为什么跑步时GPS轨迹经常漂移？ 北斗导航能否提高秒表的精准度？
为什么跑步时GPS轨迹经常漂移？ 北斗导航能否提高秒表的精准度？
智能运行
2020-08-02 01:38
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记录距离和配速是跑者的基本需求。 无论你是带着手机跑步，还是戴着运动手表或运动手环，你手机或智能穿戴中的定位模块都可以测出你移动的距离，然后根据时间计算出你的配速。
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但是为什么记录的跑步距离经常有偏差，或多或少，误差小到一两百米，大到七八百米，而绘制的GPS轨迹往往是疏散。 这就是跑步者通常所说的 GPS 再次“浮动”。
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定位基础
定位常被称为GPS定位，GPS是 tem的缩写。
其实，GPS特指美国，从1970年代开始建设，1994年全面建成，是世界上使用最广泛、历史最悠久的定位系统。 )，统称为世界四大卫星导航定位系统。
所以真正的全球卫星导航定位英文简称为GNSS。
只是GPS最先应用在美国，美国最先占据了这个词，所以我们常把定位称为GPS定位。 真正准确的说法应该是GNSS定位。
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GPS定位需要通过四颗位置已知的卫星来确定GPS接收机的位置。 根据空间解析几何，理论上只需要测量三颗卫星到地面点的距离，就可以确定该点的三维坐标（x，y，z）；
第四颗星用于校准时间误差。 卫星上的授时时间的计算是通过原子钟极其精确的方法实现的，所以至少需要观测4颗卫星才能计算出你的位置。
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手表GPS定位慢是什么原因
正在运行的APP定位快吗？
有没有跑友注意到这样一个现象，如果你戴着手表跑步，在跑步时开启手表的记录功能，往往需要一段时间才能显示出GPS信号，这大概就是启动GPS模块的过程搜索卫星。
那为什么用手机上的跑步APP或者用百度地图APP导航，往往位置显示很快呢？
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这其中的原因其实是相当复杂的。 跑步APP或百度地图采用了道路锁定算法，可以根据路况修正偏差的定位信息，使其定位在当前道路上。
因为一般情况下，毕竟平时都是在马路上跑步或者开车，就算是在公园或者绿道上跑，也是在马路上，而且机动车一般都是在马路中间行驶，相对开放的天顶空间，可以接收到更多的卫星信号。
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当我们带着手表跑步时是不同的。 手表的天顶范围比较小，能接收到的信号不如车载导航。 而且很多手表没有附近道路的位置信息，所以无法锁定附近道路，只能存储实际接收到的信号。 到达的经纬度和高度坐标，所以很容易出现“上楼下河”的现象。
以为例，有没有细心的跑友注意到，将手表中的数据同步到后，有一个地图匹配选项。 如果不选这个选项，跑步的路线往往不在路上，如果配上地图的话，基本上可以显示出你正确的跑步轨迹，这就叫锁路。
锁定道路本质上是一种校正位置和距离的算法。 校正越好，您的手表“浮动”的可能性就越小。
这就是为什么即使带着手机跑步不方便，但跑步APP的定位不亚于跑步手表。 一个锁定道路的地理信息，一个不锁定。 但现在也有内置地图的手表，比如 945。
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为什么跑步 GPS 轨迹的持续时间不稳定且不可避免？
跑步距离测量不够准确
GPS定位的准确性受多种因素的影响。
首先，GPS全球定位系统最初是美国建立的，用于军事用途，后来开放用于民用。 美国对军用和民用划分了不同的频段。 军用频段的精度可达1米，而民用GPS的理论精度只有10米左右。
更尴尬的是，20世纪90年代中期，美国为了自身安全，在民用卫星信号中加入SA(y)，人为加扰，导致普通民用GPS接收机的精度只有100米左右。
SA干扰在2000年被取消，全球民用GPS接收机的定位精度一夜之间提高了很多。 大多数情况下，可以获得10米左右的定位精度。
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美国之所以停止实施SA政策，是因为美军不再需要“欺骗某人，让所有人都被欺骗”，而且美军已经开发出可以降低民用GPS精度的新技术。随时威胁美国；
这也是我国建设自己的北斗导航系统的核心原因。 拥有自己的导航定位系统对国家安全绝对重要。
可以想象，在军队中，如果我们使用GPS定位，那么在紧急时期，所有的定位位置都会不准确，甚至是错误的。 自己的导弹打不中敌人，打中自己人的可能性是完全存在的。
回到正题，民用级GPS本身的精度是10米，所以田径跑一圈就是400米，这肯定是一个定值。 跑完一圈后，秒表显示 390 米或 410 米。 您手表的问题在于 GPS 本身的准确性。
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下面我们就来说说GPS定位出现偏差的原因。
产生误差的原因有很多，如卫星信号通过地球大气层时的大气延迟效应、电磁波在高层建筑等多次反射后的多径效应、卫星星历误差、卫星和接收机的钟差等，以及相对论效应等。这些误差导致定位精度几乎为10-40米。
例如，如果你静止不动 5 分钟，你的位移为零。 其实5分钟后，GPS定位漂移的关系可能会显示你已经移动了十几米，轨迹覆盖范围几乎是球形的。 .
对于跑友来说，定位测距受干扰的常见原因有以下几种：
下雨天，空气中含有大量水分，影响信号的传输。
夏季多雨潮湿，加上高温蒸发，增加了空气中的水分，影响了GPS信号的传输。
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在一些高层建筑或地下建筑密集的地方，如地下停车场、地下商场、地铁、隧道等，由于墙壁的屏蔽和折射，信号误差增大，室内信号衰减很大，所以定位不正确。 精确的。
这也是很多跑者发现高楼小区绿道上的跑道和距离非常不准确的一个重要原因。
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跑步方式和软件算法也会影响准确性。 跑者有没有发现，如果沿着直线跑，一般跑得比较准。 如果它们反复转动，GPS 轨迹误差将开始增加。
此外，GPS 不会持续检查他们的位置。 每隔几秒、20秒甚至更长的时间检查它们的位置可能会导致记录不准确。 制造商将使用轨迹差异算法来弥补他们的不准确测量。 .
有些手表“漂浮”得很厉害
是不是有些比较准确？
一些跑步者经常反映他们手表的 GPS 经常“漂浮”，而另一些人则说记录相当准确。 不同手表之间真的有这么大的差距吗？
如果你的手表在运行GPS轨迹和测距方面误差较大，那你就真的是买错手表了。
如果只是偶尔“漂浮”一下，那问题不大。 如上所述，影响GPS定位不准确的因素很多。 准也是正常现象。
印象中，2019年南京马拉松路过长江路附近时，GPS就出现了问题。 明明只跑了五六百米，手表显示已经跑到1公里了。 事后问过其他跑友，很多跑友都是在路过长江路的时候出现这种情况，可能跟长江路高楼多或者电磁干扰有关。
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如果一款手表使用了多个定位系统，比如松拓手表的某些型号同时使用了GPS和卫星导航，而高驰也同时使用了北斗、GPS和三星定位，这样就可以将几种导航系统的定位结合起来。 比较标定，则测量精度会有所提高。
在手表上应用多种导航系统是未来的发展趋势。 多个导航系统的叠加并不是说应用了几个定位模块，而是相互兼容，所以不会因为产品本身硬件数量的增加而变得越来越厚重。 你可以放心。
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另外，一些可穿戴设备，主要是手环，是没有GPS模块的，那么这样的手环是怎么测量跑步距离的呢？
这类手环主要是利用加速度传感器的原理，通过你摆臂的幅度、频率等参数来计算距离，所以原则上它的精度可能不如GPS，但对于大多数普通人来说没有那么高的要求，可以测距离。 精度也足够。
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未来北斗导航
秒表的测量精度能否提高？
北斗导航定位系统经历了一代、二代、三代的发展。 昨天投入使用的北斗导航系统应该是北斗三号系统。
今年，我国70%的联网智能手机都支持北斗导航系统。 未来，包括可穿戴设备在内的越来越多的硬件肯定会支持北斗系统。 北斗系统会比GPS更准确吗？
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GPS定位系统由24颗GPS工作卫星组成，其中21颗为可导航卫星，3颗为备用卫星。
北斗导航系统有40多颗卫星。 从理论上讲，卫星越多，定位精度越高。 随着系统的建成和开放，全球任何地区、任何时间都可以看到8颗以上的卫星。 系统星座可用率可达100%。
根据北斗卫星导航系统发展报告公布的参数，在北斗系统的定位、导航和授时服务性能方面，定位精度水平10米，高10米，看起来与GPS类似。 但实际测量结果显示，在亚太地区，定位精度等级为5米，海拔5米。
北斗在路上使用的精度可以达到亚米级0.5米左右。
因此，我们有理由相信，在北斗的加持下，未来跑步手表的精准度会更加精准。
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总结
虽然民用GPS定位精度有限，但GPS存在一定的测量精度误差是正常的。 利用多种导航系统，尤其是北斗导航系统的加持，再加上秒表GPS航迹差算法的优化等，未来跑步手表的定位和测距精度可能会进一步提高。
你用的是什么秒表？ 您的 GPS 轨迹是否漂移？
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