Montres GPS - Comment elles fonctionnent et pourquoi elles ne sont pas toujours précises

comment les montres gps fonctionnent suunto watch thumbSuunto Vous êtes lacé et prêt à partir, mais votre montre GPS vous fait avancer avec impatience pendant qu'elle recherche un signal. Ou peut-être que vous célébrez après une course et remarquez que les montres de vos amis affichent des distances légèrement différentes des vôtres. Quels que soient les détails, à un moment donné, vous avez probablement regardé l'appareil de fitness attaché à votre poignet et vous vous êtes demandé: "Qu'est-ce qui se passe là-dedans, de toute façon?"

Nous sommes là avec vous. Pour aller au fond de ces mystères, nous avons demandé aux meilleurs experts de l'industrie de la montre de fitness d'expliquer les bizarreries et la complexité de ces appareils portables afin que vous - l'utilisateur - ayez la meilleure expérience sur le terrain.

Qu'est-ce que le GPS et comment ça marche?

Commençons par les bases. Votre montre de fitness utilise le GPS - ou Global Positioning System - pour déterminer votre position exacte grâce à un processus appelé triangulation.

«La triangulation est un moyen de déterminer la différence entre l'heure à laquelle votre montre de course reçoit un signal GPS et l'heure à laquelle le signal GPS a été envoyé à votre montre de course. La différence entre l'envoi et la réception d'un signal GPS détermine la distance à laquelle se trouve le satellite », a expliqué Dan Lund, directeur marketing produit de TomTom, à Digital Trends.

Ce processus se répète avec des satellites plus éloignés du récepteur de la montre, ce qui détermine son emplacement exact et continue de suivre le récepteur tout au long de l'activité.

«En intégrant la technologie GPS dans une montre de fitness ou de sport, la montre mesure une série de points qui sont utilisés pour dériver avec précision des mesures telles que la distance, la vitesse et l'allure. Ces mesures donnent aux coureurs un aperçu en temps réel de leurs performances de course », a ajouté Lund.

Et l'élévation?

Les informations d'altitude sont disponibles via GPS, tout comme la position horizontale, mais Joe Heikes, chef de produit chez Lund et Garmin, déclare que les données sont généralement très bruyantes et généralement calculées via un site Web ou une application à l'aide d'un modèle d'élévation numérique.

Pour des lectures d'élévation plus précises, de nombreuses montres de fitness utilisent des altimètres barométriques pour mesurer les changements de pression à différents niveaux d'élévation pendant votre entraînement, fournissant des données en temps réel sur les changements d'altitude. «Il s'agit de la distance 3D par rapport à la distance 2D», a expliqué Lund à Digital Trends.

«Nous mettons un baromètre dans de plus en plus de nos produits portables, car il active la fonction« étages escaladés »», a déclaré Heikes. "Cependant, je pense que les clients doivent comprendre que, pour la grande majorité des coureurs, il y a très peu d'avantages à cette mesure."

Quelle distance est perdue si l'élévation n'est pas prise en compte?

Evidemment, pas grand chose. Heikes a fourni quelques chiffres pour illustrer son propos.

«Une vérification mathématique rapide montre qu'une pente de 10% sur un mile ne crée que huit mètres supplémentaires de distance par rapport à un mile sur un plat. Même si une note de 10 pour cent peut ne pas sembler beaucoup, ce serait parce qu'on n'a pas réellement essayé de courir un mile sur une note de 10 pour cent! »

L'essentiel est que, dans la plupart des cas, la quantité de distance perdue en utilisant une mesure 2D au lieu d'une mesure 3D est probablement une petite fraction de pour cent.

«Dans la plupart des produits [Garmin], nous ne prenons pas en compte les changements d'altitude dans les calculs de distance. Sauf dans de rares cas, cela n'a vraiment pas d'importance », a souligné Heikes.

Pourquoi ma montre affiche-t-elle une distance différente de celle de mes amis alors que nous avons emprunté le même itinéraire?

Cela peut être dû à un certain nombre de raisons. Le facteur principal est probablement que vous portez tous des appareils différents qui utilisent différentes méthodes pour recevoir, enregistrer et filtrer le signal GPS.

Vous pouvez également remarquer des écarts plus importants sur de longues distances. Cela est dû à de légères différences dans les erreurs GPS qui se sont accumulées sur la distance.

«L'option d'économie de batterie disponible dans certains appareils peut diminuer la précision de la mesure GPS», a déclaré Markus Kemetter, chef de produit et triathlète de Suunto, à Digital Trends. «De nos jours, la technologie GPS s'est développée pour être très bonne, et la variation de distance entre les appareils est souvent inférieure à 1%.»

Différents algorithmes appliqués aux données créent également des écarts mineurs. «Les applications en cours d'exécution lissent les données pour augmenter la précision du GPS», a expliqué Lund. «Cela peut avoir un effet sur la distance affichée.»

De toute évidence, il existe également un énorme potentiel de différences d'origine humaine. Toutes les étapes supplémentaires que vous effectuez - que ce soit vers un poste de ravitaillement ou un arrêt au stand dans les buissons - comptent directement sur votre montre. Autrement dit, à moins que vous ne le mettiez en pause.

En mettant votre montre en pause, vous ne recevez plus de signaux GPS, donc le seul moyen de rattraper la distance perdue lorsque vous oubliez de réactiver la pause est de modifier manuellement l'activité dans l'application.

«Nous nous sentons très confiants dans les distances de course calculées par nos Garmin Forerunners, et d'après mon expérience, notre erreur de distance est généralement inférieure à environ 0,7%, soit environ 11 mètres par mile», a déclaré Heikes, et a continué à expliquer que 11 mètres mène à une différence de trois secondes entre le moment où votre montre émet un bip et celui de quelqu'un d'autre au marqueur d'un mile.

Quelle est la puissance d'un signal GPS?

«Pour les utilisateurs terrestres ou maritimes, un signal GPS est à peu près aussi puissant qu'une ampoule le serait à vos yeux à quelques kilomètres», a déclaré Simon Loe, responsable des solutions et services marketing de Spirent à Digital Trends. De plus, Spirent est une entreprise qui fabrique des équipements conçus pour simuler des conditions susceptibles d'interférer avec les appareils GPS.

Sur 32 satellites du système GPS, Loe a déclaré qu'un récepteur doit être capable de «voir» au moins quatre dans le ciel pour fonctionner correctement. "Cependant, voir plus de satellites facilite l'établissement d'une position plus précise", a déclaré Loe.

Parce que le signal est faible, il est influencé par une gamme de facteurs allant des effets naturels aux interférences d'autres signaux transmis dans la zone.

Quels types de choses provoquent des interférences?

La plus grande menace pour un signal GPS est, tout simplement, «des trucs sur le chemin». Cela comprend de grands bâtiments dans les zones urbaines et un couvert arboré dense dans la nature.

«Dans les forêts de feuillus, lorsque les feuilles tombent en hiver, une montre peut enregistrer un chemin différent du même itinéraire pris en été», a déclaré Loe.

Les obstacles tels que le feuillage épais et les gratte-ciel réduisent ou bloquent complètement les signaux des satellites GPS. "Ils créent également d'autres problèmes tels que lorsque le signal rebondit sur un bâtiment avant qu'il n'atteigne la montre, auquel cas le récepteur GPS de la montre pensera qu'il est plus éloigné des satellites qu'il ne l'est réellement", a ajouté Heikes.

Ce phénomène est appelé multi-chemins, et même s'il existe des algorithmes qui tentent de gérer les interférences multi-chemins, il crée toujours des erreurs.

Andrey Armyagov / 123RF Andrey Armyagov / 123RF

Les experts conviennent que la meilleure méthode pour éviter les interférences est de courir dans une zone dégagée et dégagée. Cependant, ils comprennent que ce n'est pas une option pour beaucoup, de sorte que certaines montres de fitness sont équipées d'une fonctionnalité supplémentaire appelée GLONASS, un système russe de positionnement global similaire au GPS américain.

La fonction GLONASS permet à la montre de voir les satellites russes supplémentaires, réduisant ainsi l'effet potentiel des satellites GPS bloqués. Les utilisateurs doivent garder à l'esprit que cette fonctionnalité a un coût pour la durée de vie de la batterie de la montre, car elle doit envoyer un deuxième signal et ne présente aucun avantage pour ceux qui ont une vue dégagée du ciel.

Pourquoi ma montre met-elle parfois plus de temps à localiser un signal que d'autres?

Si vous utilisez votre montre pour la première fois dans une nouvelle zone, la localisation peut prendre plus de temps que dans un endroit où vous avez déjà suivi une activité.

«La vitesse d'obtention de votre première correction dépend de la façon dont l'appareil connaît la constellation de satellites actuelle autour de vous», a déclaré Kemetter. La plupart des appareils se souviennent du dernier emplacement utilisé et vous trouvent donc plus rapidement à la mise sous tension.

«De nombreux appareils utilisent également des prédictions d'orbite des satellites», a ajouté Kemmeter, faisant référence aux prévisions mondiales de l'orbite des satellites à un moment donné. "Ces données de prédiction sont valides pendant une courte période et peuvent être actualisées à l'aide d'une connexion de données à l'appareil."

Cela signifie que la synchronisation fréquente de votre montre avec l'application correspondante sur votre téléphone - par exemple, Garmin Connect ou SuuntoLink - l'aide à se comporter comme vous le souhaitez.

Puis-je simplement utiliser mon téléphone?

Oui absolument. Mais cela va vider votre batterie assez rapidement et vous voudrez probablement économiser du jus en cas d'urgence ou commander un burrito de récupération.

Les entreprises conçoivent spécifiquement des montres GPS pour suivre vos activités de plein air, ce qui signifie qu'elles ont généralement des piles plus petites, plus légères, plus durables et plus durables.

«Dans les téléphones mobiles, l'objectif du développement n'est généralement pas d'optimiser la solution d'antenne et le logiciel GPS pour bien performer dans les sports de plein air», a souligné Kemetter.

Des entreprises telles que Suunto, TomTom et Garmin accordent la priorité aux mesures de distance et d'allure dans leurs montres de fitness pour fournir un niveau de précision plus élevé que ce qui pourrait être disponible à l'aide d'une application sur un smartphone.

«Nos produits sont spécialement conçus pour les applications sportives, contrairement à un téléphone portable», a déclaré Heikes. «Cela signifie que même la mise en œuvre du GPS est adaptée à ces applications. Nous ne prenons pas simplement les données brutes provenant du récepteur GPS, mais nous ajoutons notre propre intelligence lorsque nous calculons la distance et l'allure ou la vitesse. »