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Wie PowerTraxx Eure Höhendaten verbessert

Höhendaten spielen im Sport eine sehr wichtige Rolle: Beispielsweise erkennt der Radfahrer in Straßen Steigungen, die für den Autofahrer noch flach erscheinen – klar: Er muss den Energieaufwand für die entsprechende Höhendifferenz persönlich aufbringen und spürt daher die kleinsten Anstiege. So ist es kein Wunder, dass neben Pulsaufzeichnungen speziell Höhendiagramme frühzeitig zum Standard bei Auswertungen von Sportaktivitäten angeboten wurden, und die Gerätehersteller sich seit Jahren bemühen, immer bessere Aufzeichnungen zu ermöglichen.
Dennoch gibt es Schwierigkeiten: Speziell bei den hochwertigen GPS-Empfängern, bei denen Höhendaten über barometrische Sensoren ermittelt werden, unterliegt dieses Höhensignal auch den wetter- und temperaturbedingten Luftdruckänderungen. Das führt u. U. dazu, dass am Ende der Tour eine andere Höhe angezeigt wird als beim Start (der Vorteil der barometrischen Messung ist eine schnelle Reaktion auf Höhenänderungen und die damit insgesamt höhere Genauigkeit, sowie auch die Unabhängigkeit vom GPS Signal).
Besitzer solcher Geräte kennen den Effekt, wenn ein Gerät einige Tage nicht benutzt wurde, zwischenzeitlich ein Wetterumschwung stattgefunden hat, oder eine Anreise zum Trainingslager die Höhenanzeige solcher Geräte völlig durcheinanderbringt: Nach dem Einschalten sind Abweichungen von 50 HM und mehr keine Seltenheit.
Zudem ist dem ganzen System eine Temperaturkompensation überlagert. Das erzeugt den Effekt, dass ein Empfänger, der in einer Trainingspause für einige Zeit der prallen Sonne ausgesetzt ist, ohne durch Fahrtwind gekühlt zu werden, bei der Abfahrt völlig andere Höhendaten anzeigt als bei Ankunft – wir beobachteten hier schon Schwankungen von bis zu 100 HM auf 1 Stunde. Und das auch bei den weit verbreiteten Empfängern des Marktführers im GPS Umfeld – wir haben es also mit Effekten zu tun, die herstellerübergreifend und systembedingt sind..
Das sieht dann nicht nur unschön aus, falls man, wie im Beispiel unten, plötzlich 30 Meter unter dem Meeresspiegel unterwegs ist: Rein rechnerisch sind auch Aufstieg, Abstieg, Maximalhöhe und Leistungsberechnung beeinträchtigt.
Ein weiteres Problem bei den barometrischen Empfängern ist das Kalibrieren – das Setzen der Starthöhe, die selten da ist, wo man sie gerne hätte. Smartphones sind hier im Vorteil, da sie Höhendaten aus Kartenmaterial beziehen. Nachteil bei diesem Verfahren: Die Qualität der Höhenänderungen während der Tour (bedingt durch Anstieg / Anstieg) ist durch ein relativ grobes Raster solcher Höhendaten nicht ganz so gut – das können die barometrisch aufgebauten Empfänger besser abbilden. Manche High End Smartphones haben daher auch schon die barometrische Messung an Bord.
Um diese durch Schwankungen des Luftdrucks bedingten Fehler zu korrigieren, haben wir im aktuellen PowerTraxx ein 3-stufiges Korrekturverfahren vorgesehen:
1) Im ersten Schritt korrigieren wir “Stufen”: Sprünge in der Höheninformation, wie sie gerne nach Pausen auftreten: Wir “verschieben” den Track ab der Stufe um den entsprechenden Versatz (wir haben beobachtet, dass der Versatz vom Empfänger über den Rest der Strecke beibehalten wird, daher wird auch die Korrektur entsprechend verrechnet).
2) Im zweiten Schritt wird untersucht, ob es sich um einen Rundkurs handelt. Falls ja, wird die Höhendifferenz Startpunkt im Vergleich zum Zielpunkt über die komplette Strecke verrechnet, so dass Anfang und Ende übereinstimmen – wir “kippen” sozusagen den Track.
3) Kalibrierung der Starthöhe: Diese Variante ist optional und erfordert, daß man an der Startposition einen Wegpunkt anlegt (über rechte Maustaste in der Kartendarstellung). Diesem Wegpunkt gibt man die (erforderliche) Höhenangabe (Wegpunkt-/Bearbeiten-Dialog). Von nun an wird jeder Track, der neue wie der bereits vorhandene, der beim Start in der Nähe (Radius: 150 Meter) dieses Wegpunktes liegt, auf die im Wegpunkt vorgegebene Höhe kalibriert. Da die Wegpunktbezeichnung in diesem Fall auch in die Trackbezeichnung einfließt, empfiehlt sich dieses Vorgehen immer dann, wenn mehrfach von derselben Position aus gestartet wird: Heimadresse, Trainingslager, typische Laufstrecke usw. Diese Technik empfehlen wir grundsätzlich, auch um die Wiedererkennung solcher Strecken (anhand einer sinnvollen Namensgebung) zu vereinfachen.
Bedingt durch dieses mehrstufige Korrekturkonzept sind die Aufzeichnungen in PowerTraxx  nun weitgehend unabhängig von Wetter- und temperaturbedingten Schwankungen mit einer sehr genauen Höheninformation ausgestattet.
Hier ein Beispiel (wir verzichten auf die Nennung des Geräts, mit dem  aufgezeichnet wurde – aus eigener Erfahrung im Umgang mit vielen Produkten können wir sagen: Es handelt sich um absolut typisches Verhalten und keinen Gerätefehler):
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Abbildung 1: Originaldaten aus dem Gerät, barometrische Messung: Höhe bei Abfahrt: -23 Meter, bei Ankunft, bedingt durch Luftdruckänderung während der Fahrt bzw. Anpassung der internen Gerätekalibrierung: -5 Meter.
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Abbildung 2: Nach der Korrektur in PowerTraxx, Höhe bei Abfahrt auf Wegpunkt kalibriert: 5 Meter (Korrektur um 28 Meter!), Höhe bei Ankunft ebenfalls 5 Meter. Auch deutlich genauere Erfassung der Maximalhöhe bei Kilometer 21.
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Abbildung 3: Originaldaten aus dem Gerät, Stufe bei Kilometer 21 etwa, bedingt durch Erwärmung des GPS Empfängers bei einer Fahrpause von 1 Stunde. Dieser Korrekturfehler beträgt etwa 80 Meter und wird vom Gerät bis Ankunft im Ziel (Rundkurs) beibehalten.
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Abbildung 4: Nach der Korrektur in PowerTraxx, der Fehler in der Stufe ist korrigiert. Auch deutlich genauere Erfassung der Maximalhöhe bei Kilometer 32, Höhe bei Ankunft liegt auf dem Niveau wie bei Abfahrt.
PowerTraxx nimmt diese Korrekturen automatisch beim Hochladen auf den Server vor. Damit wird vermieden,  solche Einstellungen unterwegs an seinem Gerät vorzunehmen, unter Sonneneinstrahlung das Display zu entziffern, oder unter Zeitdruck, wenn die Kumpels schon alle losfahren wollen, noch den Menüpunkt mit dem Höhensetup anzusteuern . . . einfach losfahren, um den Rest kümmern wir uns. Wir korrigieren dabei nicht nur das Höhenprofil: Wir setzen eine ganze Reihe von Filtern zur Qualitätsverbesserung der Aufzeichnung ein und werden in künftigen Blogbeiträgen nacheinander darauf eingehen: Leistungsmessung, Trainingsbelastung, Trittfrequenz, Herzfrequenz uvm.
Unsere Philosophie: Beim Training sollte man sich auf das Training konzentrieren, oder auf die Landschaft. Geniest den Fahrtwind und hört in Euren Körper – die Technik soll in dieser Phase in den Hintergrund rücken. Nach dem Training kann man sich mit der Auswertung befassen – versucht, nicht beides zu vermischen. “Konzentration auf das Wesentliche” würden wir in unserem modernen, oftmals überladenen Alltag dazu sagen. Entsprechend haben wir auch unsere App auf das Wesentlich reduziert, einschalten, starten, einige wichtige Kennzahlen für unterwegs, bei Ankunft Stopp. Nicht mehr. So lässt sich auch jeder GPS Empfänger bedienen, wenn man ihn einigermaßen sinnvoll konfiguriert. Was was man darüber hinaus für ein intelligentes Training benötigt, erfährt man auch nach dem Workout. Komplexe Berechnungen übernimmt der PowerTraxx  Server. Was wir nicht wollen ist die ständige Ablenkung durch GPS-Empfänger oder Smartphone auch noch im Training.

 

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