Czy można oszacować nachylenie drogi podczas jazdy?

11

Byłoby miło móc ocenić nachylenie drogi podczas jazdy, nawet jeśli oszacowanie nie jest całkowicie dokładne. Z GPS w teorii teoretycznie powinno być możliwe przejechanie krótkiego dystansu i podzielenie różnicy wysokości przez pokonaną odległość, aby uzyskać przybliżone oszacowanie. (Zauważ, że sinus i styczna są porównywalne dla małych kątów).

Czy wysokość podawana przez telefon komórkowy lub komputer rowerowy wyposażony w GPS jest wystarczająco dokładna, aby dać sensowną ocenę nachylenia na krótkich dystansach? Ponadto, czy istnieje jakiś praktyczny sposób oszacowania nachylenia drogi, która nie wymaga GPS?

road-bike bike-computer gps physics amcnabb
źródło

Odpowiedzi:

17

Zdobądź inklinometr. Nie są szczególnie dokładne, ale odczyt jest natychmiastowy, a cena jest odpowiednia.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Daniel R. Hicks
źródło
Ciekawy. Nigdy nie słyszałem o inklinometrze, ale zastanawiałem się, czy coś takiego może istnieć.
amcnabb,
2
Przekonałem się, że jest to dla mnie bezużyteczne ... jakakolwiek ilość ruchu do przodu, a bańka porusza się zbyt mocno, aby mogła być przydatna. YMMV.
Ken Hiatt,
1
Tak, bańka tańczy całkiem sporo na drogach o pewnej nierówności. Podejrzewam, że może to być projekt konkretnego urządzenia, które mam (który nie jest tym na zdjęciu). Ale nadal otrzymujesz całkiem niezłe odczyty na 5% i „lepszych” wzgórzach - tylko w mieszkaniu tyle tańczy.
Daniel R Hicks,
2
Myślałem o tym w przeszłości. Możliwą alternatywą byłaby metalowa kula wewnątrz odwróconej (zakrzywionej do góry) przezroczystej kapsułki wypełnionej gęstym, ale przezroczystym olejem. Osadzenie się zajęłoby kilka sekund, więc wstrząsy i przyspieszenia nie wpłynęłyby na to tak bardzo. Tylko myśl!
heltonbiker
Powinienem zauważyć, że chociaż urządzenie, które mam, jest mniej niż idealne, wciąż jest całkiem przydatne. I choć są niedrogie i lekkie, rozsądne jest mieć nawet niedoskonałości.
Daniel R Hicks,
11

Większość komputerów rowerowych GPS z serii Garmin Edge może wyświetlać ocenę. Edge 500 i Edge 800 (nie Edge 200) mają wysokościomierze barometryczne do określania wysokości. Następnie możesz zmienić lub dodać wyświetlane pole danych, aby pokazać bieżącą ocenę.

Zabawne, że pytasz, ponieważ właśnie dodałem dziś rano ocenę jako pole wystawowe podczas pagórkowatej jazdy.

Aktualizuje obliczanie ocen co 100-200 m podróży poziomej (guestimate), więc jest trochę opóźnienia, zanim pojawi się aktualne obliczenie oceny. Ogólnie ocena oceny wydaje się dość rozsądna, jeśli weźmiesz pod uwagę opóźnienie.

Również wiele aplikacji komputerowych może pobierać zapis śladu GPS i odzyskiwać znaną wysokość tego punktu i obliczać ocenę po tym fakcie. Na przykład, jeśli używasz OS XI, wiem, że Ascent to robi ( uwaga : NIE popieram tego programu, tylko używam go jako znanego przykładu). Jestem również pewien, że istnieje wiele innych programów do analizy śladów GPS. Jestem pewien, że istnieją aplikacje na smartfony, które mogą rejestrować ślad GPS, który możesz potencjalnie zaimportować do jednego z tych programów analitycznych, aby uzyskać ocenę po tym fakcie.

Poza tym - niektóre starsze wycofane urządzenia krawędziowe (np. Edge 305, 705) mają również wysokościomierze barometryczne. Może to być bardziej przystępna opcja, jeśli możesz znaleźć używany na eBayu lub craigslist. Mówię to, gdy mam zamiar wypisać mój stary Edge 305 po aktualizacji do Edge 800.

Rider_X
źródło
Dzięki za informacje, szczególnie na temat wysokościomierzy baromitrycznych. Oprócz komputerów rowerowych GPS z wysokościomierzami, wygląda na to, że istnieje wiele samodzielnych wysokościomierzy w zakresie od 30 do 50 USD, a także komputerów rowerowych bez GPS z wysokościomierzami.
amcnabb,
Dobra uwaga na komputerach rowerowych bez GPS ... Prawie zapomniałem, że istnieją, ponieważ od tak dawna używam komputerów rowerowych GPS. Jestem pewien, że zrobią to niektóre wyższej klasy komputery Polar.
Rider_X
Używam Edge 800 i 500 ... oba wykonują przyzwoitą robotę, przyznając ocenę. Nie jest idealny i nie jest natychmiastowy, ale jest wystarczająco dobry do użycia podczas jazdy. Oba dają lepsze (i bliskie dopasowanie do map) dane po załadowaniu do komputera.
Ken Hiatt,
1
Czy musisz często kalibrować wysokościomierz Edge? Kumpel miał wysokościomierz barometryczny i musiał wybierać aktualną wysokość na podstawie map dwa razy dziennie, ponieważ niewielkie zmiany ciśnienia powietrza mogą prowadzić do zasadniczo różnych odczytów, ale dopóki to zrobił, zgadzał się z mapą w miejscach gdzie sprawdziliśmy.
Mike Samuel,
1
Nie, urządzenia Edge wykonują autokalibrację. Mieszkam na górzystym terenie, w pobliżu oceanu i za każdym razem, gdy spadam do oceanu lub kieruję się na znany szczyt, jest on zbliżony do prawdziwej wysokości. Podręcznik nie wydaje się określać sposobu jego kalibracji, ale najlepsza dyskusja, jaką znalazłem na ten temat, znajduje się tutaj .
Rider_X
4

Telefony komórkowe, zwykle nie. Niektóre aplikacje będą próbowały masować dane przy użyciu informacji o wysokościach dostarczonych przez strony trzecie, ale w najlepszym wypadku to bzdura. Dedykowany GPS z wysokościomierzem barometrycznym jest prawdopodobnie najlepszym wyborem. Naprawdę nie mogę mówić o ich dokładności, ale z pewnością jest lepsza niż inne praktyczne opcje.

Jeśli chcesz tylko ocenę, jest do tego odpowiednia aplikacja .

Stephen Touset
źródło
Aplikacja iHandy Level wydaje się interesującym pomysłem, ale potrzebujesz jakiegoś sposobu, aby stworzyć dla niej powierzchnię równą z ziemią, prawda?
amcnabb,
1
Czy poziom gruntu nie jest z ziemią?
Stephen Touset
1
Tak, ale wtedy pomiar byłby bardzo wrażliwy na nierówności i niewielkie zmiany i wydaje się, że droga prawdopodobnie porysuje telefon. Ponadto niektóre inne opcje nie wymagają zatrzymania.
amcnabb
Wystarczy zmierzyć nachylenie drogi tylko raz. I jest prawdopodobnie dokładniejszy niż urządzenie GPS na krótszych wzgórzach. Prawdopodobnie musiałbyś się zatrzymać, aby uzyskać rozsądny odczyt z inklinometru.
Stephen Touset
1
Niepowiązane: „inklinometr” to świetne słowo. Niekończącą się zabawą jest wymawianie jej w głowie „nachylenie-o-metr”.
Stephen Touset,
4

Inni omawiali już telefony GPS i GPS, barometry alimetryczne i inklinometry. Inklinometry bańkowe (takie jak Skymounti pokazane w innym miejscu wśród odpowiedzi) mogą mieć wpływ akceleracji, aby uzyskać najlepsze odczyty, powinieneś być nieruchomy. dGPS (różnicowy GPS) jest używany w przyrządach pomiarowych do mierzenia ocen, ale generalnie nie są to urządzenia na poziomie konsumenta, ani też nie są wystarczająco kompaktowe do użytku na rowerze. Stopnie można również mierzyć, gdy są zatrzymane, za pomocą długiej linii prostej, kątomierza i linii pionowej. Niektóre telefony i inne urządzenia (takie jak iPody i kontrolery Wii) mają wbudowane wieloosiowe akcelerometry, które będą zgłaszać informacje o nachyleniu podczas jazdy, ale raporty wskazują, że na ich precyzję mogą wpływać wyboiste drogi. Komputery rowerowe iBike używają kombinacji barometru, prędkości, i czujniki akcelerometru; podobno szacunki gradientu mogą być całkiem dobre.

To powiedziawszy, jednym z najbardziej precyzyjnych urządzeń, które można wykorzystać do określenia nachylenia drogi na rowerze, jest dobrze skalibrowany miernik mocy. W sprzyjających warunkach ocenę drogi można uzyskać z danych prędkości i mocy (jeśli ktoś zna lub może zmierzyć kilka innych zmiennych). Na przykład, tutaj jest porównanie profilu płaskiego kursu Moriarty, Nowy Meksyk, TT, na którym ustanowiono rekord 40 km amerykańskiej krajowej próby czasowej. Trasa jest prosta i jednokierunkowa (czyli 20 km na zewnątrz, zawracanie, a następnie 20 km do tyłu w sumie 40 km) i jedna z najbardziej płaskich w kraju, z jedynie 30 metrami spadku na 20 km dla średni gradient 0,0015 (0,15%). Poniższy wykres pokazuje trzy ślady: pomiar gradientu za pomocą odbiornika GPS na poziomie konsumenta w kolorze niebieskim i dwa ślady (w kolorze czerwonym i zielonym) pochodzące z pomiarów miernika mocy. Zielona linia pokazuje zrekonstruowany profil wysokości w dniu z niesprzyjającymi warunkami, natomiast czerwona linia pokazuje zrekonstruowany profil w sprzyjającym dniu. Ponieważ ten kurs jest rozgrywany w jedną i drugą stronę, profile przed i po punkcie 20 km powinny być odbiciami lustrzanymi, a na końcu powinny pasować na tej samej wysokości. Jak można zauważyć, w sprzyjających warunkach profil zrekonstruowany z miernika mocy przewyższa go z GPS (choć w niekorzystnym dniu profil jest znacznie gorszy).

Profile wysokościowe kursu czasowego Moriarty NM

Innym przykładem jest zrekonstruowany profil wysokościowy dla ścieżki wielofunkcyjnej wzdłuż brzegu zatoki San Francisco.

Profil wysokości szlaku zatoki

To pokazuje profil na odcinku trasy o długości 1 mili (= 1,6 km). Po raz kolejny widać, że dwie połówki zrekonstruowanego profilu są odbiciami lustrzanymi, a średnie nachylenie wynosiło około 0,00125. Co równie ważne, możesz łatwo zauważyć spójne spadki na szlaku o długości mniejszej niż 40 cm (około stopy).

Opis metody analitycznej zastosowanej dla tych dwóch wykresów oraz dodatkowe wymagane dane znajdują się tutaj .

R. Chung
źródło
Jakie więc były niesprzyjające warunki, które spowodowały, że zielony ślad był tak niedokładny? To wydaje się interesujące.
amcnabb
1
@ R.Chung - Crazy crunching! Czy obliczając wysokość od danych mocy dodajesz jądro wygładzające? Czy byłbyś również w stanie nałożyć odczyt wysokościomierza z dobrego i złego dnia, a także prawdziwy profil (np. Z mapy USGS)? To może być całkiem interesujące. Jedynym moim zastrzeżeniem w tym przykładzie jest to, że mówimy o niewielkich zmianach wysokości (- + 35 m). Dobrze mały w porównaniu do wielu naszych podjazdów, które wznoszą się na wysokość 1200 m.
Rider_X
@amcnabb - Zgaduję niesprzyjające warunki = wiatr.
Rider_X
1
Racja, to był lekki wiatr z tyłu / wiatr z tyłu (lekki, nieco mniej niż 2 km / h). Gdybyśmy nie znali prędkości wiatru, moglibyśmy to właściwie odgadnąć, zgadując różne prędkości wiatru, dopóki profile zielony i czerwony nie pasowały. Zauważ jednak, że „niedokładność” zielonego profilu jest przesadzona, ponieważ skala jest tak mała - skala pionowa jest w metrach, podczas gdy skala pozioma jest w km, a największy błąd bezwzględny w całym przebiegu wynosił tylko około 40 metrów i błąd bezwzględny w szacowanym nachyleniu wynosił tylko około 0,25%
R. Chung,
Jądro wygładzania nie jest potrzebne. Potrzebujemy dokładnych danych prędkości i mocy. W tym dokumencie są inne przykłady porównywania tej metody z barometrami altimetrycznymi na dużych podjazdach i z planami drogowymi robót publicznych, jak tutaj .
R. Chung,
2

Ignorując wysokość na podstawie GPS, GPS może być nadal przydatny. Jeśli zarejestrujesz swoją jazdę, a następnie prześlesz ją do Strava , zobaczysz profil wysokości na podstawie bazy danych o wysokości terenu:

Profil wysokościowy Strava

Możesz najechać myszką na sekcje profilu elewacji, która pokazuje ocenę w tym punkcie. Obszar najechany myszką jest zaznaczony na mapie jako znacznik:

Wzniesienie Strava i połączenie mapy

Możesz także przeciągnąć i zaznaczyć sekcję jazdy, która daje statystyki takie jak średnia ocena i wzrost wysokości.

Chociaż nie mówi to bezpośrednio o nachyleniu wzgórza, na którym jedziesz na rowerze, możesz szybko nauczyć się szacować ocenę „na podstawie odczuwania” (na podstawie tego, jak trudno jeździć na rowerze) lub pamięci (wiedząc ta droga to odcinek Strava i jej średnia ocena)

dbr
źródło
0

Na telefonie z Androidem załaduj „Leveler” autorstwa chkuentz, doskonałej, darmowej aplikacji poziomu, która bezpośrednio określa stopień nachylenia. Użyj wzoru, tan (stopnie) = procent oceny. Przykład: styczna 3 stopni = 0,052 lub 5,2 procent. Połóż telefon na bocznej krawędzi, na powierzchni drogi lub na pasku, jeśli jest na poziomie drogi. Odczytaj stopnie, a następnie potajemnie. Nie elegancki, ale jest tani i dość dokładny.

pilot Smith
źródło