GPS 경로로 오류 관리 (이론적 프레임 워크?)


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나는 특히 경로를 다룰 때 GPS 시스템의 오류를 처리하는 방법을 이해하는 데 도움이되는 적절한 이론적 프레임 워크 또는 전문 분야를 찾고 있습니다.

기본적으로, 트레일 길이를 설정하는 데 사용할 데이터 및 알고리즘에 대한 요구 사항을 찾고 있습니다. 대답은 신뢰할 수 있어야합니다.

내 친구는 160km로 청구 된 경주의 경주 책임자 였지만 Garmin은 모든 사람이 190km 이상 더 좋아하는 시계를 보았다. 결승선에 약간의 슬픔이 생겼습니다.

그래서 제 친구는 다시 매핑하기 위해 다양한 GPS 장치로 코스로 돌아 갔으며 결과는 흥미 롭습니다.

휴대용 Garmin Oregon 300을 사용하여 한쪽 다리에 33.7km를 얻었습니다. 손목 시계 Garmin Forerunner 310xt에서 같은 다리는 38.3km로 나왔습니다.

오레곤에서 데이터를 얻었을 때 90 초마다 데이터를 기록하는 것이 분명했습니다. Forerunner는 2 초마다 수행합니다.

오레곤의 데이터를 플로팅했을 때 스위치 백에 의해 혼란스러워지고 직선을 긋고 곡선이 약간 줄어드는 것을 알 수있었습니다.

그러나, 나는 기록 주파수의 차이가 많은 설명이라는 것을 뮤즈합니다. 즉, 2 초마다 기록함으로써 Forerunner는 실제 경로에 더 가깝습니다. 그러나 GPS 작동 방식으로 인해 많은 오류가 발생합니다. 기록 된 포인트가 실수로 인해 실제 경로 주위에 무작위로 퍼지면 (총 오류) 실제 거리보다 전체 거리가 더 커집니다. (직선의 양쪽으로가는 흔들림은 직선보다 길다).

그래서 내 질문 : 1. 단일 데이터 세트에서 유효한 방법으로 오류를 줄이기 위해 사용할 수있는 기술이 있습니까? 2. 기록 주파수의 차이에 대한 나의 이론은 물을 흡수합니까? 3. 같은 경로를 여러 번 기록한 경우 실제 경로에 더 가까이 다가 갈 수있는 유효한 기술이 있습니까?

내가 말했듯이, 나는 이것에 관한 유용한 과학을 찾기 위해 무엇을 검색 해야할지 정말로 모른다. 나는 주어진 트레일이 얼마나 오래 걸리는지 사람들에게 매우 중요한 방법을 찾고 있습니다. 경주에서 30km를 더 가면 예상하지 못한 5 시간 이상의 시간이 추가됩니다.

여기에 요청 된 샘플 데이터가 있습니다. 요약 이미지

상세한 고주파 샘플 데이터

저주파 샘플 데이터

조언을 해주셔서 감사합니다.


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GPS 장치의 원시 데이터가 있습니까? 그렇다면 여기에서 공유를 고려하면보다 명확한 답변을 드릴 수 있습니다.
셰인

답변:


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이것은 지리 공간 과학에서 잘 연구 된 문제입니다. GIS 포럼에서 토론을 찾을 수 있습니다.

첫째, 흔들림은 경로의 길이를 늘릴 필요는 없습니다. 그 중 많은 부분이 실제로 곡선 내부를 자르기 때문입니다. (학생 교실 전체가 동일한 경로를 디지털화 한 다음 경로를 비교함으로써이를 평가했습니다.) 실제로 많은 취소가 있습니다. 또한, 몇 초 간격으로 측정 한 수치는 강한 양의 상관 오류가있을 것으로 예상 할 수 있습니다. 따라서 측정 된 경로는 실제 경로 주위에서만 점차적으로 흔들려 야합니다. 출발이 크더라도 길이에 큰 영향을 미치지 않습니다. 예를 들어, 100m 직선 스트레치 중간에서 측면으로 5 미터를 벗어나면 길이 추정치는 까지만 올라갑니다.2502+52=100.50.5 % 오류입니다.

두 가지 임의의 경로를 객관적인 방식으로 비교하는 것은 어렵습니다. 더 나은 방법 중 하나는 부트 스트랩의 한 형태입니다. 하위 샘플 (또는 그렇지 않으면 일반화)은 가장 상세한 경로입니다. 서브 샘플링 양의 함수로 길이를 플로팅합니다. 서브 샘플링을 일반적인 정점-정점 간 거리로 표현하면 영점 거리에 적합하게 추정 할 수 있으며, 이는 경로 길이의 우수한 추정치를 제공 할 수 있습니다.

여러 번의 레코딩을 사용하면 각각 2D 커널 스무드를 생성하고 스무드를 합산 한 다음 지형 분석을 통해 "리지 라인"을 찾을 수 있습니다. 일반적으로 하나의 연결 라인이 제공되지 않지만 종종 융기 부분을 연속 경로로 패치 할 수 있습니다. 예를 들어 사람들은이 방법을 사용하여 허리케인 트랙을 평균화했습니다.


먼저, 당신이 이것을 본적이있는 GIS 포럼에서 저를 지적 해 주시겠습니까? 서브 샘플링에 관해서는 기존 (샘플링 된) 데이터에서 샘플링하는 것을 의미합니다. 적합을 외삽함으로써 어떤 종류의 적합을 이야기하고 있습니까? 마지막으로, 프로세스가 자동화되기를 원한다고 설명하는 2D 커널 스무스 접근 방식이 나에게 효과적이라고 생각하지 않습니다. 두 데이터 세트를 직접 결합한 다음 한 줄로 커널 스무딩 할 수 없습니까?
Sarge

esri.com에서 포럼 (이전 및 신규)을 확인하십시오. "적합하다"는 것은 포인트에 대한 합리적인 (비선형 적) 적합성을 의미합니다. 두 경로의 직접적인 조합은 문제가 많습니다. 두 트랙에서 모든 GPS 판독 값의 통합을 산재하려는 유혹이 있지만, 그들을 연결하거나 어떻게 든 평균화하는 명확한 방법은 없습니다. 이것이 여기서 해결해야 할 기본 문제이며 실제로는 누구나 범용 솔루션을 가지고 있다는 것을 알지 못합니다.
whuber

매우 흥미로운. 허리케인 트랙의 작품에 대한 참조를 요청할 수 있습니까?
nkint

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  1. 단일 데이터 세트 내에서 결과를 부드럽게 할 수 있지만 이것이 항상 오류 감소는 아닙니다 (단일 수신기에서 궤도 또는 연속 시계열을 볼 때 일관된 편향이 매력적입니다).

  2. 그렇습니다. 더 높은 주파수 샘플은 장치가 실제로 더 높은 주파수에서 관찰하는 경우 성능이 향상 될 수 있습니다. 이 수준의 비교에서 칩셋, 펌웨어 및 저수준 필터링은 저렴한 GPS 모듈을 차별화 할 수 있습니다.

실제 경로 계산에는 전문적으로 조사 된 측정을 사용하는 것이 좋습니다. Google지도와 같은 직교 항공 이미지는 GPS 손목 시계보다 현실에 가까운 등록을 유지해야합니다. 이러한 도구를 사용하면 안테나가 불량한 손목 시계의 저가형 GPS 모듈을 사용하여 하나 또는 두 개의 실험 대신 2d 거리를 찾을 수 있습니다.

경로가 미리 정의되지 않은 경우 질문에 해당 내용을 기재하십시오. 그렇지 않으면 불완전합니다.

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