Naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu udowodnili to, co chyba każdy z nas trochę się już spodziewał. Sportowe zegarki nie mogą się równać z precyzyjnymi odbiornikami GNSS.
Jak wynika z ustaleń badaczy, niektóre zegarki mierzą odległość z dokładnością do 1 metra i poniżej, ale inne – z błędem nawet ponad 20 metrów. Nie są też odpowiednie do pomiaru wysokości, często nawet nie wiedzą, że wspinają się wraz z człowiekiem.
Zegarki sportowe wyposażone są w odbiorniki różnych systemów satelitarnych, różniące się m.in. używanym systemem czasu, czy też strukturą kodu emitowanego przez satelity, co powoduje różnice w postaci opóźnień w dekodowaniu sygnału. Gdy odbiornik satelitarny w zegarku nieprawidłowo uwzględnia różnice między GPS, GLONASS i Galileo, błędy pozycjonowania potrafią być większe niż w przypadku wykorzystania jednego systemu satelitarnego.
Jak podaje portal Naukawpolsce.pl wrocławscy naukowcy zweryfikowali dokładność zegarów sportowych w zakresie pozycjonowania satelitarnego względem precyzyjnego odbiornika geodezyjnego. Sprawdzili pomiary odległości na bieżni atletycznej oraz pomiary różnicy wysokości na wieży widokowej. Wyniki badań zostały opublikowane w Measurement. Dzięki temu możemy poznać dokładne modele i marki sprawdzanych zegarków. Są to Suunto (5, Ambit3) Garmin (Forerunner 735XT, Forerunner 745, Fenix 6, Vivoactive 3 Music, Vivoactive 4s) oraz Polar (Grit X, M430, Vantage V)
Pierwszy etap eksperymentu przeprowadzony został na trasie testowej o długości około 2,7 km we Wrocławiu. Trasa obejmowała obszary o zróżnicowanej widoczności nieba.
Punktem odniesienia był profesjonalny odbiornik geodezyjny Leica GS18. Odbiornik geodezyjny korzysta z korekt czasu rzeczywistego z referencyjnej stacji GNSS WROC, gwarantując dokładność pozycjonowania poniżej 3 cm i wysokości poniżej 5 cm. Zegarki sportowe wraz z odbiornikiem umieszczone zostały na tyczce geodezyjnej z wykorzystaniem dodatkowego stelaża
– opisuje prof. dr hab. inż. Krzysztof Sośnica z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki UPWr.
Tu obyło się bez zaskoczeń. Największe błędy występowały na terenie otoczonym budynkami lub drzewami. W obszarach z mniejszą liczbą przeszkód dokładność pozycjonowania zegarków była wyższa. Zegarki sportowe o wysokiej stabilności wykazywały też różną dokładność pozycjonowania między nieprzysłoniętymi i przysłoniętymi obszarami horyzontu.
Naukowcy potwierdzili, że zegarki sportowe niższej jakości mniej wyraźnie pokazują tę różnicę. Ich zdaniem wynika to z większych szumów sygnału w module GNSS poszczególnych urządzeń, co skutkuje niską dokładnością pozycjonowania nawet w idealnych warunkach, w przeciwieństwie do bardziej stabilnych zegarków sportowych.
Eksperyment wysokościowy wykonano na stalowej wieży o wysokości 36,83 m, zlokalizowanej w Kotowicach koło Wrocławia. Pomiary wykonano na 13 poziomach oddalonych od siebie o około 2,9 metra. Różnice wysokości wyznaczono za pomocą dalmierza laserowego. W ten sposób naukowcy zapewnili odniesienie do różnic wysokości między różnymi poziomami platformy wieży. W każdej konfiguracji GNSS na każdym poziomie wieży zegarki sportowe utrzymywane były w miejscu przez ponad 3 min w celu zarejestrowania zbliżonej ilości obserwacji na każdym poziomie wieży.
Także i tu okazało się, że zegarki nie są odpowiednie do dokładnego pomiaru wysokości. Pomimo wzrostu wysokości, niektóre modele pokazywały niższe odczyty na wyższych poziomach na wieży. Jedynie dwa typy zegarków sportowych wykazywały wzrost wartości na każdym kolejnym poziomie, gdzie wykonywano pomiary. Jednak na niektórych poziomach różnice między ich wynikami a referencją mieściły się w zakresie metrów.
Ostatnią część badania – eksperyment odległości – przeprowadzono na pełnowymiarowej bieżni lekkoatletycznej we Wrocławiu. Wewnętrzna krawędź bieżni ma długość 400 m. W każdej konfiguracji GNSS eksperymentatorzy pokonali pięć okrążeń na drugim torze bieżni o długości 407,67 m.
Ponownie jak wcześniej także i tu różne modele zegarków sportowych wykazywały różną dokładność w zależności od wybranej konstelacji. Najbardziej precyzyjny był wynik, w którym różnica między długością bieżni a pomiarem zegarka sportowego wyniosła 0,49 m, co – w ocenie badaczy – jest akceptowalne biorąc pod uwagę niski koszt urządzenia z odbiornikiem GNSS.
To wszystko potwierdziło, że zegarki sportowe nie osiągają niezwykle wysokiej dokładności w porównaniu do wyników uzyskiwanych poprzez precyzyjne odbiorniki GNSS. Niektóre modele zapewniają błędy pomiaru odległości poniżej jeden metr, podczas gdy inne charakteryzują się błędami wynoszącymi nawet ponad 20 metrów w tym samym eksperymencie. Dla pozycjonowania w dwóch wymiarach najlepsze zegarki zapewniają błąd średni wynoszący 1,4 m, podczas gdy najgorsze - 4,2 m.
Szczegółowe wyniki można odnaleźć we wspomnianym badaniu. Co ciekawe, ciężko tam wskazać jednoznacznego zwycięzcę, ponieważ w zależności od testu lista wyników układała się trochę inaczej. Z pewnością jednak najbardziej zaskakuje wspomniany błąd pomiaru o ponad 20 metrów w wykonaniu modelu Garmin Vivoactive 4s.
Jak przewidują badacze w podsumowaniu, “dzięki postępowi technologicznemu, również zegarki sportowe będą mogły w przyszłości uzyskiwać wyższą dokładność modułów GNSS”.
Źródło zdjęć: Shutterstock, autor: psgxxx
