Насколько точен GPS-спидометр?

Короткий ответ: под открытым небом современный телефон измеряет скорость с точностью примерно до 1 км/ч, а часто и лучше. Это точнее спидометра в большинстве машин. Длинный ответ интереснее, потому что как получается число, важнее самого оборудования.

Два способа получить скорость из GPS

Очевидный способ: взять две позиции, измерить расстояние между ними и разделить на прошедшее время. Это работает, но наследует каждый метр ошибки координат. Если каждая позиция точна до ±5 м, а приходят они раз в секунду, неподвижный телефон может показывать 18 км/ч в случайном направлении. Именно поэтому дешёвые трекеры дико дёргаются на парковке.

Способ получше: эффект Доплера. Спутники движутся относительно земли со скоростью около 3,9 км/с, и частота их сигнала смещается в зависимости от того, насколько быстро приёмник приближается к каждому из них или удаляется. При четырёх и более спутниках в поле зрения приёмник вычисляет вектор своей скорости напрямую, без всяких координат. Результат гораздо стабильнее, обычно с точностью до нескольких сантиметров в секунду, и именно его телефон сообщает в поле speed отсчёта местоположения, когда может.

Live Speed Tracker всегда использует доплеровское значение, если устройство его даёт, и переходит к расчёту по координатам только когда не даёт. Строка состояния на спидометре в любой момент показывает, что именно используется, потому что разница в надёжности достаточно велика, чтобы вы об этом знали.

Что означает число точности

Значение вида ±12 м это радиус горизонтальной точности: спецификация W3C определяет его как круг с центром в сообщённой позиции, который содержит ваше истинное положение с доверительной вероятностью 95 %, но Android сообщает радиус для 68 %, а браузеры передают его без изменений, поэтому считайте его грубым ориентиром, а не гарантией. Напрямую о точности скорости оно ничего не говорит, но они связаны: та же плохая геометрия спутников, что расширяет круг позиции, ухудшает и решение по скорости.

Практическое правило:

• Меньше ±10 м: хорошо. Показаниям можно верить.
• ±10–25 м: удовлетворительно. Годится для общего представления о скорости, но не для замеров.
• Больше ±25 м: плохо. Эта страница отбрасывает такие отсчёты целиком, а не показывает число, которому не верит.

Что портит показания

• Здания. Городские каньоны отражают сигналы, а отражённый сигнал приходит с опозданием, которое приёмник воспринимает как лишнее расстояние. Это называется многолучевостью, и это главный источник ошибок в городе.
• Тоннели и крытые парковки. Сигнала нет вовсе. Скорость замрёт, а потом скакнёт, когда вы выедете.
• Деревья и глубокие долины. Меньше спутников в поле зрения означает худшую геометрию.
• Холодный старт. Без свежих данных альманаха приёмнику может понадобиться 30–60 секунд на первый отсчёт. Он не сломан, он ищет.
• Где лежит телефон. Металлическая панель, карман или лобовое стекло с обогревом ослабляют сигнал. Держатель на стекле с открытым видом на небо заметно лучше подстаканника.

Почему эта страница фильтрует

Три фильтра проходят по каждому отсчёту, прежде чем он попадёт на дисплей:

1. Отсчёты с радиусом точности хуже 30 м отбрасываются сразу.
2. Любое показание, означающее больше 400 км/ч, считается скачком GPS и выкидывается.
3. Расстояние накапливается только когда вы действительно движетесь, быстрее примерно 1,8 км/ч.

Третий фильтр важнее, чем кажется. Без него телефон, оставленный на час на панели припаркованной машины, охотно запишет два километра пути из чистого дрожания, и вся дальнейшая статистика, включая среднюю скорость, окажется неверной.

Количество отброшенных отсчётов показывается в строке состояния. Несколько штук за долгую поездку это нормально. Десятки означают, что вы где-то с плохим видом на небо, и к числам стоит относиться с подозрением.

Источники

• GPS.gov: GPS Accuracy приводит официальную гражданскую цифру: под открытым небом смартфон обычно укладывается в радиус 4,9 м, рядом со зданиями и деревьями хуже.
• W3C Geolocation API определяет coords.speed и coords.accuracy, два поля, которые эта страница читает для скорости и радиуса точности.
• ESA Navipedia: GNSS Basic Observables объясняет доплеровское наблюдение, из которого приёмник получает скорость напрямую, а не из последовательных позиций.