendre les raisons pour lesquelles les écarts GPS se produisent peut vous aider à éliminer certaines erreurs ou à apprendre à vivre avec jusqu'à ce qu'une meilleure alternative arrive.

Comment fonctionne le suivi GPS Les appareils GPS collectent des données à partir d'un groupe de 27 satellites qui orbitent autour de la Terre deux fois par jour, suivant des trajectoires exactes telles que, à un moment donné et à un endroit donné sur Terre, au moins quatre sont visibles.

Ces satellites envoient des ondes radio captées par votre appareil. Sur la base de la différence de temps entre le moment où l'onde a été envoyée et reçue, une unité GPS détermine à quelle distance se trouve chaque satellite et utilise ces informations pour localiser votre position, un processus connu sous le nom de trilatération.

Erreurs de distanceErreur de mesure: Si vous avez déjà téléchargé un fichier GPS uniquement pour trouver que votre chemin sur la carte est parallèle à une route mais pas réellement sur celle-ci, il s'agit d'une erreur de mesure, comme le montre ce fichier Garmin Connect d'un trajet récent pour tester la précision du GPS.

Les signaux satellites traversent notre atmosphère, ce qui les ralentit légèrement. Les fabricants d'appareils GPS compensent cela avec des algorithmes, mais même dans ce cas, les plus avancés d'entre eux ne peuvent approximer votre position que sur trois à cinq mètres horizontaux ; la plupart ne sont précis que dans un diamètre de 10 mètres.

Erreur d'interpolation : Si vous avez déjà téléchargé un fichier GPS qui rend votre chemin autour d'une courbe sous la forme d'une étrange série de lignes droites saccadées, vous avez rencontré une erreur d'interpolation. Les appareils GPS ne mesurent votre position qu'à intervalles réguliers, de sorte que votre chemin finit par être une série de points discrets. Le logiciel relie généralement ces points par des lignes droites même si votre itinéraire est courbe. La plupart des logiciels, comme Strava ou Garmin Connect, peuvent corriger pour suivre les routes connues, mais si votre intervalle d'échantillonnage n'est pas assez rapide, le chemin peut tenir compte à tort de la distance.

Autres erreurs : la précision du GPS varie également en fonction de la force du signal, de l'intégrité du matériel et même de la mise à jour de votre micrologiciel. Certains paramètres peuvent également interférer avec la précision : si vous réglez votre appareil sur une pause automatique lorsque vous arrêtez de bouger, vous devez vous déplacer continuellement sur une certaine distance avant que le système ne recommence à mesurer. Il y a aussi la corruption des données. Quiconque a téléchargé un fichier .fit sait que parfois il est illisible, et même lorsqu'il est lisible, il y a du bruit - les données disparaissent ou sont ajoutées à des endroits étranges (non, vous n'avez pas instantanément et momentanément ralenti à 5 mph lors d'une descente autrement à 35 mph ).

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Erreurs d'élévationDérive barométrique : Les appareils GPS peuvent lire l'altitude de deux façons. Le plus courant pour les ordinateurs de vélo est avec un altimètre barométrique intégré, qui utilise les changements de pression barométrique (c'est-à-dire l'air) pour calculer les changements d'altitude. Mais la pression barométrique change également en fonction du temps et de la température, elle sera donc toujours légèrement décalée. "Les gains d'altitude sont relatifs, pas absolus", souligne Anderson. "[Et] si vous sortez votre Garmin de votre maison chaude et sortez et roulez à 30 degrés, ça panique pendant les premières minutes."

Un GPS sans altimètre barométrique, comme une application pour téléphone, utilise votre position et une valeur appelée ellipsoïde de référence pour calculer l'altitude, mais c'est souvent inexact, l'une des principales raisons pour lesquelles Garmin Connect et Strava proposent des corrections d'altitude lorsque vous téléchargez un fichier.

Généralité de la base de données : les fonctionnalités de correction d'altitude comparent votre itinéraire à une liste d'altitudes connues. Strava, par exemple, utilise les données de l'US Geological Survey, dit Anderson : Il superpose essentiellement une carte avec une grille de tuiles de 10 mètres carrés, chacune étant affectée d'une valeur d'élévation basée sur l'élévation moyenne de sa superficie totale. Ainsi, sur un terrain particulièrement escarpé, l'élévation réelle est probablement supérieure (ou inférieure) à la valeur de la tuile. C'est pourquoi Strava et Garmin Connect désactivent les corrections d'altitude lors du téléchargement depuis un appareil avec un altimètre barométrique : les données collectées sont généralement plus précises.

Le résultat En raison de toutes ces erreurs, chaque fois que vous faites un trajet particulier, votre GPS produira des ensembles de données légèrement différents. Et si vous et un ami faites le même trajet, vos fichiers seront différents. Chaque erreur est petite individuellement, note Anderson, "mais tout a un effet composé de petites variables qui se chevauchent, de sorte que l'erreur cumulée à la fin de l'activité peut être de quelques minutes, voire de quelques dixièmes de mile".

La distance est l'erreur la plus courante et, selon un article publié l'automne dernier dans l'International Journal of Geographic Information Science, la façon dont le GPS s'appuie sur l'interpolation signifie presque toujours que votre distance enregistrée est plus longue que votre distance réelle.

Les données d'altitude varient généralement plus largement. Une partie de cela se résume au matériel individuel, y compris la présence ou l'absence d'un altimètre barométrique. Le résultat peut être des profils d'élévation distants de plusieurs centaines de pieds au cours d'une série d'ascensions - des éléments assez importants si, par exemple, vous essayez jamais d'atteindre l'Everest à vélo.

Mais qu'en est-il de mes segments, mon frère ? ! La plus grande préoccupation des gens est probablement que l'erreur GPS affectera d'une manière ou d'une autre leurs résultats QOM/KOM. Détendez-vous, dit Anderson : Premièrement, les segments sont généralement suffisamment courts pour que l'erreur de mesure soit bien inférieure à celle trouvée, par exemple, dans une randonnée de 60 miles.

Et l'interpolation fonctionne bien pour une métrique clé : les segments. Pour les temps de segment, Strava analyse votre fichier d'activité et sélectionne les deux points d'interpolation GPS qui correspondent le mieux au début et à la fin d'un segment (quatre points au total). De chaque paire de points, Strava utilise celui qui est le plus proche de l'emplacement du début du segment et de la fin du segment comme point de départ et d'arrivée. Votre temps est basé sur les horodatages de ces deux points uniquement, et non sur les erreurs de mesure cumulées de tous les points d'interpolation intermédiaires, comme cela se produit dans une activité complète. Il y a toujours une marge d'erreur, mais elle est de l'ordre de quelques mètres horizontaux - et parfois cela peut être de quelques mètres en votre faveur. Répétez un segment suffisamment de fois, et c'est essentiellement un lavage ; pas de quoi s'énerver.

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Toujours inquiet ? Anderson dit que Strava en est aux toutes premières étapes d'un projet qui pourrait mettre fin à la plupart des erreurs GPS. En utilisant les fichiers des millions d'activités que les utilisateurs ont téléchargées, il s'agit essentiellement de crowdsourcing d'une base de données massive de ses utilisateurs. "C'est tellement important que si nous apportons ce changement, nous devons être sûrs à 100% qu'il s'agit d'une amélioration", a déclaré Anderson. "Mais si cela se produit, cela signifie que peu importe que vous rouliez en solo ou en groupe, que vous fassiez le même trajet à des jours différents ou que vous le fassiez avec des amis avec des appareils différents ; si nous empruntons le même itinéraire, nous obtiennent tous les mêmes données."

Si cela se produit, bien sûr, il pourrait encore y avoir un niveau d'erreur infime. Mais au moins, nous jouons tous sur le même terrain.

Que faire à ce sujet "Je suis constamment étonné de voir à quel point nos utilisateurs se soucient des secondes, des pieds et des dixièmes (de mile)", déclare Anderson. Si vous voulez les données les plus précises, voici quelques bonnes pratiques GPS :

• Mettez à jour votre firmware : pour mon test GPS ci-dessus, j'ai intentionnellement sorti un ancien Garmin Edge 500 que je n'ai pas mis à jour depuis des années. Il y a plusieurs raisons pour lesquelles le fichier résultant avait une route remplie d'erreurs, mais l'ancien micrologiciel en est une.

• Obtenir un capteur de vitesse : il indique que, lorsque vous associez un capteur à un appareil GPS, la collecte par défaut de ces données est presque toujours effectuée sur le capteur de vitesse plutôt que sur le GPS. Assurez-vous que, si nécessaire, l'étalonnage de la taille des roues est précis.

• Mise à niveau : les unités GPS plus récentes peuvent avoir l'aide à la navigation WAAS de la Federal Air Administration activée en arrière-plan et peuvent également accéder au réseau satellite russe GLONASS. Plus de satellites équivaut à une localisation plus précise.

• Modifiez votre taux d'échantillonnage : la plupart des appareils GPS sont livrés avec un paramètre par défaut "auto" ou "intelligent" pour l'intervalle d'échantillonnage, mais vous pouvez les configurer pour envoyer un ping au satellite jusqu'à une fois par seconde. Inconvénients ? Gravure plus rapide de la batterie et fichiers de plus grande taille avec potentiellement plus de bruit.

• Entrez des points d'altitude connus : si vous entrez un certain nombre de points dans votre GPS, cela aidera à compenser la dérive barométrique, car lorsque vous allumez votre GPS au début d'un sentier que vous visitez souvent, il capte ce point d'altitude enregistré et calibre le altimètre barométrique à la valeur connue, ce qui est facilement accompli. Sur les appareils GPS plus anciens, vous pouvez stocker un certain nombre de points connus ; Lorsque vous démarrez un trajet, l'appareil recherche automatiquement s'il se trouve à proximité de l'un des points que vous avez saisis et s'étalonne en conséquence. Sur les appareils GPS plus récents avec des cartes téléchargeables, les points d'élévation proviennent généralement de ces cartes.

Un conseil pour choisir des points connus : n'utilisez pas un panneau indiquant les limites de la ville indiquant l'altitude. Il s'agit généralement d'un point aléatoire ailleurs dans la ville, ou simplement de l'altitude moyenne de la ville. Vous pouvez cependant utiliser des endroits balisés comme le sommet d'un col.

Partez maintenant en vélo, avec ou sans GPS.

Joe Lindsey est un journaliste indépendant de longue date qui écrit sur les sports et le plein air, la santé et la forme physique, la science et la technologie, en particulier là où les trois éléments de ce diagramme de Venn se chevauchent.

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