Verwalten von Fehlern mit GPS-Routen (theoretischer Rahmen?)

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Ich suche nach einem geeigneten theoretischen Rahmen oder Fachgebiet, um zu verstehen, wie ich mit den Fehlern des GPS-Systems umgehen kann - insbesondere beim Umgang mit Routen.

Grundsätzlich suche ich nach den Anforderungen an die Daten und die zu verwendenden Algorithmen, um die Länge eines Trails bestimmen zu können. Die Antwort muss vertrauenswürdig sein.

Ein Freund von mir war der Rennleiter eines Rennens, für das 160 km in Rechnung gestellt wurden, aber die Garmin-Uhren, die jeder hat, machen es mehr wie 190 km +. Es hat auf der Ziellinie einiges an Kummer verursacht, lass es mich dir sagen!

Also ging mein Freund mit verschiedenen GPS-Geräten zum Kurs zurück, um ihn neu zu kartieren, und die Ergebnisse sind interessant.

Mit einem Handheld Garmin Oregon 300 legte sie 33,7 km für ein Bein zurück. Für das gleiche Bein auf einer Armbanduhr Garmin Forerunner 310xt kam es auf 38,3 km.

Als ich die Daten aus Oregon erhielt, war es offensichtlich, dass nur etwa alle 90 Sekunden Daten aufgezeichnet wurden. Der Forerunner macht das alle paar Sekunden.

Als ich die Daten aus dem Oregon plottete, konnte ich sehen, dass sie durch einige Serpentinen verwirrt wurden und eine Linie durch sie hindurchführten, und eine Kurve wurde etwas weniger gemacht.

Ich denke jedoch, dass der Unterschied in der Aufnahmefrequenz eine wichtige Erklärung ist. Das heißt, der Forerunner zeichnet alle paar Sekunden näher an der realen Route auf. Aufgrund der Funktionsweise von GPS tritt jedoch eine Reihe von Fehlern auf. Wenn die aufgezeichneten Punkte (aufgrund des Fehlers) zufällig auf der realen Route verteilt werden, ist die Gesamtentfernung größer als die reale Route. (Eine Wackellinie, die auf beiden Seiten einer geraden Linie verläuft, ist länger als die gerade Linie.)

Meine Fragen: 1. Gibt es Techniken, die ich für einen einzelnen Datensatz verwenden kann, um den Fehler auf eine gültige Weise zu reduzieren? 2. Hält meine Theorie über den Unterschied in der Aufzeichnungsfrequenz Wasser? 3. Wenn ich mehrere Aufzeichnungen derselben Route habe, gibt es irgendwelche gültigen Techniken, um sie zu kombinieren, um näher an die reale Route heranzukommen?

Wie gesagt, ich weiß nicht wirklich, wonach ich suchen soll, um eine nützliche Wissenschaft darüber zu finden. Ich suche nach Möglichkeiten, um festzustellen, wie lang ein bestimmtes Stück Weg ist, und es ist sehr wichtig für die Menschen. Weitere 30 km in einem Rennen sind mehr als 5 Stunden, die wir nicht erwartet hatten.

Wie hier angefordert sind einige Beispieldaten: Zusammenfassendes Bild

Detaillierte Hochfrequenz-Probendaten

Niederfrequente Sample-Daten

Vielen Dank für jeden Rat, den Sie geben können.

error sampling

— Sarge
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Haben Sie die Rohdaten von den GPS-Geräten? Wenn ja, können Sie dies hier mitteilen, und wir können möglicherweise explizitere Antworten geben.

— Shane

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Dies ist ein gut untersuchtes Problem in der Geowissenschaft - Diskussionen dazu finden Sie in den GIS-Foren.

$2 \sqrt{50^2 + 5^2} = 100.5$

Es ist schwierig, zwei beliebige Pfade objektiv zu vergleichen. Ich glaube, eine der besseren Methoden ist das Bootstrapping: Untersuchen (oder auf andere Weise verallgemeinern) Sie den detailliertesten Pfad, den Sie haben. Tragen Sie die Länge in Abhängigkeit von der Menge der Unterabtastung auf. Wenn Sie die Unterabtastung als typischen Abstand von Scheitelpunkt zu Scheitelpunkt ausdrücken, können Sie eine Anpassung auf einen Abstand von Null extrapolieren, wodurch sich eine hervorragende Schätzung der Pfadlänge ergibt.

Mit mehreren Aufzeichnungen können Sie jeweils einen 2D-Kernel-Smooth erstellen, die Smooths summieren und diesen einer topografischen Analyse unterziehen, um nach einer "Kammlinie" zu suchen. Normalerweise erhalten Sie keine einzige verbundene Linie, aber Sie können die Grate häufig zu einem durchgehenden Pfad zusammenfügen. Die Leute haben diese Methode verwendet, um zum Beispiel Hurrikanspuren zu mitteln.

— whuber
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Erstens, könnten Sie mich auf die GIS-Foren hinweisen, in denen Sie dieses Thema gesehen haben? Wenn es um die Unterabtastung geht, nehme ich an, dass Sie die vorhandenen (abgetasteten) Daten abtasten. Über welche Art von Passung sprechen Sie, indem Sie eine Passung extrapolieren? Schließlich denke ich nicht, dass der von Ihnen beschriebene reibungslose 2D-Kernel-Ansatz für mich gut funktionieren würde, da ich möchte, dass der Prozess automatisiert wird. Ist es nicht möglich, beide Datensätze direkt zu kombinieren und dann im Kernel zu einer Zeile zu glätten?

— Sarge

Schauen Sie sich die Foren (sowohl die alten als auch die neuen) auf esri.com an. Mit "Anpassen" meine ich jede sinnvolle (nichtlineare) Anpassung an die Punkte. Eine direkte Kombination von zwei Pfaden ist sehr problematisch. Es wäre verlockend, nur die Vereinigung aller GPS-Messwerte in den beiden Tracks zu verteilen, aber es gibt keinen offensichtlichen einzigartigen Weg, sie miteinander zu verbinden oder sie irgendwie zu mitteln. Das ist das Grundproblem, das hier gelöst werden muss, und mir ist nicht bewusst, dass tatsächlich jemand eine universelle Lösung hat.

— Whuber

sehr interessant. Kann ich Sie um eine Referenz zu Werken auf Hurrikanspuren bitten?

— Nr.

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Innerhalb eines einzelnen Datensatzes können Sie die Ergebnisse glätten, dies ist jedoch nicht immer eine Verringerung des Fehlers (eine konsistente Verzerrung ist ansprechend, wenn Sie eine Flugbahn oder kontinuierliche Zeitreihe von einem einzelnen Empfänger aus anzeigen).
Ja, Samples mit höheren Frequenzen können zu einer besseren Leistung führen, wenn das Gerät tatsächlich bei höheren Frequenzen beobachtet. Auf dieser Vergleichsebene können Chipsätze, Firmware und Low-Level-Filterung billige GPS-Module unterscheiden.

Erwägen Sie die Verwendung von professionell vermessenen Messungen für Ihre Boden-Wahrheits-Pfadberechnungen. Orthoflugbilder (wie auf Google Maps) müssen der Realität genau entsprechen als eine GPS-Armbanduhr. Verwenden Sie diese Tools, um die 2D-Entfernung zu ermitteln, anstatt ein oder zwei Experimente mit einem kostengünstigen GPS-Modul auf einer Armbanduhr mit einer schlechten Antenne durchzuführen.

Falls die Route nicht vordefiniert ist, geben Sie dies bitte in der Frage an, da sie sonst unvollständig ist.

— kertronux
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