GPS - почему нельзя верить....статья

Форум » —= РАЗГОВОРЫ О БЕГЕ, ЭКИПИРОВКЕ и др. и пр. =— » GPS - почему нельзя верить....статья » Ответить

GPS - почему нельзя верить....статья

ALF: Может эта статья поможет наконец то понять что есть GPS http://42km.ru/items/121 Статья в оригинале: http://www.hamptonrockfest.com/hamptonhalf-GPS.html Для меня в смысле измерения дистанции он всегда был и остается игрушкой

Ответов - 25

Ak55: Автор поста, равно как и авторы статьи, продолжает делать ту же самую ошибку, на которую я уже не раз указывал: Он (они) сравнивают между собой две несравнимые величины:точность измерения длины пути велоколесом (одометром) и точность определения координаты прибором GPS. Это примерно то же самое, что сравнивать рост человека и объем его знаний ("жираф большой - ему видней"). Замечу, что велоколесо координаты каждой точки вообще не определяет, то есть погрешность определения координат у велоколеса (независимо от его конкретной конструкции) равна бесконечности. Вторая ошибка автора поста, равно как и авторов статьи, заключается в предположении о том, что приборы GPS вычисляют пройденный путь как длину отрезков ломаной линии, соединяющих координаты точек при каждом замере, произведенном прибором GPS. В реальности GPSы вычисляют длину некоторой расчетной сглаженной плавной кривой, проходящей через все облако точек отдельных замеров. Дело в том, что GPSы замеряют координаты объекта 4 раза в секунду. За период времени между двумя замерами даже Усэйн Болт в состоянии пробежать не более 2.5 метров, а самые быстрые марафонцы - вообще менее 1 метра. При погрешности измерения координат у GPSов 5-10 метров и случайном распределении ошибок измерения на гипотетической ломаной, приводимой авторами статьи, а ранее - и Альфом, неизбежно должны были появляться участки "обратного хода" между соседними точками в тех случаях, когда бегун фактически пробежал 1 метр вперед, а случайная ошибка измерения "отбросила" его на 5 метров назад. А в таком случае погрешность измерения длины дистанции GPSом составила бы не 1-5-10%, а сотни процентов, то есть ошибались бы "в разы", чего фактически эти приборы не допускают. Косвенно процедуру "сглаживания" ЖПСом подтверждает сам Альф вместе с авторами процитированной статьи, поскольку на нарисованной ими ломаной линии участков "обратного хода" нет, только болтание из стороны в сторону вокруг истинной траектории движения. Реальные максимальные "выскоки" мгновенных координат GPSа Альф и Ко вольно или невольно сгладили сами. В действительности эта процедура сглаживания выражена в еще бОльшей степени. В заключение. Я отнюдь не утверждаю, что GPS приборы абсолютно точно измеряют длину пройденного бегуном пути. Но я утверждаю, что погрешность этого измерения не превышает погрешность откалиброванного велоколеса. На сертифицированных беговых трассах GPS длжен ВСЕГДА показывать несколько бОльщую длину дистанции вместо заявленной по следующим причинам: 1. Реальная фактическая длина дистанции ВСЕГДА должна быть больше заявленной в силу правил ИААФ по сертификации трасс (и аналогичных американских правил), довольно подробно изложенных в процитированной статье 2. Участнику соревнований практически невозможно бежать строго по оптимальной траектории, вдоль которой происходит измерение трассы при сертификации, а это означает, что любой бегун гарантированно пробегает еще больше. 3. Если участник по ходу дистанции совершает какие-либо вынужденные остановки на WC или ПП или ПО или еще по какой-то причине, то в такие моменты в силу использования алгоритмов сглаживания GPS будет ошибаться в вычислении пройденного пути в сторону увеличения, хотя фактически бегун стоял на месте.

ALF: Ak55 пишет: Он (они) сравнивают между собой две несравнимые величины:точность измерения длины пути велоколесом (одометром) и точность определения координаты прибором GPS.... Это не одно и тоже, согласен, но точность определения координат двух точек, между которыми измеряется расстояние, к вашему сведению, влияет на точность определение самого расстояния, ибо оно вычисляется опираясь на эти неправильно определенные ординаты - просто ошибки по разным координатным осям будут по разному влиять на эту точность (они например могут и компенсироваться -вдоль маршрута движения.) Колесо велика координаты не расчитывает, просто измерет расстояние с какой то ошибкой - а GPS расcчитывает интегральное расстояние тоже с ошибкой (исходя из неточных координат). Ak55 пишет: GPSы замеряют координаты объекта 4 раза в секунду Координаты ли? Координаты вообще то вычисляются, здесь же измеряется только время, а сколько раз рассчитываются координаты это еще вопрос. Сколько бы они и чего не измеряли или рассчитывали - ошибку в каждой точке получишь не меньше чем маркетинговую, вывод величина маркетинговой ошибки приводится с учетом этого самого облака. Ak55 пишет: При погрешности измерения координат у GPSов 5-10 метров и случайном распределении ошибок измерения на гипотетической ломаной, приводимой авторами статьи, а ранее - и Альфом, неизбежно должны были появляться участки "обратного хода" между соседними точками в тех случаях, когда бегун фактически пробежал 1 метр вперед, а случайная ошибка измерения "отбросила" его на 5 метров назад. 5-10 м в процессе движения это еще вопрос? Аппроксимированная ломанная приводится для удобства понимания - кстати "обратного хода" с маленькой дискретностью определения координат как раз и не будет. В реальности отклонения от трассы на тех маршрутах которые выставлялись в интернете приличные (иногда в 50м и более) причем на значительных временных интервалах и на открытых пространствах - ЭТО ФАКТЫ а не пустой треп , что-то тут явно не так с частотой определения координат - опять только маркетинг. А сглаживание в данном случае при измерении расстояний с точки зрения геодезиста(как я уже писал) - это всего лишь СУПЕРПОДГОНКА, ни какого отношения к точным измерениям не имеет - что и выползает в итоге. Ak55 пишет: ВСЕГДА показывать несколько бОльщую длину дистанции вместо заявленной по следующим причинам: 1. Реальная ... По поводу пункта 1 и 2 согласен - это очевидно и банально, а по поводу 3 (со сглаживанием на пунктах питания) - что то не-то, Может вы их алгоритм расчета встроенный в навигатор расшифровали? Ну а велик и разные там колесики я, например, не рассматриваю как точное средство измерений Я был удивлен когда узнал от Волкова методику измерений и что они дают точность 1/1000

домово: чип Sirf 3 дает именно координаты, читаются по RS32 протоколу как текст. Частоту обновления можно ставить до 100 Гц. Однако в гражданском доступе спутник вносит специально ошибки, отсюда усреднение на высоких частотах ничего не дает (или мало что дает, это требует доп исследований) в смысле увеличения точности, код ошибок специально так сделан. Военная точность 1 м. Высокая частота сильно увеличивает энергопотребление чипом, потому обычно не используется. iPhone 4S имеет в чмпе QUALCOMM одновременно Глонас и GPS что в потенциале должно в 1.5 раза улучшить точность. Кроме того в потенциале (а есть и спец программы очень сильно платные скажем 50к баксов) способные задействовать триангуляцию от сотовых вышек или фиксированных Wi-Fi точек с точными координаитами определенными другими методами и сам не пробовал но утверждается что точчность будет как у военных GPS - 1 м.

Ak55: ALF пишет: В реальности отклонения от трассы на тех маршрутах которые выставлялись в интернете приличные (иногда в 50м и более) причем на значительных временных интервалах и на открытых пространствах - ЭТО ФАКТЫ Это действительно факт, но этот факт заключается в том, что в определение координат вмешивалась какая-то систематическая ошибка, в том смысле, что сама траектория рисовалась правильно, но оказывалась смещенной относительно фактического расположения трассы на несколько десятков метров. То есть, на длине фактически пройденной дистанции эта систематическая погрешность не сказывалась. (Попробуйте нарисовать две окужности диаметром 1 метр, центры которых смещены друг от друга на 50 метров. Как вы думаете, длины обеих окружностей будут совпадать или отличаться?). У меня самого есть записанные Гармином треки, где я почему-то бежал по лесному массиву, хотя параллельно треку метрах в 30-ти располагалось шоссе, по обочине которого я, собственно, и бежал. ALF пишет: величина маркетинговой ошибки приводится с учетом этого самого облака Вас можно поздравить с введением в теорию вероятностей нового термина "величина маркетинговой ошибки" ALF пишет: А сглаживание в данном случае при измерении расстояний с точки зрения геодезиста Похоже, что этот геодезист в процессе своего обучения и в своей практике пользовался самым точным из известных вычислительных приборов - настольными счетами, и не имеет представления не только о современных компьютерах и вычислительных алгоритмах, но даже с логарифмической линейкой знаком лишь по-наслышке. ALF пишет: Аппроксимированная ломанная приводится для удобства понимания Сама "аппроксимированная" кривая нарисована неправильно, с принципиальными ошибками, соответственно, она способствует неправильному пониманию. Вот это и есть СУПЕРПОДГОНКА (цитирую Альфа) ALF пишет: "обратного хода" с маленькой дискретностью определения координат как раз и не будет. Чем выше дискретность определения координат движущегося объекта, тем выше вероятность появления "обратного хода" ( при независимости распределения ошибок измерения координаты от местоположения этого объекта) домово пишет: Частоту обновления можно ставить до 100 Гц. в документации к моему 405-му Гармину указано 4 Гц для считывания координат и 0.25 Гц для записи результатов в память

Ak55: ALF пишет: но точность определения координат двух точек, между которыми измеряется расстояние, к вашему сведению, влияет на точность определение самого расстояния, ибо оно вычисляется опираясь на эти неправильно определенные ординаты - просто ошибки по разным координатным осям будут по разному влиять на эту точность В этой фразе и заключается Ваша ограниченность в понимании алгоритма сглаживания: при использовании сглаживания фактическое расстояние между двумя соседними точками рассчитывается отнюдь НЕ КАК РАЗНОСТЬ КООРДИНАТ этих двух соседних точек! Оно основывается и на координатах еще нескольких соседних точек справа и слева от тех двух точек, между которыми вычисляется это самое расстояние. И, как Вы правильно заметили позднее, чем больше берется точек, тем больше вероятность того, что ошибки могут взаимокомпенсироваться. Это общеизвестный факт из теории ошибок: точность определения случайной величины неточными приборами можно повысить увеличением числа независимых измерений этой случайной величины. Это и используют алгоритмы сглаживания.

А-Р: "если я заменю батарейку!" (с) Про "4 Гц для считывания координат и 0.25 Гц для записи" не знал, знал только про 0.25 Гц (=раз в 4 сек) записи в память. Т.е. выходит, что 1 запись выполняется для 16(!) измеренных и сглаженных значений?! Чисто гипотететически с позиции обывателя - вполне потянет! Ak55 пишет: этой фразе и заключается Ваша ограниченность в понимании алгоритма сглаживания: при использовании сглаживания фактическое расстояние между двумя соседними точками рассчитывается отнюдь НЕ КАК РАЗНОСТЬ КООРДИНАТ этих двух соседних точек! Оно основывается и на координатах еще нескольких соседних точек справа и слева от тех двух точек, между которыми вычисляется это самое расстояние. И, как Вы правильно заметили позднее, чем больше берется точек, тем больше вероятность того, что ошибки могут взаимокомпенсироваться. Это общеизвестный факт из теории ошибок: точность определения случайной величины неточными приборами можно повысить увеличением числа независимых измерений этой случайной величины. Это и используют алгоритмы сглаживания. Ak55 пишет: в документации к моему 405-му Гармину указано 4 Гц для считывания координат и 0.25 Гц для записи результатов в память

домово: частота зависит от прошивки, сам чип GPS часто используемый в смартофонах и КПК допускает частоту выдачи координат 100 Гц, но управляющая программа может насильно быть запрограммирована разработчиками так чтобы не опрашивать прибор чаще чем скажем 5 раз в 1 сек. Причина систематической ошибки может быть кстати как раз кодом защиты военной части GPS. Тогда усредняй не усредняй все равно ошибка сохраниться. И даже сама карта может быть не точной. Тут еще не известно кто прав GPS или карта...

А-Р: домово пишет: Причина систематической ошибки может быть кстати как раз кодом защиты военной части GPS. Ak55 пишет: У меня самого есть записанные Гармином треки, где я почему-то бежал по лесному массиву, хотя параллельно треку метрах в 30-ти располагалось шоссе, по обочине которого я, собственно, и бежал.

Ak55: А-Р пишет: пока не получим алгоритм сглаживания от производителя, эти диспуты будут вечны Реально-действующего алгоритма, я думаю, мы от производителя не получим никогда. От себя скажу, что я сам занимался нет, не разработкой, а практической реализацией таких алгоритмов при математическом моделировании химических процессов еще 30 лет назад. Успешной, замечу, реализации, причем на значительно менее мощной вычислительной технике, чем мы имеем сейчас. Первоисточников таких алгоритмов наизусть не приведу, желающие могут сами поискать. А-Р пишет: выходит, что 1 запись выполняется для 16(!) измеренных и сглаженных значений?! Это неоднозначный вывод. Может быть, используется и большее число мгновенных измерений, может быть, и меньшее, может быть, это число варьируется. Но поскольку пройденная дистанция - это накопленная величина, то я практически не сомневаюсь, что это накопление происходит с частотой 4 Гц, хотя промежуточные значения записываются в 16 раз реже. Кстати, чтобы иметь доступ к этим промежуточным значениям, надо в часах задать какую-то опцию, я особо не вдавался, мне с такой частотой эти данные не были нужны.

Ak55: А-Р пишет: Ак55, ты, видать, мимо военной базы ПВО пробегал? 8-) Или бомбоубежища какого... Да у нас все Подмоскоье - это или база ПВО или бомбоубежище какое! Нет, я думаю это связано как раз с той извне привнесенной погрешностью для бытовых GPSов, о которой писал домово. В моем случае - с систематической (постоянной) погрешностью.

Юрандер: Теоретизировать можно сколько угодно, но на практике, в Крыму прибор выдавал ежедневно одни и те же значения с велосипедом на расстояниях от 40 до 100 км. Тоже самое в Мурманске. Вело не было, но лыжная трасса всегда была одной. В Москве и в лесах, особенно летом, чудеса могут быть любыми. В целом, для тренировки любителя - возможностей ЖПС хватает за глаза.

castor: Юрандер пишет: в Крыму прибор выдавал ежедневно одни и те же значения Что за прибор? Это может быть принципиально. Ak55 пишет: А-Р пишет: цитата: пока не получим алгоритм сглаживания от производителя, эти диспуты будут вечны Реально-действующего алгоритма, я думаю, мы от производителя не получим никогда. Совершенно согласен. Разные производители используют разные алгоритмы и результаты могут отличаться. Хотя, скорее всего, где-то можно разыскать исходники для опенсорсного Android-приложения и проанализировать алгоритм. Было бы интересно сравнить результаты измерения дистанции с помощью GPS между Garmin, Polar и смартфоном.

Юрандер: castor ф 305

Alex G.: Юрандер пишет: В целом, для тренировки любителя - возможностей ЖПС хватает за глаза. У меня, за неполные 3 года эксплуатации ФР305, все треки изучены/пробеганы/изъезжены почти досконально. Километровые отрезки пищат с точностью +-10м. Бег, велосипед, лыжи - картина полностью подтверждает сказанное выше Юрандером. Да, мгновенные выбросы при изменении трека между высокими зданиями бывают, но в остальном?.. Объясните мне - идиоту, ЗАЧЕМ ТОЧНЕЕ? Вы что, мировые рекорды с сотыми долями устанавливаете каждый раз?

eliaH: Alex G. пишет: Объясните мне - идиоту, ЗАЧЕМ ТОЧНЕЕ? Вам повезло и везет. Мне знакома одна такая промеренная трасса ЖПСом (а чем же еще можно настолько ошибиться!) в отрезках по 100 м расчерченные краской. Так вот один из 100-метровых отрезков вместил в себя целых 122 метра. И сам брал у товарища туристический ЖПС, вот же вредная вещица

LarsVVS: домово пишет: Однако в гражданском доступе спутник вносит специально ошибки Если в регионе идёт военный конфликт, в котором участвуют США и/или их ближайшие союзники.

домово: тогда могут вообще отрубить, сменить код модуляции шумоподобного сигнала например, гражданские вообще перестанут видеть спутники - а так есть постоянная генерация ошибок чтобы сбить точность с 1 м до 10-20м - это где-то в википедии описано...

NektoSK: Вот чёрт, а я клад зарыл, где теперь его искать в квадрате 20 на 20. Наверно и скорость поэтому пляшет, если координаты каждый раз с ошибками выдают, вроде бы бежишь равномерно, а + - 10 сек/км постоянно скачет. Или выбежал с одной точки, вернулся вроде бы тем же маршрутом, а на карте сдвиг в 3-5 метров.

Alex G.: eliaH пишет: Так вот один из 100-метровых отрезков вместил в себя целых 122 метра. Сколько раз это было? На отрезках по 100м, да ещё размеченных, не вижу вообще никакого смысла пользоваться ГПС. В этом случае колесо вне конкуренции. Лично мне, любителю-чайнику, он даёт возможность не привязываться к определённому маршруту. Включился светофор - перебежал дорогу, не включился - побежал дальше до следующего, а может и сверну вообще в другую сторону. Как-то так. В общем: хорошая и, главное, полезная игрушка.

LarsVVS: домово пишет: а так есть постоянная генерация ошибок чтобы сбить точность с 1 м до 10-20м - это где-то в википедии описано... Ага, написано, только другое: «Первоначально используемое на L1 искусственное загрубление сигнала (режим селективного доступа — SA) с мая 2000 года отключён. С 2007 года США окончательно отказались от методики искусственного загрубления»

домово: ниже прочитать там же сил не хватило ... Для военных пользователей дополнительно доступны сигналы в диапазонах L1/L2, модулированные помехоустойчивым криптоустойчивым P(Y) кодом (модуляция BPSK(10)). Начиная с аппаратов IIR-M введён в эксплуатацию новый М-код (используется модуляция BOC(15,10)). Использование М-кода позволяет обеспечить функционирование системы в рамках концепции Navwar (навигационная война). М-код передается на существующих частотах L1 и L2. Данный сигнал обладает повышенной помехоустойчивостью, и его достаточно для определения точных координа В переводе на простой язык, несмотря на бла-бла-бла про отказ от загрубления оно есть, для более точного определения требуется на том же L1(или L2) делать доп операции с секретным кодом. Кроме того есть указания и из других источников что военные сша имеют возможность ухудшать точность в определенных районах по своему желанию во время крит. сиуаций для противников и гражданских. С моей радиотехнической точки зрения этот М-код и есть помеховый (псевдо случайный) сигнал, он мешает, дает ошибки так как идет на той же частоте. Однако когда его код известен военным США например то это позволяет его декодировать и вместо ухудшения получается серьезное улучшение.

LarsVVS: домово пишет: С моей радиотехнической точки зрения этот М-код и есть помеховый (псевдо случайный) сигнал, он мешает, дает ошибки так как идет на той же частоте. Однако когда его код известен военным США например то это позволяет его декодировать и вместо ухудшения получается серьезное улучшение. Это цифровые данные. Они не могут быть ухудшены. Сигнал или принят или нет. Про загрубление/внесение намеренных ошибок в "гражданский" сигнал в случае военных конфликтов я уже писал...

домово: сигнал со спутников аналоговый, типы модуляции указаны в википедии инфа на модуляцию в псевдо-случаной последовательности накладывается как М-код при это сигнал все равно аналоговый хотя в нем зашита цифровая информация. приемник аналоговый, на его вход поступает "грубый" + "точный", если цифровой код накладываемый на аналоговый сигнал по системе модуляции указанной в википедии не известен приемнику то "точный" сигнал выступает как помеха и его нельзя отфильтровать ни аналоговыми ни цифровыми методами. Если известен код наложенный модуляцией то появляются варианты как цифровой так и аналоговой фильтрации. Цифровые данные могут быть ухудшены. Каждый бит есть решение аналогового компаратора превышен ли уровень условной 1 или нет (тоже только сложнее происходит и а АЦП разрядности больше чем 1). Помеха может вызвать ложное превышение или ложное понижение уровня и таким образом ложное решение о том что принята 1 или принят 0. Далее уже по цифровым данным может быть осуществлена цифровая фильтрация разной сложности и конечный поток 1 и 0 может быть в точности равен переданному а может и соджержать ложные 1 и 0 в каком-то кол-ве в зависимости от сложности цифровой фильтрации и исходжного соотношения сигнал/шум. таким образом часть аналогового сигнала промодулированного по системе модуляции указанной в википедии будучи передан спутником поверх гражданского сигнала с отркрытым кодом модулирующим аналоговый сигнал по системе модуляции как указано в википедии ухудшает или загрубляет или вносит помехи или по научному ухудшает отношение сигнал/шум граждансокго сигнала. Избавиться от этого мешающего воздействия не зная цифровой код наложенный с помощью аналоговой моджуляции на аналоговый сигнал никак невозможно. В этом и состоит загрубление. Оно не дает улучшить отношение сигнал к шуму на аналоговом входе земного приемника лучше чем исходное в смеси "гражданского" и "военного" аналоговых сигналов на аналоговом выходе (антене) передатчике спутника. хотя в некоторых источниках утверждается что шумовые помехи вносятся и на стадии формирования пакетов информации со спутников, т.е. метки времни и параметры орбиты также искажаются. Хотя другие источники утверждают что такие изменения были якобы отменены правда без ссылок на постановления правительства США. По военной части текущей версии GPS разные источники дают оценку точности в районе 1 м. Это секретная информация. Никто точно не знает. По косвенным данным т.к. в Югославии крылатые ракеты томагавки точно залетали в тунели (ангары с самолетами югов) можно предположить точность порядка 1..2 м

LarsVVS: домово пишет: сигнал со спутников аналоговый, типы модуляции указаны в википедии По моим представлениям сигнал аналоговый - когда амплитуда сигнала несёт информацию. Года же амплитудой делаются "отсечки" цифрового потока - то это цифровой сигнал. Кроме того, сигнал несёт контрольную сумму - что вообще невозможно при аналоговом сигнале и практически гарантирует отсутствие массовых ошибок из-за случайных помех на частоте.

домово: *PRIVAT*

полная версия страницы