Test GPS smart hodiniek – Výsledky a spôsob testovania

Tagy: Testy | Inteligentné

Dominik Hok | 28.5.2024 | 5 MIN

Ktoré smart hodinky na trhu majú najpresnejší prijímač GPS? Ťažko povedať, preto sme sa rozhodli otestovať ich jeden po druhom. V tomto článku nájdete výsledky testov, spôsob testovania inteligentných hodiniek a aspekty, ktoré sme pri tvorbe testu zohľadnili.

V tomto článku nájdete:

• Výsledky testov inteligentných hodiniek GPS
• Ako prebieha testovanie?
• Ako hodnotíme presnosť?
• Aké ďalšie aspekty sme zohľadnili?

Výsledky testov inteligentných hodiniek GPS

Ako prebieha testovanie?

Testovanie prebieha na 18-kilometrovom okruhu v horách, ktorý má rôzne prírodné podmienky aj prístup k signálu GPS.

Na tejto trase prekonávame viac ako 600 výškových metrov, čím simulujeme akúsi "priemernú" trasu trailového bežca alebo turistu. Bežíme za aspoň čiastočne zamračeného počasia, aby sme výrazne neovplyvnili merania.

Po konzultácii s viacerými geografmi a geoinformatikmi sme sa rozhodli použiť presné referenčné zariadenie, ktoré sa nám zdalo byť najlepšou možnosťou. Použili sme jedno z najpresnejších GPS zariadení dostupných na trhu – Garmin GPSMap67. Toto zariadenie je za bežných podmienok presné s presnosťou na niekoľko metrov takmer na 100 %.

Čo sa týka samotných nastavení inteligentných hodiniek, vždy sme mali nastavený najlepší možný príjem signálu GPS. Ak teda hodinky majú viacsystémový príjem (napr. GPS + GLONASS + Galileo), nastavíme ho. To isté platí aj pre polohovanie na viacerých frekvenciách. A podobne je to aj s aktualizáciami firmvéru – pred začatím testovania vždy nainštalujeme najnovšiu aktualizáciu.

Pri vytváraní záznamu trasy teda používame paralelne testované hodinky aj ručné GPS a obe zariadenia potom porovnávame. Potom sa vypočítajú odchýlky.

18.3.2024 - Dominik Hok
Prijímač GPS – Prečo je súčasťou smart hodiniek a ako funguje?

Ako vyhodnotíme presnosť?

Po spustení trasy získame tisíce a tisíce bodov z inteligentných hodiniek aj z referenčného zariadenia a potom vypočítame odchýlku.

Tá sa vypočíta pomocou algoritmu, ktorý vezme jeden bod nameraný hodinkami smartwatch, vytýči dva najbližšie body a vytvorí kolmicu, ktorá vedie z porovnávaného bodu trasy (nameraného hodinkami smartwatch) na spojnicu dvoch najbližších bodov referenčného zariadenia.

Žltá čiara je nameraná odchýlka. Čierne čiary sú spojnicou dvoch najbližších bodov referenčnej trasy od bodu trasy testovaných hodiniek (zelená – trasa nameraná hodinkami, červená – referenčná).

Ak sú hodinky skutočne nepresné a kolmá čiara by nezasahovala do spojnice týchto bodov, za odchýlku sa považuje vzdialenosť od najbližšieho bodu.

Žlto-čierna čiara je jedným zo spojovacích bodov referenčných trás s bodom testovaných hodiniek a je zároveň nameranou odchýlkou (zelená – hodinkami nameraná trasa, červená – referenčná).

Týmto spôsobom sa vypočíta odchýlka všetkých bodov trasy, spriemeruje sa a vypočíta sa celková priemerná odchýlka testovaného zariadenia od referenčného.

Aké ďalšie aspekty sa brali do úvahy?

Pri navrhovaní testu sme uvažovali o mnohých možnostiach a tu sú všetky aspekty, ktoré sme zohľadnili.

Miesto testovania

Na testovanie bol vybraný atletický ovál, pretože by stačil na výpočet odchýlky od dokonalej elipsy a vzdialenosť by bola úplne presná. Hodinky sme však chceli otestovať na mieste, kde by boli zhoršené podmienky a výsledky by boli diferencovanejšie. Mnohé značky zároveň používajú algoritmy, ktoré rozpoznajú, že bežíte na atletickom ovále, a podľa toho upravia výsledky.

Jednou z možností bolo miesto s extrémne nízkou dostupnosťou signálu GPS (roklina a pod.), ale nám dávalo väčší zmysel testovať hodinky na mieste, kde je väčšia pravdepodobnosť, že sa budú skutočne používať. Pravdepodobne nie je veľa ľudí, ktorí pravidelne chodia na takéto miesta.

Zohľadnili sme aj to, že ročné obdobie môže ovplyvniť merania, preto bolo vhodné použiť na testovanie ihličnatý les, ktorý má stálejšie podmienky ako listnatý alebo zmiešaný les. V súčasnosti je však naozaj ťažké nájsť takýto les a určite nie je možné nájsť trasu, ktorá by viedla len cez ihličnatý les, bola dlhá viac ako 15 km a relatívne dostupná.

Podmienky na testovanie sú v husto zastavaných oblastiach takmer úplne konštantné. Tu sa však signál GPS môže správať neplánovane, pretože sa môže inak odrážať a môže byť niečím ovplyvnený.

Metóda testovania

Najpresnejším spôsobom vyhodnotenia trasy by bolo jej ručné zakreslenie do má p a následný výpočet odchýlky nameranej trasy od "zakreslenej". Tu by sme však nemohli zaručiť, že trasa bude vždy dokonale skopírovaná, a zároveň ani mapy nemusia byť dokonale presné.

Skutočne presný výpočet odchýlky vzdialenosti by sme získali, keby sme použili meracie koliesko. V tomto prípade síce získame presné meranie vzdialenosti, ale nezískame zakreslenú trasu. Mali by sme teda presné porovnanie nameranej vzdialenosti, ale nemohli by sme porovnať odchýlku od zaznamenanej trasy.

Samozrejme, existujú aj presnejšie zariadenia GPS, napríklad geodetické GPS, ale tie sú určené skôr na statické meranie polohy. Teda zmerajú polohu s veľkou presnosťou, ale nie sú ideálne na meranie v pohybe.

Hodnotenie presnosti

Vyskúšali sme aj porovnávanie súradníc bodov každú sekundu, pričom sme pred testom nastavili hodinky na atómové hodiny, aby testované zariadenie aj referenčné zariadenie mali presne rovnaký čas. Toto sa zdalo byť najlepšou možnosťou, pretože by sa zabrala konkrétna sekunda a porovnali by sa súradnice referenčného a testovaného zariadenia.

Niektoré inteligentné hodinky však majú pri zaznamenávaní polohy mierne oneskorenie, takže dochádza k neustále sa zvyšujúcej odchýlke, čo však nemusí znamenať, že hodinky sú nepresné, ale jednoducho to, že sú v konkrétnej sekunde o niekoľko metrov (a následne o desiatky a stovky metrov) ďalej ako referenčné zariadenie. Sú na trati, ale tam, kde sa pred určitým časom nachádzalo referenčné zariadenie.

Zároveň porovnávame odchýlku bodu testovacieho zariadenia od referenčnej trasy. Spočiatku sme porovnávali bod s bodom, kde sme však narazili na skutočnosť, že testované zariadenie mohlo zaznamenávať polohu v intervaloch medzi referenčným zariadením, a tak vznikla trvalá odchýlka až niekoľko metrov.

Predstavte si: bežec beží z kopca rýchlosťou 17 km/h. Za jednu sekundu prejde 4,72 metra. Ak by inteligentné hodinky zaznamenali polohu o 0,5 sekundy skôr alebo neskôr ako referenčné zariadenie, vznikla by trvalá odchýlka 2,36 metra.

Zamysleli sme sa aj nad možným zakrivením línie bodov trasy. Je to preto, že od zaznamenaného bodu trasy k spojnici dvoch bodov trasy sa vedie kolmá čiara a áno, môže nastať situácia, že spojnica nie je rovná, ale zakrivená, a preto odchýlka nemusí dokonale sedieť. Počas tejto jednej sekundy je však pravdepodobnosť, že sa trasa zakrivuje, minimálna, preto sme sa rozhodli považovať ju za prijateľnú odchýlku od odchýlky.