Wat is de afwijking van een GPS?


ConstellationGPS

Aantal zichtbare satellieten op 1 plek

Ooit je rit van de eeuw afgerond om te zien dat het “slechts” 99 of 199 kilometer was? Of afgevraagd waarom de gemiddelde snelheid en het totale hoogteverschil in je Strava activiteit anders dan je fietsmaatje die dezelfde rit deed? Jij bent niet de enige. Dit is de afwijking van een GPS apparaat.


 

Op de verschillende forums zie je deze vragen van fietsers waarom hun gegevens zo afwijken van elkaar, terwijl ze toch allemaal op hetzelfde satelliet gebasseerde systeem hebben gereden. Onlangs gepubliceerde artikelen beschrijven allemaal dat je GPS je gereden afstand allemaal overschatten, maar dat is slechts het topje van de ijsberg…Waar komt die afwijking van een GPS vandaan?

je GPS apparaat is een leugenaar, of hoe we het ook moeten noemen en dit leid ik af van een aantal factoren die invloed hebben op afstand, gemiddelde snelheid en hoogtemeters. “Elk verschil heeft een andere oorzaak,” las ik laatst op het forum van Strava. Bij het gebruik van een GPS toestel moeten we een bepaalde mate van onnauwkeurigheid accepteren. Inzicht in de oorzaken van de afwijkingen van je GPS, kunnen je helpen de fouten de minimaliseren of in ieder geval te accepteren dat er een afwijking bestaat.

Hoe werkt GPS?

GPS-apparaten verzamelen gegevens van 27 satellieten die rond de aarde cirkelen en 2 maal per dag op precies hetzelfde punt zijn, zodanig dat op elk punt p de aarde er minimaal 4 satellieten zichtbaar zijn. De satellieten zenden een signaal uit wat door je GPS wordt opgevangen. Op basis van het tijdsverschil tussen het moment waarop het signaal werd verzonden en ontvangen, cijfers een GPS-apparaat te komen hoe ver elke satelliet verwijderd is en gebruikt deze informatie om je locatie vast te stellen. Naast de satellieten zijn er overigens ook nog grondstations die voor een extra timing zorgen met de satellieten en de positie op de aarde. Dit is een beschrijving in het kort, wil je het allemaal nog eens nalezen, dan vertelt wikepedia je veel meer.

Fouten in de afstand

Meetfout: Als je ooit een GPS-bestand hebt gedownload dan zie je dat je track nooit helemaal op de weg ligt, maar voor een groot deel parallel er aan, dat is meetfout, onderstaand plaatjes laat zien hoe je dit vaker ziet in Garmin Connect of Strava. De beide lijnen zouden op dezelfde weg moeten lopen (beklimming en afdaling) maar wijkt op sommige delen 20-30 meter van de weg af.

Capture

De satellietsignalen gaan door onze atmosfeer, waardoor ze enigszins vertraagd aankoment. GPS-apparaat producenten compenseren dat met algoritmen, maar zelfs dan, ook met de meest geavanceerde GPS toestellen kan je positie bij benadering binnen 3-5 meter worden vastgesteld en bij de meeste toestellen slechts binnen een diameter van 10 meter.

Interpolatie Fout: In de grafische weergave van je GPS route zie je vaak een serie van schokkerige rechte lijnen in plats van een mooie ronde bocht. Hier kom je in aanraking met interpolatie fouten. GPS-apparaten meten je locatie alleen met tussenpozen, zodat je track resulteertin een serie van discrete punten. De presentatie software van bijvoorbeeld Garmin of Stravaverbindt dan deze punten met rechte lijnen, ook als je een bocht hebt gereden. De meeste software, zoals Strava of Garmin Connect, kunnen dit corrigeren om bekende wegen te kunnen volgen, maar als de interval niet klein genoeg is, krijg je toch afwijkingen ten opzichte van de daadwerkelijke weg.

afwijking van een GPS

Dit is een voorbeeld van interpolatie fout, waarbij een route de bochten vloeiend zouden moeten volgen in plaats van een reeks van rechte lijnen die schokkerige lijnen maken.

Andere fouten: GPS nauwkeurigheid varieert ook met de signaalsterkte, hardware integriteit, en zelfs of de firmware is bijgewerkt. Bepaalde instellingen kunnen ook interfereren met de precisie: Als je toestel staat ingesteld op AUTOPAUSE en wanneer je stopt met fietsen, moet je je eerst van je plats bewegen voordat je GPS weer begint met meten. En dan is er ook nog de zogenaamde data corruptie. Iedereen die al eens een .fit bestand geüpload heeft, weet dat het soms onleesbaar is en zelfs al is het leesbaar er sommige hele rare locaties zijn opgeslagen en je soms 5km/h rijdt en vlak erna 40km/h…..

Fouten in de hoogte

Barometrische drift: GPS-apparaten kunnen hoogte op twee manieren hoogte vast stellen. De meest voorkomende voor fietscomputers is met een ingebouwde barometrische hoogtemeter, die veranderingen in de luchtdruk meet om veranderingen in de hoogte te berekenen. Maar luchtdruk verandert ook op basis van het weer en de temperatuur, dus er zijn altijd afwijkingen. “Hoogte meters zijn dus altijd relatief, niet absoluut,” Een ander voorbeeld: Als vanuit je huis met je GPS naar buiten gaat het helemaal mis met de vastelling van je hoogte. Ik adviseer ook altijd al een een tijdje van te voren je Garmin aan en op je fiets te zetten .

Lees ook:  Meest vergeten actie op je fiets GPS: tips

Een GPS zonder een barometrische hoogtemeter, zoals een telefoon app, gebruikt je positie en een referentie waarde om je hoogte te berekenen, maar ook die is vaak onnauwkeurig. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom Garmin Connect en Strava hoogte correcties aanbieden wanneer je een rit upload.

Referentie data fouten: Hoogte correctie past een referentie database toe om je route te vergelijken met bekende hoogte verschillen. Strava, bijvoorbeeld, maakt gebruik van bepaalde topografische kaarten. Maar dat zijn uieindelijk ook zogenaam discrete tegels met een oppervlakte van 100vierkante meter. In een geaccidenteerd terrein geven die dus steeds enkel de gemiddelde stijging/daling over 10 meter aan. Daarom staat de automatische hoogte correctie in Garmin Connect en Stravauit als je GPS gebruik maakt van een barometer. Die is dan toch preciezer.

Het resultaat

Elke keer als je een rit doet, zal door al deze fouten je GPS lichtjes afwijkende gegevens produceren.Dat betekent dat jij en je fietsmaatje afwijkende gegevens produceren. Echter zijn het allemaal kleine foutjes, die de ene keer een afstand iets groter en dan weer keliner maken, waardoor beide gegevns elkaar min of meer kunnen opheffen. Maar een afwijking van 1% in afstand is wel zeker mogelijk. Afstand is de meest voorkomende  fout en volgens een artikel, afgelopen najaar gepubliceerd in het International Journal of Geographic Information Science, is de manier waarop de GPS de interpolatie doet, de oorzaak van dat de opgenomen afstand altijd langer is dan uw werkelijke afstand.Hoogte gegevens hebben een bredere oorzaak, maar de grootste oorzaak is de afwijkinjg van de verschillende barometers in de GPS toestellen, maar zeker ook de weersomstandigheden en specifiek de veranderende weersomstandigehden. Het resultat kan zijn dat de hoogte profielen behoorlijk afwijken, dus weer een afwijking van een GPS.

En wat doet het met mijn Strava resultaten?

Als ik Stravamoet geloven, hoeven we ons geen zorgen te maken. Strava pakt bij je start en eindpunt de 2 dichtsbijzijnde punten, middelt die en pakkt daar dan de tijd van. De afwijkingen die op het segment plaatsvinden spelen dan geen rol. Strava gaat overigens wel verder. Hun statement is dat GPS in de toekomst tot het verleden behoren. Stravagebruikt namelijk alle gegevens van alle GPS bestanden die ze binnenkrijgen om  echt solide basis te maken. Ze zijn nog lang niet klaar, maar de eerste resultaten beloven veel. De afwijkingen zijn in de toekomst nog maar miniscuul. En het goed nieuws is, dat geldt dan voor iedereen in welk weertype dan ook, met welke GPS dan ook. Maar voor nu zijn er best wel wat methoden om de meetfouten klein te houden.

Hoe houd je de GPS meetfouten kleiner?

  • Zorg er voor dat je GPS toestel de laatst beschikbare firmware heeft
  • Schaf een snelheidsensor aan, die zorgt voor een goeie bijstelling en zorgt voor een kleiner afwijking van een GPS en de gegevens
  • Schaf een van de nieuwste GPS toestellen aan. Deze hebben naast het bestaande GPS netwerk ook vaak toegang tot het Russische satellietnetwerk. Meer satellieten betekent meer precisie
  • Verhoog de sample rate van je GPS toestel. Vaak staat het op “smart” opslag, maar zet het op 1 seconde. Nadeel is wel dat je batterij sneller leeg kan gaan en je bestanden groter worden
  • Voer op voor jou bekende plaatsen hoogte gegevens in. Bijvoorbeeld voor je thuis locatie of enkele bekende cols. Elke keer als je daar bent, calibreert je toestel zich op dat punt. Voor de nieuwste toestellen komt het vaak van kaartgegevens.

 

Bedankt voor het lezen en veel fietsplezier en waar je ook bent, je GPS geeft “ongeveer” je locatie aan, en jij weet waarom.

 

Meer van dit soort berichten lezen? Schrijf je in voor de nieuwsbrief en ontvang maandelijks een overzicht van de laatste blogs.
Ik meld me aan!!

Geef een reactie