28 Set 2021
IL TUO OROLOGIO GPS MENTE?
Posted by Forrest Group Minerva
Creato: 28 Settembre 2021

Il tuo orologio GPS mente?

La verità sull’accuratezza del GPS e cosa puoi fare quando hai davvero bisogno di sapere quanta distanza hai percorso e quanto velocemente.

gif GPS error 01Foto: Getty Images

All'inizio di questa estate, quattro donne del mio club di corsa e un'amica di un altro gruppo hanno corso una 10 km virtuale. Hanno iniziato tutte allo stesso punto, aspettandosi che i loro dispositivi avrebbero dato loro il medesimo punto di arrivo. Ma anche se stavano percorrendo lo stesso percorso, non hanno ottenuto il medesimo risultato.

C'è da aspettarsi una qualche diversità; il percorso ha avuto un numero di curve, e mentre correvano sullo stesso lato della strada (faccia al traffico) non c'è motivo di presumere che percorressero le curve spalla a spalla. Questo, potrebbe facilmente aggiungere diversi metri di differenza.

Ma i risultati non erano nemmeno vicini; frustrante, perché due stavano cercando di infrangere il loro record personale e ora, non avevano idea se ci fossero effettivamente riuscite.

La più veloce si è fermata quando il suo GPS ha segnato 6.21 miglia, mettendo un segnale verso il quale le altre sono poi arrivate. Una volta giunte, i loro dispositivi indicavano tra 6.24 e 6.27.

Qualche centesimo di miglio di variazione potrebbe non sembrare molto, ma al loro ritmo, ogni centesimo rappresentava 3-4 secondi, e se sei preoccupato per un record personale a lungo cercato (o un posizionamento corretto in una gara virtuale), i secondi aumentano. Per non parlare della possibilità che tutti i loro dispositivi potessero essere sbagliati.

Sovrastima sistemica
Tali preoccupazioni non sono nuove. Quante volte i corridori si sono accalcati dopo una gara per confrontare le loro letture, cercando di capire se il percorso era accurato e chiedendosi perché hanno ottenuto risultati leggermente diversi? Perché una mezza maratona certificata spesso si presenta come 13.24 miglia, anziché 13.1?

In genere, si tratta di un errore dell'1% circa sulla distanza, che si traduce anche come un'andatura più veloce dell'1%. La maratoneta Lindsey Scherf ha notato che se il suo orologio GPS le dice che sta correndo a un ritmo di 5:20 (al miglio), in realtà sta correndo a 5:23, quasi esattamente l'uno percento in più". Ho corso con gli orologi GPS Polar, Garmin e TomTom", dice, "e sembrano tutti produrre lo stesso differenziale di 3 secondi per miglio".

Molti corridori presumono che la differenza sia dovuta al fatto che il GPS ha perso il sincronismo satellitare, forse a causa di troppi alberi o di edifici alti, che possono effettivamente interferire con il segnale. (In effetti, si sarebbe scoperto in seguito che l’atleta di testa nel gruppo del mio club, aveva sperimentato proprio questo effetto per circa 0,04 miglia, e solo per coincidenza era arrivata a percorrere una distanza che in seguito si sarebbe rivelata quasi esattamente di 10 km.)

Ma questo non spiega la maggior parte dell'errore. Il fatto è che mentre i dispositivi GPS sono uno strumento estremamente utile, possono anche mentirti.

Non sono solo i corridori in cerca del record personale ad averlo riconosciuto. In un documento del 2016 della International Journal of Geographical Information Science, un team guidato da Peter Ranacher, dell'Università di Salisburgo, in Austria, ha esaminato questo effetto e, in termini scientifici semplici, l’ha definito “sovrastima sistematica della distanza.”

Carre Heineck, una delle atlete della cronometro del mio gruppo, descrive il risultato in modo più emotivo. Ha detto: "ero davvero frustrata, perché i nostri orologi hanno mostrato risultati così diversi che corrispondevano a una differenza di 10-20 secondi".

Non che non avesse raggiunto il suo obiettivo di tempo. Lo aveva fatto con almeno 40 secondi di anticipo, a prescindere. Ma forse lo avrebbe davvero battuto maggiormente. "Per me", dice, "10 secondi sono tanti".

Compromessi per le dimensioni e il peso
gif GPS error 02                                                     Foto: Getty ImagesL’errore non risiede nel processo GPS stesso. In geofisica, i ricercatori lo usano felicemente per monitorare i movimenti delle placche tettoniche, che si spostano al massimo di pochi centimetri all'anno. I vulcanologi lo usano per monitorare, con grande precisione, i movimenti del suolo che potrebbero far presagire un'eruzione.

Ma questi compiti richiedono sensori estremamente sensibili fissati a oggetti altrimenti immobili.

Ottenere una risoluzione così buona richiede anche più tempo e potenza di calcolo di quanto il tuo orologio possa fornire. Per non parlare dei costi. "Questi ricevitori costano da $ 5.000 a $ 8.000", afferma Kenneth Hudnut, un geofisico dell'US Geological Survey a Pasadena, in California. E afferma, “un podista non vorrebbe trasportarne uno. Tendono ad avere le dimensioni di un libro medio e pesano qualche chilo”.

Un orologio GPS richiede compromessi, sia per le dimensioni, sia per il peso, sia per preservare la durata della batteria.

L’orologio traccia il tuo percorso prendendo una serie di campionamenti (letture) in rapida successione: leggi-leggi-leggi-leggi-leggi; nessuna lettura è accurata come quelle usate dai geofisici. Un punto di lettura potrebbe essere dietro di te e a destra; un altro punto avanti; ancora un altro avanti e a sinistra. Il risultato è che l'orologio ti vede correre in una serie di meandri, come un ubriaco che barcolla ritornando a casa dal bar.

Per compensare, l'orologio potrebbe utilizzare un algoritmo (procedimento di calcolo) di livellamento che tenta di utilizzare una serie di queste correzioni per indovinare cosa stai effettivamente facendo. Ma nel momento in cui provi a convertire le letture leggi-leggi-leggi in medie, ti imbatti in nuovi problemi, che Ranacher chiama "errori di interpolazione".

Il modo esatto in cui i dispositivi GPS lo fanno sembra essere un segreto gelosamente custodito. Ma non ci vuole un dottorato di ricerca in matematica per capire l'enigma. Se l'algoritmo presuppone che una serie di correzioni rappresentino effettivamente un corridore che procede in linea retta, può calcolarne la media e ridurre l'effetto barcollamento da ubriaco. Ma se lo fa in modo troppo aggressivo, sarà lento nell’individuare quando un podista sta svoltando un angolo; questa è una probabile spiegazione del motivo per cui i dispositivi GPS sono notoriamente imprecisi sulle piste.

Tutto ciò è molto frustrante se stai correndo una prova a tempo, o una gara virtuale, e ti interessa particolarmente la differenza per una 10 km tra, ad es. 37:59 e 38:21 (1% più lento).

Giroscopi, ruote e mappe digitali
Una soluzione, dice Hudnut, è cercare un orologio che abbia anche un giroscopio che aiuti a tracciare i cambiamenti del movimento, indipendentemente dal GPS. E afferma: "I giroscopi sono spesso utilizzati per assistere il GPS. Dove il giroscopio è più forte, il GPS è più debole e viceversa. Le tecnologie sono complementari». Se lui dovesse progettare orologi GPS per i podisti, aggiunge: "la cosa da migliorare sarebbe il giroscopio".

gif GPS error 03Foto: Getty ImagesStoricamente questi sono stati costosi e orientati principalmente verso triatleti e trail runner, ma questo sta cambiando ed è probabile che presto ci sarà un'intera nuova generazione di orologi da corsa che li sfoggerà.

Però questo non è l'unico modo per migliorare l'accuratezza delle letture.

Per determinare quanto lontano (e velocemente) le tre podiste e la loro amica avevano corso, tre di loro sono tornate indietro e hanno misurato nuovamente il percorso con tre diverse tecnologie. Una ha corso con la ruota di un topografo. Un’altra ha utilizzato un foot pod Stryd calibrato (che utilizza i movimenti del piede per misurare la distanza). La terza ha usato il sito web di mappatura del percorso satellitare di Google, gmap-pedometer.com [N.d.r.: da visitare anche per sola curiosità! Sono riportati anche i marciapiedi e i numeri civici degli edifici!] per misurarlo dallo spazio.

Quando si tratta di misurare le distanze di corsa, il gold standard [N.d.r.: è una valutazione riconosciuta da tutti come la migliore disponibile] è un dispositivo chiamato contatore di Jones, che si monta su una bicicletta e, se adeguatamente calibrato, è abbastanza preciso da essere utilizzato per certificare i percorsi di gara. Ma la maggior parte di noi non ne ha uno a disposizione e, tra l’altro, richiede una calibrazione rigorosa ogni volta che lo usi, per tenere conto delle piccole differenze della pressione dell'aria negli pneumatici della tua bici. [N.d.r.: qui puoi scaricare/consultare il PDF (67 pagg.) della procedura di misurazione standard. È incredibile osservare le tantissime prescrizioni che devono essere ottemperate per certificare i percorsi di gara.]

Nella mia esperienza, gmap-pedometer.com è quasi altrettanto buono, a patto che tu possa individuare punti di riferimento importanti (come l'inizio e l'arrivo) dalle immagini satellitari, e non perdere di vista il percorso sotto gli alberi. Nei test su distanze note (come un campo da calcio), ho riscontrato che è accurato entro lo 0,1%, e forse meglio, con la limitazione principale dei dettagli delle mappe satellitari disponibili per il percorso di corsa prescelto. Funziona meglio su linee rette, ma l'ho usato anche per misurare le curve intorno a una pista entro 1 metro per giro.

Fortunatamente, gmap-pedometer.com e la ruota del topografo hanno prodotto risultati quasi identici, abbastanza vicini così che la differenza era probabilmente dovuta al modo in cui la podista con la ruota ha approssimato le curve. E mentre la ruota del topografo non è considerata abbastanza accurata per certificare un percorso di corsa, è abbastanza accurata per i topografi e per le squadre di costruzione stradale. (Io stesso l'ho testato su una pista e l'ho trovato estremamente preciso, limitato principalmente dalla mia capacità di guidarlo in linea retta.)

Anche il foot pod Stryd era notevolmente vicino, entro pochi metri dal satellite e dalla ruota.

Tutte queste misure suggerivano che l’errore dei vari dispositivi GPS era compreso tra l'1,0 % e lo 0,65%, campo quasi esattamente corrispondente all'esperienza di Scherf.

Cautela le tue letture
Quindi, cosa dovrebbe fare un utente di un orologio GPS?

Una risposta è testare l'orologio su percorsi di distanza nota. Nella mia città abbiamo una pista ciclabile i cui chilometri sono segnati con una precisione che sembra estremamente buona. Se hai la possibilità, prova l'orologio sia su un percorso rettilineo, sia su uno curvo. Un percorso stradale certificato potrebbe servire allo scopo, sebbene considera che sarà stato misurato assumendo che tu stia correndo per tangenti, e quindi potrebbe non essere saggio tentare di percorrerlo senza il controllo del traffico.

In alternativa, misura un percorso con gmap-pedometer.com o la ruota di un topografo e testa l'orologio rispetto a questi, eseguendo la prova più di una volta (in giorni diversi), solo per assicurarti che ciascuna prova ti dia il medesimo risultato.

Una volta determinata la distanza per miglio, è possibile utilizzarla con maggiore sicurezza per le prove a cronometro e le gare virtuali, regolando opportunamente la distanza; ad esempio, correndo 3.14 miglia per una 5 km anziché 3.1. Ma renditi conto che nessuna misurazione diversa da una pista o da una gara su un percorso certificato (con il controllo del traffico in modo da poter correndo per tangenti) sarà mai accurata al 100%.

E rilassati. Anche se non è perfetto, il tuo orologio GPS è uno strumento estremamente utile e ti dice la distanza e il tuo ritmo in modo molto più accurato rispetto ai vecchi metodi, come guidare su un percorso. Non diventare troppo ossessivo per quei centesimi di miglio incerti, per quanto frustranti possano a volte sembrare.

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  Richard A. Lovett - 17 agosto 2020

 



Tratto da: https://www.podiumrunner.com/gear/tech-wearables/why-your-gps-lies/


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