Jam Tangan GPS - Bagaimana Mereka Bekerja, Dan Mengapa Mereka Tidak Selalu Akurat

bagaimana jam tangan gps bekerja untuk menonton jempolSuunto Anda terikat dan siap untuk pergi, tetapi arloji GPS Anda membuat Anda tidak sabar berlari-lari di tempatnya saat mencari sinyal. Atau, mungkin Anda merayakannya setelah balapan dan melihat jam tangan teman Anda menampilkan jarak yang sedikit berbeda dari jam tangan Anda. Terlepas dari detailnya, pada titik tertentu Anda mungkin pernah melihat perangkat kebugaran yang diikat di pergelangan tangan Anda dan bertanya-tanya, "Apa sih yang terjadi di sana?"

Kami di sana bersamamu. Untuk mengungkap misteri ini, kami meminta pakar terkemuka di industri jam tangan kebugaran untuk menjelaskan keunikan dan kerumitan perangkat yang dapat dikenakan ini sehingga Anda - pengguna - memiliki pengalaman terbaik di lapangan.

Apa itu GPS, dan bagaimana cara kerjanya?

Mari kita mulai dengan dasar-dasarnya. Jam tangan kebugaran Anda menggunakan GPS - atau Global Positioning System - untuk menentukan lokasi tepat Anda melalui proses yang disebut triangulasi.

“Triangulasi adalah cara untuk menentukan perbedaan antara waktu arloji lari Anda menerima sinyal GPS dan waktu ketika sinyal GPS dikirim ke arloji lari Anda. Perbedaan antara mengirim dan menerima sinyal GPS menentukan seberapa jauh satelit tersebut, ”jelas Dan Lund, Manajer Pemasaran Produk TomTom, kepada Digital Trends.

Proses itu diulangi dengan satelit yang berada lebih jauh dari penerima arloji, yang menjepit lokasi tepatnya dan terus melacak penerima selama aktivitas.

“Dengan mengintegrasikan teknologi GPS dalam jam tangan kebugaran atau olahraga, jam tangan mengukur serangkaian titik yang digunakan untuk mendapatkan metrik secara akurat seperti jarak, kecepatan, dan kecepatan. Metrik ini memberi pelari wawasan waktu nyata tentang kinerja lari mereka, ”Lund menambahkan.

Bagaimana dengan ketinggian?

Informasi ketinggian tersedia melalui GPS seperti posisi horizontal, tetapi Manajer Produk Lund dan Garmin Joe Heikes mengatakan data biasanya sangat berisik, dan biasanya dihitung melalui situs web atau aplikasi menggunakan model ketinggian digital.

Untuk pembacaan ketinggian yang lebih akurat, banyak jam tangan kebugaran menggunakan altimeter barometrik untuk mengukur perubahan tekanan pada tingkat ketinggian yang berbeda selama latihan Anda, memberikan data waktu nyata tentang perubahan ketinggian. “Ini adalah jarak 3D vs. jarak 2D,” Lund menjelaskan kepada Digital Trends.

“Kami menempatkan barometer di lebih banyak produk kami yang dapat dikenakan karena memungkinkan fitur 'lantai naik',” kata Heikes. “Namun, menurut saya pelanggan harus memahami bahwa, untuk sebagian besar pelari, sangat sedikit manfaat dari pengukuran ini.”

Berapa jarak yang hilang jika ketinggian tidak diperhitungkan?

Ternyata tidak banyak. Heikes memberikan beberapa angka untuk menggambarkan maksudnya.

“Pemeriksaan matematis cepat menunjukkan bahwa kemiringan 10 persen dalam jarak satu mil hanya menciptakan jarak delapan meter tambahan dibandingkan dengan satu mil di atas permukaan datar. Meskipun nilai 10 persen mungkin kedengarannya tidak banyak, itu karena seseorang belum benar-benar mencoba berlari sejauh satu mil ke kelas 10 persen! ”

Intinya adalah, dalam banyak kasus, jumlah jarak yang hilang menggunakan pengukuran 2D dan bukan 3D kemungkinan kecil sebagian kecil dari satu persen.

“Di sebagian besar produk [Garmin], kami tidak memperhitungkan perubahan ketinggian dalam penghitungan jarak. Kecuali dalam kasus yang jarang terjadi, itu tidak masalah, ”Heikes menunjukkan.

Mengapa jam tangan saya menunjukkan jarak yang berbeda dengan jam teman saya meskipun kami menjalankan rute yang sama?

Ini mungkin karena beberapa alasan. Faktor utamanya mungkin karena Anda semua memakai perangkat berbeda yang menggunakan cara berbeda untuk menerima, mencatat, dan memfilter sinyal GPS.

Anda mungkin juga melihat perbedaan yang lebih besar pada jarak yang lebih jauh. Ini karena perbedaan kecil dalam kesalahan GPS yang terakumulasi dari jarak jauh.

“Opsi hemat baterai yang tersedia di beberapa perangkat dapat menurunkan akurasi pengukuran GPS,” kata Suunto Product Manager dan triatlon, Markus Kemetter kepada Digital Trends. “Saat ini, teknologi GPS telah berkembang menjadi sangat baik, dan variasi jarak antar perangkat seringkali di bawah satu persen.”

Algoritme berbeda yang diterapkan pada data juga menciptakan perbedaan kecil. "Menjalankan aplikasi memperhalus data untuk meningkatkan akurasi GPS," jelas Lund. "Itu bisa berpengaruh pada jarak yang ditampilkan."

Jelas, ada juga potensi besar untuk perbedaan yang bersumber dari manusia. Setiap langkah ekstra yang Anda ambil - baik ke stasiun bantuan atau berhenti di semak-semak - dihitung langsung di jam tangan Anda. Begitulah, kecuali Anda menjedanya.

Dengan menjeda jam tangan, Anda tidak lagi menerima sinyal GPS, jadi satu-satunya cara untuk menghilangkan jarak saat Anda lupa melepas jeda adalah dengan mengedit aktivitas dalam aplikasi secara manual.

“Kami merasa sangat yakin dengan jarak lari yang dihitung oleh Garmin Forerunners kami, dan menurut pengalaman saya kesalahan jarak biasanya kurang dari sekitar 0,7 persen, yaitu sekitar 11 meter per mil,” kata Heikes, dan terus menjelaskan bahwa 11 meter mengarah dengan perbedaan tiga detik antara waktu jam tangan Anda berbunyi 'bip' dan 'bip' orang lain pada penanda satu mil.

Seberapa kuat sinyal GPS?

"Untuk pengguna di darat atau laut, sinyal GPS sekuat bola lampu di mata Anda saat jaraknya beberapa mil," kata Spirent Head of Marketing Solutions & Services, Simon Loe kepada Digital Trends. Selain itu, Spirent adalah perusahaan yang membuat peralatan yang dirancang untuk mensimulasikan kondisi yang berpotensi mengganggu perangkat GPS.

Dari 32 satelit di sistem GPS, Loe mengatakan penerima harus bisa "melihat" setidaknya empat di langit agar bisa berfungsi dengan baik. “Namun, melihat lebih banyak satelit membuatnya lebih mudah untuk menetapkan posisi yang lebih akurat,” kata Loe.

Karena sinyalnya lemah, ini dipengaruhi oleh berbagai faktor mulai dari efek alami, hingga gangguan dari sinyal lain yang sedang dikirim di area tersebut.

Jenis hal apa yang menyebabkan gangguan?

Ancaman terbesar bagi sinyal GPS adalah, sederhananya, "ada yang menghalangi". Ini termasuk gedung-gedung tinggi di daerah perkotaan dan tutupan pohon yang lebat di hutan belantara.

“Di hutan gugur, saat daun berguguran di musim dingin, jam tangan dapat merekam jalur berbeda dari rute yang sama yang diambil di musim panas,” kata Loe.

Hambatan seperti dedaunan lebat dan gedung pencakar langit juga mengurangi atau memblokir sepenuhnya sinyal satelit GPS. "Mereka juga menciptakan masalah lain seperti ketika sinyal memantul dari gedung sebelum mencapai jam tangan, dalam hal ini penerima GPS di jam tangan akan berpikir bahwa itu lebih jauh dari satelit daripada yang sebenarnya," tambah Heikes.

Fenomena ini disebut multi-jalur, dan meskipun terdapat algoritma yang mencoba menangani interferensi multi-jalur, namun tetap menciptakan kesalahan.

Andrey Armyagov / 123RF Andrey Armyagov / 123RF

Para ahli setuju bahwa metode terbaik untuk menghindari gangguan adalah dengan berjalan di tempat yang jelas dan terbuka lebar. Namun, mereka memahami bahwa ini bukan pilihan bagi banyak orang, jadi beberapa jam tangan kebugaran dilengkapi dengan fitur tambahan yang disebut GLONASS, sistem pemosisian global Rusia yang mirip dengan GPS Amerika.

Fitur GLONASS memungkinkan arloji untuk melihat satelit Rusia tambahan, sehingga mengurangi efek potensial dari satelit GPS yang diblokir. Pengguna harus ingat bahwa fitur ini mengorbankan masa pakai baterai jam tangan, karena harus mengirim sinyal kedua, dan tidak memberikan manfaat bagi mereka yang memiliki pandangan jelas ke langit.

Mengapa jam tangan saya terkadang membutuhkan waktu lebih lama untuk menemukan sinyal dibandingkan jam tangan lainnya?

Jika Anda menggunakan jam tangan untuk pertama kali di area baru, mungkin perlu waktu lebih lama untuk menemukan Anda daripada di tempat yang pernah Anda lacak aktivitasnya.

"Kecepatan mendapatkan sinyal pertama Anda bergantung pada seberapa baik perangkat mengetahui konstelasi satelit saat ini di sekitar Anda," kata Kemetter. Sebagian besar perangkat mengingat lokasi terakhir yang digunakan dan karenanya menemukan Anda lebih cepat saat dihidupkan.

“Banyak perangkat juga menggunakan prediksi orbit satelit,” tambah Kemmeter, mengacu pada prediksi global di mana satelit mengorbit pada waktu tertentu. “Data prediksi ini valid untuk waktu yang singkat dan dapat disegarkan menggunakan koneksi data ke perangkat.”

Itu berarti sering menyinkronkan arloji Anda ke aplikasi yang sesuai di ponsel Anda - misalnya, Garmin Connect atau SuuntoLink - membantunya berperilaku seperti yang Anda inginkan.

Tidak bisakah saya menggunakan ponsel saya?

Ya, tentu saja. Tapi itu akan menguras baterai Anda agak cepat, dan Anda mungkin ingin menghemat jus untuk keadaan darurat atau memesan burrito pemulihan.

Perusahaan secara khusus merancang jam tangan GPS untuk melacak aktivitas luar ruangan Anda, yang berarti mereka biasanya memiliki baterai yang lebih kecil, lebih ringan, lebih tahan lama, dan lebih tahan lama.

“Di telepon seluler, fokus pengembangan biasanya tidak pada optimalisasi solusi antena dan perangkat lunak GPS untuk bekerja dengan baik di olahraga luar ruangan,” kata Kemetter.

Perusahaan seperti Suunto, TomTom, dan Garmin memprioritaskan pengukuran jarak dan kecepatan di jam tangan kebugaran mereka untuk memberikan tingkat akurasi yang lebih tinggi daripada yang mungkin tersedia menggunakan aplikasi di smartphone.

“Produk kami dibuat khusus untuk aplikasi atletik, tidak seperti telepon seluler,” kata Heikes. “Itu berarti bahwa bahkan implementasi GPS telah disesuaikan untuk aplikasi tersebut. Kami tidak hanya mengambil data mentah yang berasal dari penerima GPS, tetapi kami menambahkan kecerdasan kami sendiri saat menghitung jarak dan kecepatan atau kecepatan. ”