不知道你是否有这样的经历:在一米跑道上,跑完2圈后不久,手机上的计步软件或智能手环就会提醒你,“跑完1公里”,尽管你在那里距离第三圈中点还有一段距离,是计算错误吗?还是智能手环厂商故意讨好你?两者都不。
智能手环总是高估你的跑步距离的原因是GPS计算距离的方法。
是的,这是一个很奇怪的故事,包括我们常见的荣耀手环零和小米手环。
GPS计算距离的方式是这样的:它收集整条路线上的一系列坐标,然后计算每两个相邻坐标之间的距离,最后将每段的长度相加,得到完整的距离。
计算方法非常简单直观,但为什么总是出现错误呢?你可能会分析,现实中的大部分路线都不是直线,而GPS会计算每两个坐标之间的直线距离,最后相加就得到整条路线的大概距离。
但如果是这样的话,GPS计算出的距离应该会小于实际距离。
为什么现实却恰恰相反?顺便说一下,GPS在采集坐标时会有误差。
整个路线上的每个坐标点都可能与实际路线有所偏差。
虽然现在GPS的精度已经很高了,但是每两点之间存在着偏移,这也会影响最终的结果。
但如果坐标点偏移了,是否可以缩短距离呢?如果偏移是随机的,那么最终的GPS距离大于或小于实际距离的概率是相同的吗?尽管你深思熟虑,但你仍然错了。
近日,奥地利大学、代尔夫特理工大学(荷兰)和独立研究机构萨尔茨堡研究中心的研究人员进行了一系列测量,结果发现,无论误差分布如何,GPS测量的两点之间的距离始终大于实际距离。
,除非两点之间的误差值完全相同。
这是因为两点之间的直线最短。
只有当两点的位置沿着这条直线一起移动时,GPS测量的距离才会小于实际距离。
但事实上,根据研究人员的测量,这种情况很少发生。
由于总距离是每两点之间的距离之和,因此最终的GPS测量数据总会大于实际距离。
研究人员还建立了一个公式来计算 GPS 测量的距离偏移了多少(OED,Over Estimate of Distance):其中 d0 是实际距离,var 是 GPS 偏移值的方差,C 是与偏移值。
自协方差,最终计算的结果总是为正,即GPS测量的数据总是大于实际距离。
除了理论计算之外,研究人员还进行了实验。
他们找了一块10米见方的场地,每隔1米做了一个标记。
测量员在现场走动并读取每个标记点的 GPS 值。
他们发现,对于1米到5米的实际距离,GPS测量的数据为1.2米到5.6米,误差在12%到20%之间。
因此,下次当您的腕带告诉您您跑了 5 公里时,请不要相信。
不过,这对你来说并不是什么大问题,而且还可以满足你的虚荣心。
不过,职业运动员有时对此很苦恼,因为GPS设备总是高估自己的状态,不适合科学训练。
多好的事情啊。
有什么办法可以解决这个问题吗?这可能涉及到一个比较专业的问题。
根据研究人员的建议,简单来说,就是改变GPS的测量方法,用速度乘以时间来计算距离。
这个数据比较准确,而且误差是随机的,所以测量的距离不会总是大于实际距离。