En nøyaktighetsvurdering av lengdeberegningen på løyper målt med håndholdte GNSS-mottakere

Abstract

GNSS-mottakere kommer i ulike størrelser og prisklasser, avhengig av formålet de er ment for. Billige GNSS-mottakere har i løpet av det siste tiåret blitt i større grad tilgjengelig for allmennheten gjennom implementasjon i mobiltelefoner, treningsklokker og andre mindre håndholdte apparater. Det denne oppgaven har tatt sikte på er å undersøke nøyaktigheten til avstandsmålingene som blir gjort fra observasjoner med treningsklokker, i tillegg til en CPOS-antenne. Det har blitt benyttet to modeller av treningsklokker fra Garmin; Forerunner 935 og Fenix 3, der begge klokkene er stilt inn til å måle GPS og Glonass-signaler. Målinger ble samlet fra fire ulike områder, for å se hvilken effekt omgivelsene rundt mottakerne har under måling. På alle måleområdene ble det målt med alle de tre nevnte instrumentene. I tillegg ble løypene målt inn med en Jones-Riegel Counter, for å få et veldig nøyaktig mål på løypelengden. En Jones-Riegel Counter er standard instrument for å måle lengden på offisielle gateløp, og derfor ble avstandene målt på denne måten ansett som en fasit. Deretter ble koordinatene fra resultatfilene til alle måleinstrumentene ekstrahert og en avstand ble beregnet som en kumulativ sum gjennom alle koordinatene. Disse avstandene, sammen med de avstandene som var beregnet internt fra klokkenes egen algoritme, ble sammenlignet med avstandene fra Jones-Riegel Counteren med hensyn til måleområdene målingene ble gjort på. Løypesporene ble senere brukt i en algoritme som estimerer en vektet midling av løypene. Ettersom Garmin kun oppgir en punktnøyaktighet for klokkene sine, var det vanskelig å fastslå en forventet nøyaktighet på avstandsberegningen. Det ble observert at avvikene mellom målinger med treningsklokkene og Jones-Riegel Counter varierte avhengig av hvor målingene var gjort. De mest stabile resultatene med treningsklokkene ble gjort i skogsløypa, mens det var større variasjon i et urbant område som Oslo sentrum. Treningsklokkene var mer robuste mot grove feilmålinger enn CPOS, men avstandsnøyaktigheten ble tydelig påvirket av omgivelsene. På en løpebane over flere runder varierte resultatene veldig, men felles var at alle avstandene rundt banen ble overestimert. På stadion var CPOS overlegen, da forholdene var nesten optimale for slik måling.

GNSS receivers come in different sizes and prices, depending on their intended purpose. Cheap GNSS receivers have become more widely available to the public over the past decade through implementation in mobile phones, exercise watches and other small handheld devices. The purpose of this thesis is to examine the accuracy of length measurements made from observations with training watches, in addition to a CPOS antenna. Two models of exercise watches by Garmin have been used; Forerunner 935 and Fenix 3, where both watches were set to measure both GPS and Glonass signals. Measurements were collected from four different case areas, to see what effect the surroundings around the receivers had during measurement. In all case areas, all three of the above mentioned instruments were used. In addition, the trails were measured with a Jones-Riegel Counter, to get a very accurate measure of the track length. A Jones-Riegel Counter is the standard instrument for measuring the length of official street races, and therefore the lengths measured in this way were considered to be the true value. Then, the coordinates from the result files of all the instruments were extracted and a length was calculated as a cumulative sum through all the coordinates. These lengths, along with the lengths calculated internally from the clock’s own algorithm, were compared to the lengths from the Jones-Riegel Counter with respect to the case areas in which the measurements were made. The tracks were later used in an algorithm that estimates a weighted average track. Since Garmin only provides a point accuracy for its watches, it was difficult to determine an expected accuracy of the length calculation. It was observed that the differences between measurements with the training watches and the Jones-Riegel Counter varied depending on where the measurements were done. The most stable results with the training watches were made in the forest trail, whilst greater variation was observed in an urban area such as Oslo city center. Training watches were more robust against crude error measurements than CPOS, but the length accuracy was clearly affected by the surroundings. Over several consecutive 400 m track runs the results varied very much, but all the lengths around the track were overestimated. At the stadium, CPOS was superior, as the conditions were almost optimal for such measurements.