Gestione degli errori con le rotte GPS (framework teorico?)

Sto cercando il quadro teorico o la specialità appropriata che mi aiuti a capire come affrontare gli errori del sistema GPS, specialmente quando si tratta di rotte.

Fondamentalmente, sto cercando i requisiti sui dati e tutti gli algoritmi da utilizzare per poter stabilire la lunghezza di una traccia. La risposta deve essere degna di fiducia.

Un mio amico è stato il direttore di gara di una gara che è stata fatturata come 160 km, ma il Garmin osserva che tutti lo fanno più di 190 km +. Ha causato un po 'di dolore al traguardo, lascia che te lo dica!

Quindi il mio amico è tornato al corso con vari dispositivi GPS per rimapparlo e i risultati sono interessanti.

Usando un Garmin Oregon 300 portatile ha ottenuto 33,7 km per una tratta. Per la stessa gamba su un orologio da polso Garmin Forerunner 310xt è arrivato a 38.3 km.

Quando ho ricevuto i dati dall'Oregon era ovvio che registrava dati solo ogni 90 secondi circa. Il precursore lo fa ogni paio di secondi.

Quando ho tracciato i dati dall'Oregon, ho visto che erano confusi da alcuni tornanti e ho messo una linea attraverso di essi e una curva è stata resa un po 'meno.

Tuttavia, penso che la differenza nella frequenza di registrazione sia in gran parte la spiegazione. cioè registrando ogni paio di secondi il Forerunner è più vicino al percorso reale. Tuttavia, ci sarà una quantità di errore a causa del modo in cui funziona il GPS. Se i punti registrati vengono distribuiti casualmente sulla rotta reale (a causa dell'errore), la distanza totale sarà maggiore della rotta reale. (Una linea ondulata che va ai lati di una linea retta è più lunga della linea retta).

Quindi, le mie domande: 1. Esistono tecniche che posso utilizzare su un singolo set di dati per ridurre l'errore in modo valido? 2. La mia teoria sulla differenza nella frequenza di registrazione contiene acqua? 3. Se ho più registrazioni degli stessi percorsi, esistono delle tecniche valide per combinarli per avvicinarmi al percorso reale?

Come ho detto, non so davvero cosa cercare per trovare qualche scienza utile al riguardo. Sto cercando dei modi per stabilire quanto è lungo un determinato tratto di sentiero ed è molto importante per le persone. Altri 30 km in una gara sono altre 5+ ore che non ci aspettavamo.

Come richiesto qui sono alcuni dati di esempio:

Dati campione dettagliati ad alta frequenza

Dati di campionamento a bassa frequenza

Grazie per qualsiasi consiglio tu possa dare.

Questo è un problema ben studiato nella scienza geospaziale: puoi trovarne discussioni sui forum GIS.

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

È difficile confrontare due percorsi arbitrari in modo oggettivo. Uno dei metodi migliori, credo, è una forma di bootstrap: sottocampionare (o altrimenti generalizzare) il percorso più dettagliato che hai. Traccia la sua lunghezza in funzione della quantità di sottocampionamento. Se esprimi il sottocampionamento come una tipica distanza vertice-vertice, puoi estrapolare un adattamento a una distanza zero, il che può fornire una stima eccellente della lunghezza del percorso.

Con più registrazioni, puoi creare un kernel 2D uniforme di ciascuno, sommare i smooth e sottoporlo a un'analisi topografica per cercare una "ridgeline". Di solito non otterrai un'unica linea connessa, ma spesso puoi sistemare le creste in un percorso continuo. Le persone hanno usato questo metodo per tracciare le tracce degli uragani, ad esempio.

1. All'interno di un singolo set di dati è possibile uniformare i risultati, ma questa non è sempre una riduzione dell'errore (una distorsione coerente è interessante quando si visualizza una traiettoria o serie temporali continue da un singolo ricevitore).

2. Sì, campioni con frequenze più elevate possono migliorare le prestazioni se il dispositivo osserva effettivamente a frequenze più alte. A questo livello di confronto, chipset, firmware e filtri di basso livello possono differenziare i moduli GPS economici.

Prendi in considerazione l'utilizzo di misurazioni rilevate professionalmente per i calcoli del percorso di verità. Le immagini orto-aeree (come su google maps) devono mantenere una stretta registrazione alla realtà rispetto a un orologio da polso GPS. Usa questi strumenti per trovare la distanza 2d anziché uno o due esperimenti usando un modulo GPS a basso costo su un orologio da polso con un'antenna scadente.

Nel caso in cui il percorso non sia predefinito, specificarlo nella domanda, altrimenti è incompleto.