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Tema: Explicacin del clculo de altura en la tecnologa GPS

  1. #1
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    Predeterminado Explicacin del clculo de altura en la tecnologa GPS

    Visto que es una duda recurrente, me voy a permitir escribir este post para futuras referencias a este tipo de dudas. Vamos al tema...

    //Vlido para todos los GPS's del mercado

    El clculo de alturas es, sin duda, uno de los ms complicados si entendemos la tecnologa GPS. Lo primero que tenemos que hacer es entender el cmo un GPS calcula nuestra posicin. Vamos a intentar explicarlo un poco a groso modo. Hay pginas webs donde explican con ms detalle (e incluso con grficos) el cmo se realiza esto, pero yo pretendo que sea lo ms entendible posible, saltndome los aspectos ms tcnicos...

    Un aparato GPS lo que hace es recibir la seal de un nmero determinado de satlites que "pululan" por el cielo. El clculo de nuestra posicin se realiza mediante triangulacin, as pues, necesitaremos al menos 3 satlites para poder calcular nuestra posicin en un plano en 2D, y al menos 4 para que tambin nos pueda calcular la posicin en un plano tridimensional. (Cabe decir que cuantos ms satlites, mayor ser la precisin del clculo)

    Aqu tenis un ejemplo del clculo por triangulacin usado por la tecnologa GPS. Seguramente as se entienda un poco mejor:


    Recogido desde la wikipedia:
    http://es.wikipedia.org/wiki/Triangulaci%C3%B3n

    Pues bien, para poder obtener un clculo algo preciso de nuestra altura, deberamos disponer de ms de 4 satlites, y sera muy interesante que al menos una pareja estuviera a la altura ms baja posible (hacia el horizonte). Sin embargo, si nos encontramos en un valle, entre edificios, en un bosque, cerca de una colina, lo normal es que nuestro horizonte no sea visible, por lo que este clculo se complica.

    Si tenemos en cuenta que el error medio de un GPS es de +-10 metros en horizontal, y de 3 veces ms en vertical, es obvio entender que, en el mejor de los casos, la altura que nos est indicando nuestro GPS diste en una decena de la realidad. Es normal, por tanto, que si estamos en una cota de 620m., el GPS nos diga que estamos a 640m., y podramos decir que es un error "aceptable".

    A dems, si nos fijamos, estando en posicin esttica, la altura estar variando constantemente, pues aunque nosotros estemos "parados", realmente la tierra y los satlites se estn moviendo, por lo que nosotros, para los satlites, tambin estaremos en movimiento. De ah que los GPS's nos digan que nos estamos moviendo, cuando en realidad estamos parados.

    De la misma manera, la altura tiene an ms margen de error que la posicin 2D, y por tanto, es normal que SIN MOVERNOS DEL SITIO, veamos que la altura se menea en +-20 metros (o incluso en ms).

    As pues, si estando parados ya tenemos un margen de error, si realizamos un acumulado, trasladaremos este error de forma ms significativa...

    Os propongo una tarea. Encended el GPS y, estando en parado, activad el campo de altura de vuestro GPS (desactivando el barmetro, si lo tenis).
    Fijaros en la altura, veris que el valor empieza a variar (y sin embargo, no nos estamos moviendo). Id sumando (o restando) la altura, para calcular el ascenso y descenso acumulado. Si no paramos de sumar, en menos de 5 minutos tendremos que hemos realizado un ascenso acumulado de ms de 100m., y as mismo, tambin un descenso acumulado de ms de 100m. No hay forma de hacer ms ejercicio con menos esfuerzo, eh?...

    Para evitar esto, se suelen generar filtros para evitar que este "zimbreo" de altura se tenga en cuenta para acumular estos valores en nuestras totalizaciones. En concreto, en los softwares de CompeGPS el usuario puede modificar este valor de "zimbreo" gracias a la variable llamada "Diferencia mnima para acumular los desniveles", que est en la zona de configuracin de cada programa. Aqu indicaremos el nmero de metros que debemos superar para que dicho valor sea tenido en cuenta como "desnivel real" y no como fallo del GPS. Este valor podr ser menor cuanta mayor sea nuestra velocidad. Un valor bastante adecuado para ir andando o en bici es de 9 metros (o incluso un poquito ms si nuestro GPS no tiene barmetro). Para ir en moto/coche o velocidad media por encima de los 25km. se puede bajar hasta los 5m.

    Los fabricantes de GPS's, conscientes de esta problemtica, decidieron apoyar a la tecnologa GPS con otra que "suavizara" estas variaciones en altura, y lo hicieron gracias al barmetro. Todos sabemos que a mayor altura, menor presin, y con esta diferencia podemos calcular nuestra altura. As pues, si unimos la altura del GPS con la estabilidad del barmetro, podramos controlar un poco ms estas variaciones tan bruscas de altura.

    Sin embargo, esta solucin que puede parecer ideal no lo es tanto si, por ejemplo, el da es de cambio atmosfrico, ya que un cambio de presin brusco (que tambin ocurre) puede hacer pensar a nuestro GPS que estamos subiendo mucho en altura sin ni siquiera estndonos moviendo del sitio, por lo que tampoco es la solucin ideal.

    As pues, podemos sacar como conclusiones las siguientes:
    1) Los acumulados en tiempo real de altura (ascensos y descensos acumulados) son siempre "orientativos"
    2) El mejor clculo de estos valores se hacen luego en "post-proceso" (desde casa)
    3) Una adecuacin de un track basado en un buen modelo digital del terreno nos dar mejores estadsticas que las obtenidas en tiempo real con el GPS, siempre y cuando no estemos escalando pareces verticales, claro.
    4) Los resultados de los valores en tiempo real y los luego obtenidos desde el track pueden diferenciarse en un porcentaje significativo

    Espero que este texto explicativo ayude a alguien en un futuro, e intentar mejorarlo con vuestros comentarios y ayuda.

    Un cordial saludo!!!!

    Edito:
    Antonio Rodrguez Franco, creador de la web www.elgps.com, aade en su foro esta interesante reflexin en modo telegrfico:
    Cita Iniciado por Antonio Rodrguez Franco en elgps.com
    1. Tu GPS adquiere una posicion cada segundo. Y entre posicion y posicion adquirida se empea en averiguar tu altitud, tu velocidad si has cambiado tu posicin. Cosas que te son evidentes

    2. EN EL MEJOR DE LOS CASOS, tu GPS tiene una precisin de unos 2,5 a 3 metros en el plano horizontal, y por todo lo que ha descrito CpA, algo peor en el plano vertical

    Si tu vas andando a 3km/h, en un segundo has recorrido 3000m/3600s = 0,83 metros en un segundo

    Si la precision del equipo fuera de 3 metros (en condiciones OPTIMAS y en tiempo real) necesitarias 3/0,83 = 3,6 segundos andando a 3km/h para salir de ese circulo de 3 metros.

    Y si ests obligando al equipo a calcular tu posicion, tu velocidad y otros parametros (entre los que se incluyen el calculo de la altitud) te tienes que dar cuenta de que GArmin y otros tienen un serio problema.

    ES IMPOSIBLE QUE LOS CALCULOS QUE HACE EL EQUIPO CADA SEGUNDO, tanto en lo relativo al plano horizontal como al vertical, LOS PUEDA HACER CORRECTAMENTE a BAJA VELOCIDAD

    COmo ademas GArmin se empea en CALCULAR la distancia que has recorrido, tu velocidad real, la altura, la altura acumulada, etc, en cada segundo, ya puedes concluir que a la velocidad en las que nos movemos andando normalmente, todos estos valores van a ser muy muy aproximados.

    Y con eso tienes que vivir

    EL problema se acucia cuando subimos un cuestn, porque vamos a ir mas lentos todavia..

    Y el problema desaparace si vamos mas rpido, como en una bicicleta o en un coche..

    Os animo a hacer un experimento..
    Si pillas un 60CX y haceis una ruta andado, a lo mejor el equipo os dice que habeis subido una altura acumulada de 1500m, cuando en realidad lo ha sido de 500m (es un fallito que tienen ahora que mucha gente conoce)

    Pero si esa misma ruta la haceis en bicicleta, se acerca a los 500m reales..
    Link a su hilo original:
    http://www.elgps.com/foroGPS/viewtopic.php?f=2&t=8531

    Tambin, relacionado con el este tema, est la problemtica de las distancias acumuladas, del cual os sugiero leer el siguiente link:
    http://www.elgps.com/foroGPS/viewtopic.php?f=5&t=8549

    La problemtica es la misma, pero esta vez no afecta a los acumulados en alturas, sino a distancias, y cuyo origen es el mismo que en el de alturas.
    Todo el da de arriba para abajo...

  2. #2
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    Predeterminado Alturas

    Gracias Carlos. Lo leer despacio para enterarme.
    Saludos.
    El_Viejo
    Javier (El_Viejo)

  3. #3
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    Predeterminado

    Vale, ese dato de 5 o 9 es para el gps. Yo lo tengo en 5, pero lo pondre en 9 a ver si me va mejor.
    Y en compegps land lo tengo en 19 ( creo recordar ), lo bueno seria encontrar un varemo que nos diese algo de confianza cuando hacemos un track en casa y luego al ir al monte no haya mucha diferencia de acumulados con el realizado en casa. Como se tendria que hacer para mas o menos lograr esto.
    Como sabes que un track echo en casa es bastante real,100 metros de diferencia en acumulados para mi seria bastante bien.
    Segun creo recordar estos datos habria que variarlos segun que ruta se hiciese, o si siempre usamos el mismo cdem, los resultados una vez ajustados nos valdrian para siempre.

  4. #4
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    Predeterminado

    Es difcil que encuentres un valor ajustado para siempre, ya que depender en gran medida de la velocidad que lleves. Ya te digo, que a mayor velocidad, menor es el error, y por tanto, menor puede ser el nmero de marras...

    Eso s, puedes encontrar un nmero ajustado para una misma actividad. Es decir, puedes localizar un valor aceptable para ir andando (el mo es unos 12), y puedes encontrar un valor aceptable para ir en bici (para m, 7). Como suelo combinar estas dos actividades, finalmente decid dejarlo en un 9, y estoy bastante contento con el resultado...

    Sin embargo, en rutas de alta montaa y en zonas de baja cobertura, me veo obligado a incrementar un poco este valor...

    Todo el da de arriba para abajo...

  5. #5
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    Predeterminado

    Magnfico resumen

    Gracias CPA.
    Un saludo
    EM

  6. #6
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    Predeterminado

    Aqu un ejemplo que confirma el tuto de Cpa.
    Es un track grabado en un submaaereobuque en un trayecto de Ibiza, Palma de Mallorca, Barcelona. Aqu se refleja las tonteras que hacen los gps, sobre todo los tipos cucaracha, el track tena 28.000 puntos y lo he reducido a 5000, se puede comprobar las barbaridades en el tema de las alturas, en cambio no hay errores de posicin. Claro est que el gps estaba detrs de una ventanilla del camarote, supongo que debe de ser la razn de las barbaridades altimtricas, que yo sepa el mar est en altitud cero.

    ltima edicin por Llus 443; 15/01/2011 a las 18:08
    Salut!!!!!!
    Llus EA3COI
    www.servictec.com
    Damos servicio y cursos GRATUITOS despus de la compra del equipo.

  7. #7
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    Predeterminado

    Cita Iniciado por Llus 443 Ver mensaje
    Claro est que el gps estaba detrs de una ventanilla del camarote, supongo que debe de ser la razn de las barbaridades altimtricas, que yo sepa el mar est en altitud cero.
    El camarote de un barco o de un globo, porque eso llega a los 150 m. Anda y cmprate un GPS decente, que el tuyo no es sumergible y has bajado a los -40 m.
    Un saludo
    EA1EDC
    Javier

  8. #8
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    Predeterminado

    Cita Iniciado por EA1EDC Ver mensaje
    El camarote de un barco o de un globo, porque eso llega a los 150 m. Anda y cmprate un GPS decente, que el tuyo no es sumergible y has bajado a los -40 m.
    Haba mala mar Javier
    Salut!!!!!!
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  9. #9
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    Predeterminado

    No se si el mar est a altitud 0, pero yo estuve a mas de 400 metros debajo del nivel del mar (-400 m), y eso es real. Un filtro que exista no "dejaba" estar por debajo de los 300 as que no tenia altura, por suerte el grfico me lo mostraba y el track lo conservaba correctamente. El problema ya est resuelto, pero no se si lo mismo pasar con el mar, el mundo no es perfecto.

  10. #10
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    Predeterminado

    Cita Iniciado por cjrams Ver mensaje
    No se si el mar est a altitud 0, pero yo estuve a mas de 400 metros debajo del nivel del mar (-400 m), y eso es real. Un filtro que exista no "dejaba" estar por debajo de los 300 as que no tenia altura, por suerte el grfico me lo mostraba y el track lo conservaba correctamente. El problema ya est resuelto, pero no se si lo mismo pasar con el mar, el mundo no es perfecto.
    Pues deba ser una mina a cielo abierto, submarino o algo parecido, porque a -400 m. es difcil que llegue la seal del GPS sin visin de cielo.

    Algo que ocurra antes con los GPSs BT era lo siguiente. Si ibas en un avin (al lado de la ventanilla) y encendas el GPS antes de despegar, nada ms remontar el vuelo el track desapareca, como si el avin se hubiera esfumado. No permita grabacin por encima de una velocidad determinada.

    Por suerte eso fue solventado.
    Un saludo
    EA1EDC
    Javier

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