Cómo te miente tu GPS

Por qué su unidad lee un kilometraje diferente al de un amigo, incluso en el mismo viaje, y qué hacer al respecto

¿Alguna vez terminó un viaje de un siglo, solo para ver que su GPS marcaba 99 millas? ¿O te preguntas por qué la velocidad promedio y la ganancia de elevación total en tu actividad de Strava son diferentes a las de un amigo, a pesar de que hiciste el mismo viaje?

No estás solo. Desde los foros de ciclismo hasta los de las aplicaciones sociales de fitness como Strava y Garmin Connect, los ciclistas quieren respuestas sobre por qué los dispositivos GPS, todos basados ​​en los mismos sistemas de ubicación orientados por satélite, parecen variar con tanta frecuencia.

Nuestros colegas de Runner's World escribieron recientemente sobre tales errores de GPS, centrándose en un estudio reciente que demostró cómo los dispositivos GPS esencialmente siempre sobrestiman su distancia real, pero esos errores son solo una parte de la historia.

Las mentiras del GPS, si queremos llamarlas así, se derivan de una serie de problemas y afectan las métricas desde la distancia hasta la velocidad promedio y la ganancia de elevación. "Cada diferencia tiene un conductor diferente", explica la corredora profesional de ciclocross Elle Anderson, quien, como parte del equipo de atención al cliente de Strava, se ocupa de estas preguntas todos los días. Al usar el GPS, "operamos en un sistema que es inexacto hasta cierto punto", dice ella.

Comprender las razones por las que ocurren las discrepancias de GPS puede ayudarlo a eliminar algún error o aprender a vivir con él hasta que llegue una mejor alternativa.

Cómo funciona el rastreo GPS Los dispositivos GPS recopilan datos de un grupo de 27 satélites que orbitan la Tierra dos veces al día, siguiendo trayectorias exactas de modo que, en cualquier momento y en cualquier lugar de la Tierra, al menos cuatro son visibles.

Esos satélites envían señales de ondas de radio captadas por su dispositivo. En función de la diferencia de tiempo entre el momento en que se envió y recibió la onda, una unidad de GPS determina qué tan lejos está cada satélite y usa esa información para señalar su ubicación, un proceso conocido como trilateración.

Errores de DistanciaError de medición: si alguna vez descargó un archivo de GPS y descubrió que su ruta en el mapa es paralela a una carretera pero no en ella, eso es un error de medición, como se muestra en este archivo de Garmin Connect de un viaje reciente para probar la precisión del GPS.

Las señales de los satélites viajan a través de nuestra atmósfera, lo que las ralentiza un poco. Los fabricantes de dispositivos GPS compensan eso con algoritmos, pero incluso entonces, los más avanzados entre ellos solo pueden aproximar su posición dentro de tres a cinco metros horizontales; la mayoría solo tienen una precisión dentro de un diámetro de 10 metros.

Error de interpolación: si alguna vez descargó un archivo de GPS que representa su ruta alrededor de una curva como una extraña serie de líneas rectas entrecortadas, experimentó un error de interpolación. Los dispositivos GPS solo miden tu ubicación a intervalos, por lo que tu camino termina siendo una serie de puntos discretos. El software generalmente conecta esos puntos con líneas rectas, incluso si su ruta es curva. La mayoría del software, como Strava o Garmin Connect, puede corregir para seguir carreteras conocidas, pero si su intervalo de muestreo no es lo suficientemente rápido, la ruta puede dar cuenta incorrectamente de la distancia.

Otros errores: la precisión del GPS también varía con la intensidad de la señal, la integridad del hardware e incluso si su firmware está actualizado. Ciertas configuraciones también pueden interferir con la precisión: si configura su dispositivo para que se detenga automáticamente cuando deja de moverse, debe moverse continuamente durante una cierta distancia antes de que el sistema comience a medir nuevamente. También hay corrupción de datos. Cualquiera que haya subido un archivo .fit sabe que a veces es ilegible, e incluso cuando es legible, hay ruido: los datos se pierden o se agregan en lugares extraños (no, no desaceleró instantánea y momentáneamente a 5 mph en un descenso de 35 mph ).

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Errores de ElevaciónDeriva barométrica: Los dispositivos GPS pueden leer la elevación de dos maneras. El más común para los ciclocomputadores es con un altímetro barométrico incorporado, que utiliza cambios en la presión barométrica (también conocida como aire) para calcular los cambios de altitud. Pero la presión barométrica también cambia según el clima y la temperatura, por lo que siempre será un poco diferente. "Las ganancias de elevación son relativas, no absolutas", señala Anderson. "[Y] si sacas tu Garmin de tu cálida casa y sales y conduces en 30 grados, se asusta durante los primeros minutos".

Un GPS sin altímetro barométrico, como una aplicación de teléfono, usa su posición y un valor llamado elipsoide de referencia para calcular la elevación, pero a menudo es inexacto, una de las razones principales por las que Garmin Connect y Strava ofrecen correcciones de elevación cuando descarga un archivo.

Generalidad de la base de datos: las funciones de corrección de elevación comparan su ruta con una lista de elevaciones conocidas. Strava, por ejemplo, utiliza datos del Servicio Geológico de EE. UU., dice Anderson: esencialmente superpone un mapa con una cuadrícula de mosaicos de 10 metros cuadrados, a cada uno se le asigna un valor de elevación basado en la elevación promedio de su área total. Entonces, en un terreno particularmente empinado, la elevación real probablemente sea más alta (o más baja) que el valor del mosaico. Por eso, Strava y Garmin Connect desactivan las correcciones de elevación al descargar desde un dispositivo con altímetro barométrico: los datos recopilados suelen ser más precisos.

El resultado Debido a todos estos errores, cada vez que realiza un viaje en particular, su GPS producirá conjuntos de datos ligeramente diferentes. Y si usted y un amigo hacen el mismo viaje, sus archivos serán diferentes. Cada error es pequeño individualmente, señala Anderson, "pero todo tiene un efecto combinado de pequeñas variables que se superponen, por lo que el error acumulativo al final de la actividad puede ser de unos pocos minutos o incluso unas pocas décimas de milla".

La distancia es el error más común y, según un artículo publicado el otoño pasado en el International Journal of Geographic Information Science, la forma en que el GPS se basa en la interpolación casi siempre significa que la distancia registrada es mayor que la distancia real.

Los datos de elevación suelen variar más ampliamente. Parte de eso se debe al hardware individual, incluida la presencia o ausencia de un altímetro barométrico. El resultado pueden ser perfiles de elevación que están a cientos de pies de distancia en una serie de escaladas, algo bastante importante si, por ejemplo, alguna vez intentas subir al Everest en bicicleta.

Pero ¿qué pasa con mis segmentos, hermano? Probablemente la mayor preocupación de la gente es que el error de GPS afectará de alguna manera sus resultados QOM/KOM. Relájese, dice Anderson: En primer lugar, los segmentos suelen ser lo suficientemente cortos como para que el error de medición sea mucho menor que el que se encuentra, por ejemplo, en una carrera de montaña de 60 millas.

Y la interpolación funciona bien para una métrica clave: los segmentos. Para los tiempos de los segmentos, Strava analiza su archivo de actividad y selecciona los dos puntos de interpolación de GPS que más se acercan al inicio y al final de un segmento (cuatro puntos en total). De cada par de puntos, Strava usa el que está más cerca de la ubicación del inicio del segmento y el final del segmento como su punto de inicio y final. Su tiempo se basa únicamente en las marcas de tiempo de esos dos puntos, no en los errores de medición acumulativos de todos los puntos de interpolación intermedios, como sucede en una actividad completa. Todavía hay un margen de error allí, pero es del orden de unos pocos metros horizontales y, a veces, eso puede ser unos pocos metros a su favor. Repita un segmento suficientes veces, y es esencialmente un lavado; nada por lo que preocuparse.

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¿Todavía preocupado? Anderson dice que Strava se encuentra en las primeras etapas de un proyecto que podría terminar con la mayoría de los errores de GPS. Usando archivos de los millones de actividades que los usuarios han subido, es esencialmente una base de datos masiva de sus usuarios. "Es tan importante que si hacemos ese cambio, debemos sentirnos 100 por ciento seguros de que es una mejora", dice Anderson. "Pero si sucede, significa que no importaría si viajaste solo o en grupo, hiciste el mismo viaje en días diferentes o lo hiciste con amigos con diferentes dispositivos; si hacemos la misma ruta, lo haremos". todos obtienen los mismos datos".

Si eso sucede, claro, aún podría haber un nivel minúsculo de error. Pero al menos entonces todos estamos jugando en el mismo campo.

Qué hacer al respecto "Me sorprende constantemente lo mucho que nuestros usuarios se preocupan por los segundos, los pies y las décimas (de una milla)", dice Anderson. Si desea los datos más precisos, aquí hay algunas buenas prácticas de GPS:

• Actualice su firmware: para mi prueba de GPS anterior, saqué intencionalmente un Garmin Edge 500 más antiguo que no había actualizado en años. Hay varias razones por las que el archivo resultante tenía una ruta llena de errores, pero el firmware antiguo es uno.

• Obtener un sensor de velocidad: dice algo que, cuando empareja un sensor con un dispositivo GPS, casi siempre la recopilación predeterminada de esos datos es para el sensor de velocidad en lugar de para el GPS. Asegúrese de que, cuando sea necesario, la calibración del tamaño de la rueda sea precisa.

• Actualización: las unidades GPS más nuevas pueden tener habilitada la ayuda de navegación WAAS de la Administración Federal del Aire en segundo plano y también pueden acceder a la red de satélites GLONASS de Rusia. Más satélites equivale a una ubicación más precisa.

• Cambie su frecuencia de muestreo: la mayoría de los dispositivos GPS vienen con una configuración predeterminada de "automático" o "inteligente" para el intervalo de muestreo, pero puede configurarlos para hacer ping al satélite hasta una vez por segundo. ¿Desventajas? Consumo de batería más rápido y tamaños de archivo más grandes con potencialmente más ruido.

• Ingrese puntos de elevación conocidos: si ingresa una cantidad de puntos en su GPS, ayudará a compensar la desviación barométrica porque cuando enciende su GPS en un sendero que visita con frecuencia, tomará ese punto de elevación guardado y calibrará el altímetro barométrico al valor conocido, lo cual se logra fácilmente. En dispositivos GPS más antiguos, puede almacenar una cierta cantidad de puntos conocidos; cuando comienzas un viaje, el dispositivo buscará automáticamente si está cerca de uno de los puntos que ingresaste y lo calibrará. En los dispositivos GPS más nuevos con mapas descargables, los puntos de elevación generalmente provienen de esos mapas.

Un consejo para elegir puntos conocidos: no use una señal de límite de ciudad que indique la elevación. Por lo general, es un punto aleatorio en algún otro lugar de la ciudad, o simplemente la elevación promedio de la ciudad. Sin embargo, puede usar puntos marcados como la cima de un paso.

Ahora sal a andar en bicicleta, con o sin GPS.

Joe Lindsey es un periodista independiente desde hace mucho tiempo que escribe sobre deportes y actividades al aire libre, salud y estado físico, y ciencia y tecnología, especialmente donde se superponen los tres elementos en ese diagrama de Venn.

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