Prueba de precisión de la distancia del GPS: aplicaciones de teléfonos inteligentes versus GPS dedicado: Doltcini

Durante el verano hubo una discusión interesante en la sección de comentarios de este artículo sobre la precisión de las unidades de GPS dedicadas de compañías como Garmin en comparación con los datos de GPS recopilados a través de los teléfonos inteligentes. Personalmente he estado andando en bicicleta con un GPS desde 2001 (¡13 años!) y mi opinión fue que ninguno es más o menos preciso que el otro. Aún así, tenía curiosidad: ¿había alguna diferencia en la precisión entre varios tipos de dispositivos GPS?

Para averiguarlo, ckdake y yo llevamos 10 dispositivos GPS, incluidos 2 relojes de pulsera, 2 unidades montadas en la barra, 3 teléfonos inteligentes, 1 cámara de casco equipada con GPS, 1 dispositivo de mano e incluso una tableta, a una pista local de un cuarto de milla para ver cómo se desempeñaba cada uno. Hicimos todo lo posible para montar cada unidad de acuerdo con su configuración normal; es decir, relojes de pulsera en una muñeca, unidades montadas en barras en las barras, etc. Todos estaban equipados para un solo ciclista (¡yo!) Y la prueba comenzó y se detuvo en el mismo punto de la pista después de dar 10 vueltas (2.5 millas) . Me quedé en el medio del carril 1 (¡gracias por el consejo del velódromo, Chris!) y cada GPS se inició (pero no se movió) uno a la vez. No probamos la sincronización en los dispositivos, ya que cada unidad está diseñada para sincronizar la hora con los propios satélites GPS, lo que significaba que no necesitaríamos iniciar y detener todos los dispositivos al mismo tiempo.

Aquí están los resultados, ordenados por precisión de distancia.

Dispositivo Distancia Error
iPhone 5 (Strava) 2.5019 0,08%
Tableta Android Asus (Strava) 2.5124 0,50%
Garmin Forerunner 405CX 2.5208 0,83%
Magallanes Cyclo505 2.5239 0.96%
iPhone 5 (Garmin Fit) 2.5328 1,31%
Garmin borde 500 2.5334 1,34%
Garmin Fenix2 2.5501 2,00%
Nokia Lumia (registrador de GPS) 2.5542 2,17%
Garmin VIRB Elite 2.5795 3,18%
Garmin 60CSx 2.2529 -9.88%

Al mirar el gráfico animado en la parte superior de este artículo, puede tener una idea de otra medida de precisión, básicamente la precisión y corrección de los datos del viaje. La ruta real abrazó el carril interior en cada vuelta, aunque puede ver que algunos de los datos se desvían hacia el interior del campo y los bordes en algunos casos (haga clic aquí para ver un diagrama interactivo). Subjetivamente, así es como clasificaría la precisión según el gráfico de ruta:

Top 5: Asus Nexus Tablet (Strava), Nokia Lumia (GPS Logger), Garmin Fenix2, Magellan Cyclo505 y Garmin Forerunner 405.

Abajo 5: Garmin GPSMap60CSx, iPhone 5 (Strava), Garmin Edge 500, iPhone 5 (Garmin Fit) y Garmin VIRB Elite.

Es interesante notar que los más precisos en términos de distancia no son necesariamente los más precisos en el trazado de datos de ruta. Tenga esto en cuenta cuando utilice el GPS para mapear senderos.

Precisión

En general, la tasa de error es bastante baja, alrededor del 3% o menos para todos los dispositivos menos uno. Aún así, solo 4 de cada 10 estaban dentro del 1% de la distancia real. En promedio (si descartamos el Garmin 60CSx), cada dispositivo tiene un error de alrededor del 1,4 %, lo que probablemente sea un buen número para asumir al analizar sus propios datos.

Dirección de error

Sorprendentemente, todos menos uno de los dispositivos informaron sobre la distancia, lo que significa que nuestra pista es un poco más larga de lo que asumimos o que está sucediendo algo más. En mi propia experiencia, he notado que la mayoría de las unidades de GPS informan la distancia en el lado alto (por ejemplo, cronometrar 104 millas en una carrera de 100 millas), y tal vez su diseño hace que los consumidores se sientan más rápidos/más fuertes de lo que realmente son. Los ingenieros de productos saben que el dispositivo no es completamente preciso, así que ¿por qué no estimar todo en el lado alto para mantener contentos a los ciclistas?

Otra posibilidad más seria es que se agregó distancia a cada pista durante el tiempo que nos tomó iniciar y detener todos los dispositivos durante nuestra prueba (puedes ver esto en la esquina inferior derecha en algunos de los gráficos de arriba). Básicamente, si toma casi cualquier GPS, presiona iniciar y lo coloca en el suelo, después de unos minutos encontrará que su GPS ha registrado varios pies de distancia sin moverse. ¿Cómo es esto posible?

Las unidades de GPS nunca saben exactamente dónde se encuentra, solo tienen una precisión de unos pocos pies. Entonces, cada vez que un GPS verifica con el satélite, calcula una posición ligeramente diferente, incluso cuando no se está moviendo.

Factores impulsores

Quizás uno de los conceptos erróneos más grandes sobre la precisión del GPS es que todo se trata del conjunto de chips (como el SiRFstarIII) en un dispositivo en particular. Si bien es cierto que algunos chips GPS son más potentes y/o sensibles que otros, existen muchos factores que pueden afectar los cálculos de distancia.

Pero sigamos con la idea de que los conjuntos de chips afectan la precisión de la distancia por un momento. Dos de las cuatro mejores unidades de GPS en nuestra prueba de precisión de distancia son teléfonos inteligentes antiguos normales que determinan la ubicación no solo con GPS, sino también con señales de wifi y torres de telefonía móvil para triangular una posición. Y el Magellan Cyclo505#4 anterior también está habilitado para wi-fi, aunque no sabemos si realmente está usando wi-fi para mejorar la precisión de la ubicación. Aún así, tener más sensores disponibles para calcular la ubicación no es una garantía de precisión. La aplicación Garmin Fit en un iPhone 5 terminó en el medio del paquete en nuestra prueba de distancia, y el teléfono inteligente Nokia Lumia ocupó el puesto 8 de 10.

Entonces, ¿qué diablos le pasó al Garmin GPSMap60CSxit con un error de casi un 10 %? Hay otro factor en juego aquí, y se conoce como frecuencia de sondeo. Básicamente, las unidades de GPS se comunican con el satélite de forma regular para obtener la posición de los usuarios y guardar esa información, junto con la hora, para registrar su viaje. Muchas aplicaciones y unidades de GPS le permiten configurar la frecuencia usted mismo. Por ejemplo, si registra su posición una vez por segundo, obtendrá mejores datos que si registra solo una vez por minuto. La compensación es que el sondeo más frecuente agotará su batería más rápido y llenará su memoria más rápido.

En el caso de nuestra prueba de pista, el GPSMap60CSx se configuró para grabar con mucha menos frecuencia que las otras unidades, lo que resultó en esquinas recortadas que acortaron significativamente la distancia (recuerde, una línea recta es siempre la distancia más corta entre dos puntos). Afortunadamente, esta es una solución fácil y no tiene nada que ver con la precisión de la unidad en sí.

Así es como se ven las encuestas más frecuentes (específicamente, 1 punto por segundo):

Algunas unidades Garmin (y quizás también unidades de otros fabricantes de GPS) tienen una opción de sondeo inteligente que no tiene una frecuencia de sondeo establecida. En cambio, el GPS registra un punto solo si no está en línea recta con el punto anterior. Algunas de las unidades que probamos utilizaron este método, que puede ver a continuación. En esta prueba, el sondeo inteligente no pareció afectar a la precisión, pero para un curso menos regular (por ejemplo, un sendero de MTB con curvas), el GPS puede tener problemas para mantenerse al día con el vector en constante cambio de los ciclistas.

Manipulación de Software

Un factor final en nuestra prueba de precisión de distancia GPS es el uso de procesamiento de software posterior al viaje. Básicamente, si los datos del GPS se cargan en un sitio web (Strava, Garmin Connect, MapMyRide, etc.), es probable que los datos sean manipulados. Esto es particularmente cierto para los datos de elevación (que discutiremos en una publicación de seguimiento), pero sospecho que incluso las distancias se están modificando detrás de escena para algunos de los dispositivos que probamos.

En particular, es increíblemente afortunado que la aplicación para iPhone de Strava se haya acercado al 0,1% de nuestra distancia objetivo o que Strava esté adivinando (correctamente) que nuestro entrenamiento ocurrió en una pista de un cuarto de milla y está ajustando las distancias en consecuencia. Mirando el rastro de la aplicación Strava para iPhone, es fácilmente el rastro más desordenado y menos ajustado que, nuevamente, sugiere que tuvo suerte o está haciendo ajustes de distancia entre bastidores. El hecho de que el segundo seguimiento de distancia más preciso también proviniera de la aplicación Strava, pero que se ejecutara en una tableta Android de bajo consumo, otorga cierta credibilidad a la última sugerencia*.

Conclusiones

Esta no es de ninguna manera una prueba de precisión de distancia GPS definitiva. De hecho, si volvemos a realizar esta prueba (que probablemente lo haremos en algún momento), mi hipótesis es que la clasificación será completamente diferente. Además de la prueba en la pista, una prueba en un área sin señales de telefonía celular o wi-fi en una distancia conocida (no una pista de un cuarto de milla) podría ayudar a aislar el efecto del sensor adicional y los problemas de manipulación del software. En pocas palabras: si está eligiendo un dispositivo GPS o una aplicación para cronometrar sus viajes, no se concentre demasiado en la precisión, todos son bastante buenos, pero ninguno es a prueba de balas.

Actualización: como han señalado muchos comentaristas, la pista que usamos probablemente era de 400 m, no un cuarto de milla. Es un error vergonzoso, especialmente porque hice un seguimiento de los cuatro años de la escuela secundaria. Sin embargo, todavía no cambia las clasificaciones de precisión. En cambio, solo significa que todas menos una unidad tenían un 0,6% adicional (el Garmin GPSMap 60CSx en realidad mejora en esa cantidad).

Actualización 2: después de realizar una segunda prueba con una nueva generación de dispositivos, estamos convencidos de que la pista tiene en realidad un cuarto de milla de largo y no 400 m.

* Siendo curioso, probé la teoría de que Strava está reconociendo entrenamientos en pista y modificándolos cargando datos sin procesar de uno de los otros dispositivos utilizados durante la prueba. El resultado: ningún cambio en la distancia. Todavía no es definitivo, pero esa teoría parece inestable.

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