Измерение скорости с помощью GPS-приемника

Еще один из самых популярных споров среди автомобилистов - о скорости движения. Smiling При этом часто ссылаются на то, что спидометр "врет" (он действительно не может занижать показания скорости, но допустимая степень завышения равна 6 км/час + 10% от фактической скорости движения, что приводит к росту допустимой погрешности показаний спидометра пропорционально росту скорости движения в зависимости от фактического радиуса качения колес, сцепления колес с дорогой и т.д.). Отсюда и получаются ВАЗы, "летающие" со скоростью 180 км/час, и т.д. Как контр-доказательство все чаще и чаще используются показания различных GPS-приемников, встроенных в навигаторы, смартфоны и "профессиональные" приборы вроде vbox, которые любят использовать журналисты на тестах. Но насколько можно им доверять? Давайте посчитаем:

В настоящее время GPS позволяет определять точность положения на местности в радиусе не менее 13 метров. Но это при постоянном положении GPS-приемника, когда надо привязаться к местности. В случае же движущегося автомобиля можно рассчитывать на радиус окружности от 5 метров в случае отсутствия серьезных помех для приема сигнала со спутников - плотная городская застройка, плотная облачность, сильный снегопад и т.д.

Но даже эти 5 метров на автомобильных скоростях движения могут, и вносят, существенную погрешность в определение истинной скорости движения автомобиля. Я не знаю, как часто GPS-приемники определяют свое местоположение, но мои наблюдения за логами видеорегистратора DOD GSE550 показывают, что он фиксирует в них свои местоположение и скорость примерно один раз в 1.5 сек. Где-то с такой же частотой изменяются показания скорости в Яндекс.Навигатор, Navitel 5.0.3 и iGO под платформу Android. Поэтому предлагаю посчитать возможную погрешность показаний скорости для случая движения с фактической скоростью 20 м/с (72 км/час) в течение 3-х секунд:

С данной скоростью за 3 сек автомобиль пройдет 60 метров. При погрешности определения местоположения с точностью до 5 метров мы можем получить расчетное пройденное расстояние в пределах от 50 до 70 метров.

Соответственно погрешность определения скорости составляет ±16.67%, что приводит к возможному определению скорости в диапазоне от 60 до 84 км/час. Многовато... Именно по этой причине к показаниям GPS-приемника применяют программную аппроксимацию, которая показывает текущую скорость, опираясь в том числе и на предыдущие показания. В результате указанные выше навигационные программы при равномерном движении со скоростью 80...90 км/час постоянно изменяют свои показания в диапазоне ±3...8 км/час даже при зрительно неподвижной стрелке спидометра. И так как погрешность определения местоположения постоянна, то с ростом скорости движения ее влияние на определение скорости уменьшается. Так, при скорости движения 40 м/с (144 км/час), максимальная погрешность уменьшается в два раза - до 8.33%, что и подтверждается моим опытом: при движении со скоростями 110 и более километров в час скачки показаний скорости в указанных навигационных программах практически отсутствуют.

Обратной стороной медали является то, что при резком и существенном изменении скорости движения (торможении, например) текущие показания скорости по GPS могут существенно отличаться от фактической скорости. Так, на одном из видео с моего видеорегистратора при фактической скорости в районе 40 км/час на видео зафиксирована скорость 74 км/час.

Так что точность показаний скорости по GPS очень сильно зависит от качества приема сигнала со спутников и качества алгоритмов аппроксимации этого сигнала.

Вы можете взять файл с расчетами и изменить его под свои нужды здесь.


Re: Измерение скорости с помощью GPS-приемника

Цитата:
не понял что такое "количество итераций" в Вашем xls

Это означает сколько раз GPS-приемник сделал измерение местоположения за отведенный нами промежуток времени - 3 секунды.

Итерация (лат. iteratio — повторяю) — повторение какого-либо действия.

Re: Измерение скорости с помощью GPS-приемника

не понял что такое "количество итераций" в Вашем xls

Re: Измерение скорости с помощью GPS-приемника

Вот обнаружил интересное обсуждение точности измерений скорости GPS-навигаторами и российскими оптическими измерителями скорости. Точнее сравнение методик. Много любопытного там мелькает...

Post new comment

  • Allowed HTML tags: <a> <em> <strong> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd>
  • Lines and paragraphs break automatically.
  • You can use BBCode tags in the text.
  • Textual smileys will be replaced with graphical ones.

More information about formatting options

CAPTCHA
This question is for testing whether you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.