Tecnología Aplicada al Entrenamiento Deportivo: Sistema GPS (II)

Precisión del Sistema GPS

¿Qué precisión podemos esperar en la medición de las velocidad, distancia y posición por nuestro receptor GPS? Existen varios elementos que afectan a la precisión de las medidas de nuestro GPS: retraso de la señal del satélite al atravesar las capas de la atmósfera, señal multitrayecto debido al rebote en edificios y montañas cercanos, errores orbitales, número de satélites visibles,… En condiciones normales, y captando la señal de entre 7 y 9 satélites suficientemente dispersos podemos obtener precisiones inferiores a los 2,5 metros el 95% del tiempo. Pero además los receptores actuales disponen de software y técnicas de tiempo real que les permiten mejorar su precisión.

También es muy importante la frecuencia con la que nuestro receptor determina nuestra posición. Cuanto mayor sea esa frecuencia mayor será la precisión con la que calculamos nuestra velocidad y distancia recorrida. Vamos a ver un ejemplo. Supongamos un atleta que está realizando un entrenamiento de carrera de montaña y lleva con él un dispositivo receptor de GPS con una frecuencia de medición de datos de 10 segundos. Al tratarse de un trazado montañoso es habitual encontrarse múltiples cambios de dirección. Veremos cómo afecta esto a la medida que hace el receptor de GPS.

En el punto A el receptor hace su primera medida de posición y 10 segundos después realiza la segunda medida en el punto B. El receptor calcula la distancia recorrida entre ambos puntos suponiendo un desplazamiento en línea recta. Pasados 10 segundos está en el punto C donde realiza de nuevo las medidas. Como vemos el recorrido medido por el GPS dista bastante del que ha realizado realmente el atleta.

Figura 1: Recorrido real vs medido con GPS con mediciones realizadas cada 10s

Figura 2: Recorrido real vs medido con GPS con mediciones realizadas cada 10s y 2s

Supongamos ahora que el receptor es capaz de realizar las medidas cada 2 segundos. El recorrido medido sería que vemos en la figura 2 que como vemos se aproxima mucho más al desplazamiento real del atleta.

Por tanto cuanto mayor sea la frecuencia del receptor más exactas serán las medidas de distancia y velocidad que realice. En la actualidad muchos dispositivos deportivos permiten fijar la frecuencia de medición a intervalos de hasta un segundo (frecuencia de 1 Hz), lo que permite obtener precisiones bastante elevadas. En dispositivos GPS orientados a la investigación científica contamos con frecuencias entre 1 – 15 Hz, es decir hasta 15 mediciones de posición por segundo.

A pesar de que conseguimos precisiones razonablemente altas en las medidas de distancia y velocidad de desplazamiento con los dispositivos deportivos con GPS actuales, el retardo existente entre cada una de las medidas hace que no sean lo suficientemente sensibles a las pequeñas variaciones de velocidad. Por ese motivo la velocidad o ritmo instantáneo que muchos de ellos nos presentan en pantalla no son fiables y es necesario recurrir a otros dispositivos de medida como son los podómetros o footpods para obtener valores fiables (como veremos en el apartado de dispositivos específicos para el entrenamiento de carrera). Además cuando realizamos tests específicos de campo a nuestros atletas, como por ejemplo un test para valorar la VAM (velocidad aeróbica máxima) las pequeñas variaciones y errores en las medidas que obtenemos de los dispositivos receptores de GPS hacen que su validez no sea suficiente. En estos casos sigue siendo recomendable realizar los test en pista donde las condiciones nos permiten obtener valores exactos de distancia y velocidad.

Una forma de mejorar la precisión de los receptores GPS es el uso del GPS Diferencial (DGPS). El DGPS es un sistema que proporciona al receptor correcciones de los datos recibidos por los satélites, lo que incrementa la precisión en la posición calculada. Para hacer esto el sistema DGPS consta de una serie de estaciones monitorizadas de referencia situadas en la superficie de la tierra que transmiten a los receptores GPS la señal de corrección de errores. Otros sistemas de corrección de errores en tiempo real que incrementan la precisión de los receptores son el WAAS (Wide Area Augmentation System), MSAS (Multifunctional Transport Satellite Space Augmentation System), SNAS (Satellite Navigation Augmentation System) y el sistema europeo EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System). Con estos sistemas la precisión en la localización pasa de varios metros a algunos centímetros, sin embargo el hardware de los receptores debe estar preparado para la recepción y procesado de las señales de corrección y sólo algunos dispositivos específicos cuentan con esta funcionalidad.

No todos los dispositivos deportivos tienen la misma precisión. Los diferentes fabricantes no incorporan en sus receptores los mismos  chips GPS, ni tienen la misma sensibilidad, ni utilizan el mismo software por lo que las diferencias de precisión son significativas. Sin tener la validez de un estudio científico podemos ver, a modo de ejemplo la Figura 3 una comparativa de la precisión de los GPS de algunos de los principales dispositivos deportivos existentes en el mercado.

Figura 3: Precisión del GPS de fierentes dispositivos deportivos (Savage, Jonathan, 2014)

Figura 4: Opción de corrección de altura en un Garmin FR 620

Si bien los receptores GPS actuales son capaces de determinar la posición con una precisión elevada, son muy poco precisos a la hora de determinar la altitud. Por ese motivo si los datos de altitud, desnivel acumulado, etc., son variables relevantes a la hora de analizar los entrenamientos de un atleta es conveniente aplicar una corrección a la altura registrada por el dispositivo. Algunos fabricantes ya incluyen la posibilidad de aplicar estas correcciones sobre los datos exportados de sus dispositivos, como es el caso de Garmin (figura 4).

Como alternativa mucho más fiable al GPS para medir la altitud están los altímetros barométricos, capaces de determinar la altitud a partir de las medidas de presión atmosférica. En la actualidad existen varios dispositivos deportivos con GPS que incluyen además el altímetro barométrico para determinar en tiempo real la altitud del atleta.

En la figura 5 podemos ver la diferencia entre la altitud medida por un GPS y un altímetro barométrico.

Figura 5: Diferencias entre la altitud medida por un GPS y un altímetro barométrico

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By |2018-09-07T18:31:11+00:00septiembre 17th, 2017|Blog, Tecnología|

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