Wissenschaftler der Universität Salzburg haben eine nicht uninteressante Entdeckung gemacht, die auch Läufer und Triathleten betreffen.
Die Forscher ermittelten einen systematischen Fehler bei GPS-Positionsmessgeräten, der zu einer zu großen Entfernungsberechnung führt.
Vielen Läufern war diese Erkenntnis bereits aus bisherigen Erfahrungen klar, doch die Salzburger Wissenschaftler konnten den Unterschied mit einer Formel gezielt berechnen.
Wie funktioniert GPS?
Die Positionsbestimmung via GPS (Global Positioning System) bedient sich der Methode der Triangulation. Voraussetzung ist die Position von Referenzobjekten: den Satelliten. Zur Bestimmung des zweidimensionalen Standortes eines Objekts werden mindestens drei Bezugspunkte (= Satelliten) benötigt. Zur Erfassung des aktuellen Aufenthaltes wird mit Kugeln und deren Schnittmengen gearbeitet. In der Abbildung signalisiert der gelbe Punkt die aktuelle Position des Messobjektes. Die drei Kreise bzw. Kugeln zeigen den Abstand des Objektes zu den Satelliten. Der berechnete Standort ist jener, an denen sich alle drei Kreise kreuzen. Ein vierter Satellit wird zur Berechnung der Höhe benötigt. Mittels im Messobjekt integrierten Recheneinheiten wird der Abstand zwischen dem Objekt und den Satelliten berechnet. Damit wird eine exakte Positionsberechnung bis auf wenige Meter Genauigkeit ermöglicht. Um die Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung bestimmen zu können, werden in bestimmten zeitlichen Abständen Positionsmessungen vorgenommen und die Werte miteinander verglichen.
Im Ausdauersport werden Satellitendaten zur Distanzmessung herangezogen. Eingesetzt werden in der Regel Laufuhren oder Smartphone-Apps. 92 % der HDsports-User verwenden ein GPS-fähiges Aufzeichnungsgerät (75 % GPS-Uhr, 17 % Smartphone-App).
Messfehler gleicht sich nicht aus
Was war nun deren Erkenntnis aus der Untersuchung? Die Entfernung zwischen zwei Positionen mit zufällig verteilten Messfehlern war im Durchschnitt länger als zwischen zwei Positionen ohne Messfehler. Wird beim Laufen oder Radfahren gemessen, tritt genau dieses Phänomen auf, da die Positionen nicht exakt da sind wo sie tatsächlich sind. Bisher hatte man angenommen, das sich allerdings dieser Fehler ausgleicht, da der Messfehler manchmal zu einer kürzeren und manchmal zu einer längeren Distanzmessung führt. Fakt ist allerdings, das sich die Abweichungen nicht ausgleichen.
Da es sich allerdings um einen systematischen Fehler handelt, der vom Gerät, vom Empfang, der Satelliten-Positionen und den Witterungsbedingungen abhängt, könne diese Fehler mit einer entwickelten Formel berechnet werden. In deren Untersuchung stellte das Team um Peter Ranacher Abweichungen von bis 15 % fest.
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Grafik: Ripken, H. & Nini, Y. (2005). Schulinformation Raumfahrt: Navigation. Materialien für den naturwissenschaftlichen Unterricht, Ausgabe 1. Troisdorf: Bildungsverlag EINS GmbH.
Quelle: International Journal of Geographical Information Science
Kommentare
bei kurvenreichen Strecken zeigt mir die Laufuhr immer zu viel an - aus meinen bisherigen Erfahrungen. Sowohl auf der Laufbahn als auch auf der Straße.
Bei sehr geraden Kursen ist die Differenz zur Realität sehr gering, es sei denn die GPS-Qualität ist durch Witterungen eine schlechte.
Soweit ich das aber verstanden habe, geht es bei der Salzburger Untersuchung, ja genau um die Entfernung zwischen den einzelnen Positionen. Die einzelnen Messfehler gleichen sich da nicht aus, wird geschrieben. Wieso das der Fall ist, habe ich allerdings nicht ganz verstanden.
Ich denke mal die Probleme lassen sich einersetzt durch eine höhere Aufnahmefrequenz erhöhen (GPS hat ja 1Hz, mit Verstärkerung bis zu 10 oder 15) oder durch eine Verbesserung der Technik..
steht doch eh unter dem Artikel