segunda-feira , 18 dezembro 2017
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O GPS marcou mais Kms que a distância da corrida.

Essa frase é utilizada frequentemente pelos corredores.

Principalmente quando o tempo esperado na prova não é atingido.

Os corredores, sem generalização, estão tão habituados com seus relógios e aplicativos de telefone com GPS para correr que confiam e acreditam que a informação obtida através desses aparelhos é 100% perfeita.

Sabemos na prática que muitas corridas de rua são “AFERIDAS” por pessoas com GPS e nesse caso normalmente não existe reclamação pós prova porque a maioria chega na distância igual a demarcada por uma aparelho GPS.

As corridas oficiais, com chancela da CBAT, Federações e as grandes provas com premiações em dinheiro, atletas estrangeiros geralmente geram muitas reclamações, essas provas são aferidas por pessoas especializadas com métodos oficiais e acabam gerando diferenças para os GPS dos corredores.

E agora? O que fazer?

Você pode questionar o organizador, federações e CBAt, comemorar o novo recorde em caso de percurso menor ou entender como funciona o GPS.

Para tentar entender essas variações, o melhor caminho é entender O QUE É E COMO FUNCIONA O GPS.

Para solucionar esse mistério e agregar ainda mais valor a nossa corrida do dia-a-dia, vou apresentar um físico corredor que publicou no instagram em 4 partes a explicação para essa questão.

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Colucci

Blog e Run

O AUTOR

Instagram : @marcelo_run_and_physics

POSTAGEM INAUGURAL

Ok, podem fazer “bullying” e me chamar de Nerd. Mas eu sou mesmo. Sempre fui. Sou Físico profissional com doutorado em Física Aplicada. Dedico-me a cerca de 15 anos à pesquisa e desenvolvimento na área de materiais. Mas nos últimos anos eu também passei a ser um corredor de rua. E algo me diz que em alguma medida, um pouco de “Nerdismo de Corredor” deve fazer parte da maioria de nós.

A partir de hoje eu gostaria de compartilhar com vocês não só a minha vivência na corrida e os amigos que fiz, e vivo fazendo, mas também um pouco do que tenho estudado e me informado a respeito da Física da Corrida.

Coisas bem simples, com explicações aproximadas e rápidas. Apenas o suficiente para – quem sabe – motivar e dar informações para as nossas conversas de corrida, que tanto amamos.

Quem já não comparou a distância oficial de uma prova com aquela do GPS e ficou especulando o que pode ter havido?

Quem já não sentiu que correr em ladeiras parece um outro esporte?

Quem já não se perguntou se a sua mecânica de corrida é eficiente o bastante ou há algo óbvio que poderia ser melhorado?

Bom, ao longo do tempo nas postagens que farei, pretendo compartilhar parte do meu entendimento e experiência em temas como esses que unem essas minhas duas paixões: Run & Physics. Se tiver tempo e curiosidade, me acompanhe e vamos aprender juntos.

Marcelo

Sim, para estabelecer sua posição o nosso relógio-GPS de corrida se comunica a todo o tempo com pelo menos 3 satélites. Na verdade 4, para que se tenha também a elevação (altitude do corredor). Eles estão em órbita desde os anos 90 e foram lançados pela força aérea Americana. No total, existem cerca de 24 satélites em órbita disponíveis para o GPS e estão a uma altitude aproximada de 20.000 km, emitindo radiação de micro ondas continuamente para se comunicar com o seu GPS.

PERGUNTA PARA O CORREDOR NERD: Saberia estimar, usando as informações acima, quanto tempo o sinal de micro ondas emitido pelo satélite demora para chegar no seu GPS ? Esse número é bem importante porque o nosso GPS precisa calculá-lo para poder estimar corretamente a nossa posição. Alguma ideia?

Na aproximação em duas dimensões no primeiro desenho, imagine que seu GPS “encontrou” um satélite e calculou a distância que você está do satélite. Imagine um círculo que envolta o satélite, onde qualquer ponto sobre o círculo está com a mesma distância do satélite que você. Assim, você pode estar em qualquer lugar sobre esse círculo. Mas onde? Se fizer o mesmo com um segundo satélite (segundo desenho) então você pode imaginar um segundo círculo, no qual você também tem que estar. Logo, para estar ao mesmo tempo nos dois círculos você só pode estar em dois lugares possíveis, que são os pontos de encontro (intersecção) entre os dois círculos. Agora, se fizer contato com um terceiro satélite (terceiro desenho), então só haverá um ponto que – ao mesmo tempo – faz parte dos três círculos e é naquele ponto que você se encontra. Desse modo, se o GPS conhecer a trajetória exata dos 3 satélites e calcular as 3 distâncias ele saberá exatamente onde você está naquele exato momento.  É assim que funciona a localização por satélites. .

PERGUNTA PARA O CORREDOR NERD: Saberia dizer o que muda num caso real em 3 dimensões, onde os círculos devem ser substituídos por esferas, que possuem geometria tridimensional?

Percebemos as limitações de nossos relógios GPS de duas formas:

1) quando o GPS demora para encontrar sinal ou

2) quando as distâncias medidas ou percursos não são muito precisos.

Já vimos nas partes 1 e 2 de nossas postagens que a comunicação depende do contato simultâneo com um grupo de 4 satélites  e que esse contato é feito através da emissão de sinais de micro ondas a partir dos satélites. Bom, vejamos o que pode dar errado… DO PONTO DE VISTA DOS SATÉLITES, existem basicamente duas fonte principais de erros. A primeira é a imprecisão nos relógios dos próprios satélites. A segunda fonte diz respeito aos erros em suas trajetórias. Para minimizar esses erros o sistema de controle dos satélites realiza correções regulares nesses dois parâmetros. DO PONTO DE VISTA DO NOSSO GPS, a imprecisão no relógio também é uma fonte de desvios. Em adição, existem limitações da própria especificação do equipamento que usamos, que pode variar em função da qualidade do aparelho.  O GPS pode ainda incorrer em erros quando o sinal bloqueado ou desviado (refletido) por anteparos próximos ao corredor (prédios, montanhas, etc). Um efeito denominado “obscuridade” ocorre quando o corredor está tão cercado de anteparos que a porção do céu que está disponível é insuficiente para que o GPS encontre os 4 satélites necessários para estabelecer a localização .   

CURIOSIDADE PARA O CORREDOR NERD: Sabia que até o ano 2000 o sistema GPS possuía uma fonte de ruído intencional que visava proteger o sistema de comunicação militar americano? Sim, chamava-se Sistema SA (“Selective Access”) e isso tornava a precisão de GPS comuns quase inviável.

Para encerrar essa série de postagens sobre o nosso bom e velho GPS companheiro de corridas vamos a um teste prático. O teste foi feito com o equipamento Forerunner 235 da Garmin. E foi muito simples, realizado na pista de atletismo do clube Espéria em SP.  A pista está em uma área ampla e o teste foi feito em um dia de clima muito bom. As vantagens disso você pode conferir na postagem anterior.

Bom, o primeiro aspecto da avaliação – figura (I) – foi determinar quão bem o GPS consegue descrever a trajetória nominal da pista e medir a distância percorrida. Quando voltas quase idênticas são feitas, detecta-se um “drift” (pequena variação lateral) de cerca de alguns centímetros. Quanto à distância percorrida, o GPS indicou uma flutuação de cerca de 5m a cada volta de cerca de 400m. Interessante notar que o erro não é sistemático no sentido de sempre maximizar ou minimizar a distância. Ele é uma flutuação, ora acima ora abaixo da dimensão nominal da pista. No longo prazo é possível que em um percurso como esse, parte do erro seja neutralizado pelo balanceamento da flutuação.

Na segunda parte do teste o foco foi na maneira com a qual o GPS descreve a trajetória. Na figura (II) é possível ver que uma curva é “reconstruída” pelo GPS como uma sucessão de segmentos retilíneos. Em curvas abertas como a da figura (II) as retas parecem representar razoavelmente bem a trajetória real. Porém, quando a curva torna-se mais fechada o GPS tem enorme dificuldade de descrever a trajetória curva e parece tender sistematicamente a manter erros maiores. É possível que percursos com muitas curvas e curvas fechadas sejam mais susceptíveis à erros acumulativos ao longo de longas distâncias. No geral, para a maioria das finalidades práticas do corredor de rua, a capacidade do GPS de descrever trajetórias com precisão parece na ordem de alguns metros por quilômetro rodado e desde que essa variação não seja sistemática (sempre pra mais, ou sempre pra menos) o equipamento  será um grande aliado no planejamento e execução de treinos e provas.  Assim, encerramos a série de 4 postagens compartilhando algumas informações e curiosidades do GPS de corrida. Espero que tenham curtido. E pé na tábua.

Gostou dessa explicação?

Foi útil para tirar as dúvidas sobre as distâncias erradas?

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Sobre Antonio Colucci

Um corredor que escreve, 'RunPorter' e Pai do Diego. Correndo desde 2004; Escrevendo desde 2007; Pai do Diego desde 2008; Maratonista desde 2009.

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