"Серьезные бегуны по шоссе" (потенциальные заказчики ) подкинули мне вот такую задачу разработки мобильного приложения для контроля параметров движения с использованием доступных и недорогих GPS-навигаторов:
Данный апплет предназначен для измерения параметров движения легкоатлета при тренировке на стадионе или в лесу, а также самоконтроля этих параметров в соревновательных забегах (шоссейный бег от 10 до 42 км, горный бег).
Измеряемые параметры в реальном времени - пройденный путь (текущее значение и траектория в координатах), средняя и мгновенная скорость, среднее ускорение (мое мнение по поводу последнего параметра лишку дают! ишь, чего захотели!).
Частота отображения информации в реале - некритичная, один раз в 10 секунд. Я думаю после предпроектного анализа попробовать уговорить их на 30 секунд.
Требуется также регистрация перечисленных параметров для пост-анализа работы спортсмена с использованием компьютера с целью выработки рекомендации по совершенствованию тренировочного процесса.

С одной стороны, вроде всё прозрачно и несложно. Недорогих устройств в продаже не замечено.
С другой стороны меня сильно смущают возможности дешевых навигаторов для измерения скорости с приемлемой точностью. Слишком уж явная неопределенность входных данных в гражданских навигаторах (Источники погрешностей GPS навигаторов). Даже вот некоторые радиолюбители c хабрыхабры сомневаются в результатах измерения Спутниковый спидометр на STM32F1 и FreeRTOS
по сравнению с автомобилем у меня ведь сложнее задача, так как реальный масштаб времени другой. И аттестацию, говорят, надо.
Пока вот на системном уровне анализирую задачу. Стоит ли овчинка выделки?

Посмотрите как работает для примера программа Endomondo Sports Tracker PRO на любом смартфоне с Android 4.

Они чтобы не шокировать вас получившейся траекторией аккуратно ее аппроксимируют сплайнами.
Отсчеты берут с минимально возможным интервалом и все равно получается судя по треку, что постоянно как бы виляешь по дороге с разбросом в 10 метров.
Даже когда знаешь, что очень плавно бежишь разброс измерения скорости +-2 км/ч.
О мгновенных ускорения при таком разбросе скорости даже речи не идет. Получатся совершенно фантастические значения.

Но там дело поправляется тем что есть подключение по ANT+ к пульсометрам. Вот пульсометры соврать не дадут.
И странно почему спортсмены от вашего дивайса не требуют пульсометра. Это важнейшая фича в таком деле.

В дополнение к этому в андроидных смартфонах штатно идут акселерометры и магнетометры. Оба, конечно, страшно шумят, но с все вместе это делает картинку более сносной. А вот на одном GPS (кстати в моих испытаниях был GPS + GLONASS) ничего хорошего не получится.

http://polar.su/category/gps/
Хотите с ними конкурировать? Они, похоже, монополисты на этом рынке. Их датчики (кардиомониторы) встраивают сторонние производители.
Есть, оказывается, конкуренты - http://www.ustime.ru/vse_modeli/beg/suunto-ambit-black-hr

А есть решение "наоборот"
http://www.sonymobile.com/ru/products/acce...ies/smartwatch/

В смартфоне есть все датчики, часы показывают только информацию из спортивного треккера в смартфоне.
В результате более продолжительный срок службы часов и автоматическое сохранение треков в интернете.

Кажется, насчет ускорения вообще безнадежно. Если постоянную скорость человек еще может держать долгое время, то время ускорения/торможения при беге - не более секунды. При дифференцировании с постоянной времени около секунды мы получим совершенно дикие величины, а если сгладить - вообще ничего не останется
Для ускорения можно просто акселерометры использовать - они небольшие, и выдают просто сигнал ускорения в виде напряжения, и все. Не искал, но, думаю, и цифровые найдутся.

Сообщение отредактировал AlexeyW - Oct 7 2012, 13:44

Я думаю, можно обговорить с заказчиками несколько режимов измерения средней и мгновенной скорости для достижения консенсуса.
+-2 км/ч это не для каких бегунов не подойдет, не то что для "серьезных"
Хочется примерно достичь таких показателей:
- погрешность измерения времени +-0.1 с (конечно можно использовать секундомер);
- погрешность измерения расстояния в пути ... пока затрудняюсь, думаю порядка +-1 м ; можно предложить свою, бегуны не использовали этот показатель и ещё не знают его полезности
- максимальная погрешность измерения средней скорости определяется из терминологического показателя "время пробега 1 км", погрешность времени пробега 1 км для бега по шоссе +-3 с, при выполнении тренировочных заданий на стадионе +-0.5 с;
- мгновенную скорость тоже ещё никто не прочувствовал, думаю тоже можно предложить свои точностные границы;
- ускорение... хочется отбросить, отложить в дальний ящик.

Основная более-менее осознанная цель легкоатлета - чувство темпа. Поэтому, самый желаемый показатель на дистанции скорость. Для контроля времени никто не мешает использовать секундомер, для контроля пульса пульсомер, для контроля температуры и атмосферного давления за бортом - метеостанцию и т.п. Да хоть целый бортовой компьютер на себя вешай , если скучаешь на дистанции ))))

По поводу предполагаемых технических средств...
Пульсомер, не обсуждаем. Там свои проблемы и с фирменным датчиком, и с входным сигналом.
Бортовой компьютер с акселерометром для бегунов предлагает, разумеется , Texas Instruments (eZ430-Chronos), недорогой кстати и с открытой архитектурой, почти Arduino
Замечу только, что использование акселерометра для коррекции измерения скорости может добавить свои источники погрешности.
По массовости, доступности и основной цели приложения более привлекает приложение для Androida, ну или Windows Phone, без разницы, т.е. , про которое говорит AlexandrY


Во! Это почти чувство темпа серьезного бегуна. Но прибавлять на дистанции потихоньку придется.

Контроль пульса оставим для тренировки йоготичеров, они там и метроном используют для отстройки дыхания. Ещё это может быть докторам интересно. Но с чувством темпа это не связано, не играет же музыкант под счет "раз-два-три-четыре"

Странно, всегда был уверен, что скорость навигаторы измеряют очень точно. К примеру, гораздо точнее автомобильного спидометра. Погрешность измерения типового навигационного приемника +-0,1 м/с ( http://nvs-gnss.ru/products/oem-modul/item/2-nv08c-csm.html ).

А вот для измерения координат было бы интересно использовать относительный режим измерений. Это когда координаты одного приемника измеряются относительно координат другого приемника (с использованием измерений псевдодальностей и псевдофаз). Точность таких измерний - порядка единиц см. (пример использования дешевых модулей: http://michelebavaro.blogspot.com/2012/02/...e-round-up.html ). В качестве софта можно использовать бесплатную RTKlib (http://www.rtklib.com/). Однако, относительные измерения по своей природе гораздо более капризны.

лично принимал участие в двух похожих проектах, готов поделиться опытом.

1. плавуны - хотели точно знать положение своих конечностей и свое реальное положение... Решал так: на каждую конечность и за спину - по блочку с 9DOF - 3D акселометер, 3D магнетометр, 3D гироскоп. Все вместе в реальном времени объединяется. Удавалось очень хорошо скорость с статистику взмахов получать, но положение плавца под водой (и скорость) плыли довольно сильно, бывало, на 25м дорожке ошибка доходила до 70см. Решали втавлением магнитов в дорожки - точность поднималась, но не сильно. 9-ый арм еле-еле справлялся. ГПСа на борту, то бишь, на плавце не было.

2. траекторию движения и углы наклона рюкзака по лесу. Так как мне достаточно было апосториори получить все эти данные, я брал все, что есть с ГПСа, с нескольких (сколько было не жалко) 3D акселометров, 3D магнетометров, 3D гироскопов, а потом по наименьшим квадратам угадывал аппроксимирующую прямую. Относительная точность положения рюкзака при прохождении контрольных точек не была хуже 1м, углы вычислялись обычно с очень хорошой точностью (около 1 градуса) но, изредка, всплески ошибок составляли 10 градусов. Пока не понятно отчего. Для обработки данных апосториори 100 тысяч точек ГПСа и около 150 миллионов значений акселометров и гироскопов я гонял 6-и ядерник несколько часов.

Совсем не по технике, ну да ладно... пульсометр как раз вещь необходимая, для оптимальной тренировки спортсменов ( по крайней мере на длительных нагрузках) . По теории для достижения хорошего результата, спортсмен должен работать около анаэробного порога. В этом состоянии человек достигает максимальной мощности, которую может поддерживать длительное время. Один из косвенных способов определения анаэробного порога - по пульсу. А чуство темпа это как мне кажется и есть то самое - бежать в оптимальном темпе - около анаэробного порога: не сбавляя скорости, и наоборот , не залезать в анаэробную зону, в которой долго работать не сможешь.

Но если сами спортсмены сказали не требуется, значит не требуется. Сорри за оффтоп.

Вероятнее для разных дистанций разные принципы. Еще и от спортсмена зависит.
Я как понял речь вначале шла больше о марафонских дистанциях.
На этот счет есть известная книга Денни Дрейера "ЦИ-БЕГ", там он утверждает, что главное удерживать не скорость, а частоту шага.
Особенно важно это на дистанциях с перепадом высот.
Измерение частоты шага это как раз задача акселерометров и гироскопов.
Для точности в пределах метра GPS явно не подходит. Нужна технология типа dead reckoning и соответственно разработка фильтров Калмана.
А это уже как минимум скростные микроконтроллеры типа Cortex-M4 с float point сопроцессором и жестким реалтаймом.
Т.е. ни дивайсы с Android ни что-то вроде eZ430-Chronos здесь не подойдут.

Все мои знакомые, которые используют во время бега что-то навороченное, используюn garmin forerunner. Все, что Вы написали, там имеется.

Я лично это устройство для своих забегов нашел бессмысленным, поэтому у меня как был старенький timex с пищалкой по таймеру с перезапуском, так я с ним уже лет 10 не расстанусь.

Откуда вы узнали, что там все имеется?
В спецификации на forerunner нет ни точности определения дистанции, ни скорости, ни собственно указаний на ассортимент железа предназначенного для измерений за исключением упоминания GPS.
Но GPS годиться только для любителей.
Возможно большую точность они могут получить используя накладки на кроссовки - Foot Pod.
Но опять абсолютная достижимая точность умалчивается.

А кто же еще бегает по асфальту?
Так сложилось, что у меня довольно много знакомых, которые бегают на длинные дистанции... Участвуют в международных соревнованиях с большим успехом... И никто из них не использует никакие приборы для измерения скорости, пульса и пр. А вот в некоторых странах их используют любители... понтов.
Вы абсолютно правильно все пишете - от очень многих факторов зависит... температура (погода), уклоны, качество покрытия, настроение и др. Вот если бегать по стадиону или другой знакомой трассе, то достаточно секундомера.
Вот есть еще специальные тренажеры с точным учетом энергии, частоты бега и пр. Там можно оценить текущий потенциал спортсмена. По сравнению с его же предыдущими результатами.Там, однако, другие мышцы нагружаются. И тренироваться на них только вредно будет для бегуна - нарастит лишние мышцы, а нужные ослабятся.
Кроме того... вот недавно видела, как на дистанции люди сбрасывают с себя... даже кепочки. А бегать с железкой...
Мое мнение, что вся эта затея - понты или для "деньги освоить", или вера в чудеса техники.

Спасибо за информацию. Солидная фирма, хорошая функциональность - стоимость, наверно, тоже астрономическая Погрешность измерения скорости даже +-0.05 м/c, дифф. режим есть, идентификация похоже тоже, раз пишут про время срабатывания. Почитаю документацию. Хотелось бы более дешевый спидометр. Не нашла на сайте сертификатов об утверждении типа средства измерения, только серитификат на техническую документацию (совсем непонятно, что этот сертификат мне дает с точки зрения качества продукции по основному назначению). Сертификация теперь дело добровольное, но такой прибор, про который говорят "Выбросьте Ваши часы" не нужен. Мне понадобится программа аттестации, чтобы доказать обратное.

To AlexandrY

В этой книге есть ещё советы контролировать траекторию пятки в шаге :-). С креплением датчика те же проблемы, что и у пульсомеров :-( Мне не хочется пока рассматривать вариант другого метода навигации, хотя для этих методов вроде больше наработок, благодаря развитию робототехники.
Хотя дивайс eZ430-Chronos в наличии, экспериментируй не хочу

Tanya, отвечу Вам с позиций практикующего бегуна (20 км и более): при должной подготовке в очень широком диапазоне перечисленных Вами факторов результат стабилен и не зависит от них. С точностью до стат. погрешности. А зависит то, как я себя буду чувствовать на финише. В этом и прелесть.

Я еще раз повторю, речь не идет об экстремальных случаях: после тренировок на гладкой дорожке в манеже Вы встали на горный кросс при порывистом ветре и дожде.

Насчет технических средств и понтов. Это тоже не так. На длинных дистанциях роль внешнего тренера ослабевает, и успех зависит во многом от спортсмена, от его "внутреннего тренера". Так вот, чтобы у этого внутреннего тренера была пища для размышлений, нужна аналитика. Да и внешнему тренеру это тоже полезно, если он тренирует команду. Не будешь же рядом с каждым ехать на велосипеде или гонять от одной отметки к другой, чтобы засечь время. Потом есть упражнения, связанные с непрерывным движением и необходимостью отсекать время или дистанцию. На круге в 400м это очень утомительно, хотя и это мы проходили.

Напомню еще про такую дисциплину, как спортивное ориентирование, где анализ прохождения маршрута (после финиша) - первоочередная задача.

AlexandrY, я отвечал на исходный пост.

Успехов.