Hrozba se blíží. Brunswick potřebuje varování. Zombie jsou přede mnou a odříznou mi únikovou cestu. Musím běžet. Pálí mě plíce. Moje nohy křičí bolestí. Jsem vyčerpaný.
Ale vyčerpaná opravdu nejsem. Sedím na gauči. “Horda” je scénář. Varování je kód. A únava je jen důsledkem skutečného tréninku přeloženého do fiktivní apokalypsy aplikací Zombies, Run! Líbí se mi gamifikace. Promění běh v misi. Ale trénuji i na půlmaraton. Fikce mi nezkrátí vteřiny. Tohle dělá realita. Realita ale vyžaduje data.
Většina běžců se spoléhá na GPS. Toto je zlatý standard pro sledování outdoorových aktivit. Ukazuje přesně, jak daleko jste běželi a jakou rychlostí. Ale co se stane, když nemůžete jít ven? Déšť. Sněžení. Rušná ulice. Nebo, jako v mém případě, prostě chtít zůstat doma. Když není k dispozici GPS, aplikace se přepnou na akcelerometr.
Jak akcelerometry sledují pohyb bez satelitních dat
Váš telefon nemá křišťálovou kouli. Neví, kde jste na mapě. Ale má akcelerometr. Tento malý senzor měří změny rychlosti. Zachycuje pohyb ve třech rozměrech: nahoru/dolů, vlevo/vpravo, vpřed/vzad.
Když běžíte, vaše tělo poskakuje. Každý úder nohou vyšle zařízením rázovou vlnu. Akcelerometr tyto dopady vypočítává. Analyzuje vzor poskakování. Pomocí algoritmů odhaduje délku kroku a kadenci. Na základě toho vypočítá ujetou vzdálenost.
Takto funguje vnitřní sledování. Není to magie. To je matematika založená na fyzice. A je nedokonalá.
Proč je vnitřní sledování ze své podstaty méně přesné
GPS zachycuje satelitní signály. Je to přesné. Akcelerometry podléhají driftu. V průběhu času hromadí chyby. Představte si krokoměr na steroidech. Když uděláš krok, on to spočítá. Když zůstanete deset minut stát, mohl by si myslet, že jste ušli míli. Nerozpozná, zda běžíte do kopce nebo ze schodů. Jednoduše zaznamenává vibrace.
Výzkum ukázal, že vnitřní sledování může mít chybu 10-20% nebo více. Čím delší je váš běh, tím horší je vaše přesnost. Algoritmus předpokládá konstantní délku kroku. Ale tvůj krok se změní. Začínáš být unavený. Upravíte si techniku. Aplikace to nezná. Prostě se to pořád počítá.
Které aplikace nejlépe sledují interiéry?
Ne všechny aplikace jsou si rovné. Některé používají složitější algoritmy. Některé kombinují údaje z akcelerometru s monitorováním srdečního tepu a zpřesňují odhady. Jiní jednoduše počítají kroky a násobí je pevnou délkou kroku. To je nejjednodušší způsob, jak udělat chybu.
Aplikace jako Strava, Nike Run Club a Garmin Connect postupem času vylepšily své režimy běhu v interiéru. Často vás požádají, abyste zadali svou výšku nebo předchozí venkovní běhy, aby zkalibrovali délku vašeho kroku. Pomáhá to. Ale pořád je to odhad.
Zombies, Run! se zaměřuje na vyprávění příběhů. Jeho sledování je druhotné pro historii. Pokud potřebujete přesné tréninkové údaje, může být vhodné je zkontrolovat pomocí speciálních běžeckých hodinek. Tato zařízení mají také vestavěné akcelerometry, ale často jsou kalibrovány jinak. Jsou navrženy speciálně pro tento úkol.
Akcelerometry ve vaší kapse jsou v podstatě pokročilé senzory pohybu. Měří změny směru a rychlosti. Když běžíte, sledují zrychlení s každým krokem a mírné zpomalení poté, co vaše noha dopadne na zem. To jsou stálá, neúprosná data.
Ale tady je ten háček. Zatímco GPS dělá ze sledování vzdálenosti venku triviální úkol, přesné sledování vzdálenosti na běžeckém pásu pomocí senzorů telefonu je chaos. Existují stovky běžících aplikací pro iOS a Android. Jen málo z nich je dobrých ve sledování v interiéru. Proč? Protože bez satelitního signálu je obtížné vypočítat imaginární vzdálenost.
Alex McMillan, hlavní vývojář Zombies, Run!, poukazuje na hlavní problém. Údaje akcelerometru jsou zašuměné. Je potřeba rozlišovat mezi skutečným pohybem běžce a třesením telefonu v kapse. Není to jen o pohybu. Jde o oddělení signálu od chaosu.
Pak je tu datová zátěž. Chcete-li získat užitečné výsledky, měli byste často dotazovat akcelerometr. To znamená, že váš kód musí provádět výpočty mezi každým jednotlivým vzorkem. To vyžaduje rychlost. To vyžaduje efektivitu. Když k tomu přidáte fakt, že se vlastně nikam neposouváte, je vám jasné, proč to mají vývojáři těžké.
Past na krokoměr
Jednoduché řešení? Představte si akcelerometr jako krokoměr. Počítejte své kroky. Vynásobte délkou kroku. Připraveno.
Zní to jednoduše. Je to také extrémně nepřesné.
Tato metoda vyžaduje zadání dat. Aplikaci musíte sdělit svou výšku a váhu. Aplikace to používá k odhadu délky kroku. Ale co když máte dlouhé nohy v poměru k vaší výšce? Osoba stejné výšky jako vy může mít kratší délku kroku. Matematika okamžitě selhává.
Některé aplikace se to snaží opravit. Požádají vás, abyste uběhli známou vzdálenost. Možná míli. Poté aplikaci sdělíte, jak daleko jste uběhli. Aplikace upraví odhad délky kroku. Nike+ GPS umožňuje provést „kalibrační běh“. Vzdálenost zadáte až po faktu. Aplikace přepočítává data pro budoucnost.
To ale přináší nové proměnné.
Co když používáte intervaly běhu a chůze? Délka vašeho kroku při chůzi je kratší než při běhu. Aplikace neví, co přesně děláte, pokud jí to neřeknete. Co když byl váš kalibrační běh rychlejší než vaše normální tempo? Chůze se liší. Délka kroku je různá.
„Pokud je měření délky kroku i jen nepatrně posunuto, odhad celkové vzdálenosti se může výrazně snížit.“
McMillanovo varování zůstává v platnosti. Pokud si všimnete nesrovnalosti mezi vzdáleností zobrazenou vaší aplikací a displejem běžeckého pásu, viděli jste tuto chybu v akci. To je problém pro každého, kdo trénuje na půlmaraton nebo maraton. Na přesnosti záleží.
MacMillanův tým pracuje na novém modelu. Nesnaží se měřit absolutní rychlost. Měří relativní změnu. Tento přístup ignoruje výšku a váhu. Ignoruje délku kroku. Zaměřuje se na to, jak se rychlost mění vzhledem k sobě. Zda se tím problém vyřeší, ukáže čas.
Běžecký pás také není dokonalý.
Proč prostě nevěřit stroji? Běžecké pásy počítají otáčky pásu. Vypadá to bezchybně. Ale to není pravda.
Hledejte „přesnost vzdálenosti na běžeckém pásu“ a všude najdete stížnosti. Malá chyba ve výpočtu délky pásu se kumuluje po tisících otáček. V průběhu 5K běhu se tato drobná chyba změní ve významný rozdíl ve vzdálenosti. Auto také leží.
Takže jste uvízli mezi hlučným senzorem a potenciálně nepřesným strojem. co můžeš dělat?
Přizpůsobte si své prostředí pro nejlepší výsledky
Nemůžete opravit hardware. Můžete pouze optimalizovat zadávání dat. Pokud vaše aplikace umožňuje kalibraci, použijte ji. Dělejte to důsledně. Použijte stejné zahřívací tempo pro vaše kalibrační běhy, aby byly proměnné stabilní.
Dejte si pozor na aplikace, které prohlašují dokonalou přesnost bez zásahu uživatele. Pokud aplikace požaduje výšku a váhu, ale nic jiného, považujte její naměřené vzdálenosti za odhady. Hrubé odhady.
“Věříme, že tím, že jsme schopni měřit pouze relativní změnu rychlosti člověka, místo abychom se snažili přesně odhadnout skutečnou rychlost běžce, můžeme vytvořit model, který bude fungovat pro velmi širokou škálu běžců.”
Tato filozofie by mohla být budoucností indoor trackingu. Do té doby spoléhejte na úsilí. Spolehněte se na čas. Důvěřujte pocitu pálení v nohách více než číslům na obrazovce.
Rozdíl mezi vnímaným úsilím a digitálním čtením je místo, kde sídlí skutečné informace. Je to chaotické. Je to lidské. A to je jediná věc, kterou můžete skutečně ovládat.
Kalibrujte aplikace pro vnitřní běh pro lepší přesnost
Získávání přesných dat z aplikace na běžeckém pásu není automatické. Budeš na tom muset zapracovat.
První překážkou je nalezení softwaru, který skutečně umožňuje zadávat kalibrační data. Mnoho populárních fitness aplikací tuto funkci vůbec nepodporuje. Pokud vaše aktuální volba tuto možnost nenabízí, budete se muset spokojit s hrubým odhadem. Pokud najdete aplikaci, která umožňuje ruční zadávání, zde je návod, jak zlepšit přesnost.
Přesně určete svou vzdálenost
Potřebujete známou proměnnou.
Najděte místo, kde je vzdálenost známá se 100% přesností. Pravidelná atletická dráha je zde zlatým standardem. Označuje se a měří.
Nemáte přístup na stadion? Žádný problém. Jděte ven. K získání trasy použijte zařízení GPS nebo telefon ve venkovním režimu. Vyberte si něco jednoduchého. Jedna míle. Jeden kilometr. Označte přesné počáteční a koncové body. Napište je. Tyto souřadnice potřebujete co nejpřesněji.
Přepněte aplikaci do vnitřního režimu
Tento krok je povinný.
Ať už jste na běžícím pásu nebo se jen procházíte po obývacím pokoji a provádíte kalibraci, měli byste aplikaci přepnout do vnitřního režimu. Proč? Protože říká softwaru, aby ignoroval signály GPS. To nutí telefon spoléhat se na akcelerometr. GPS nefunguje dobře v interiéru. Akcelerometr funguje dobře. Toto je jediný senzor, který zaznamenává vaše kroky.
Proveďte kalibraci
Teď běž.
Začněte ve výchozím bodě, který jste označili. Zastavte přesně na plánovaném místě. Pokud používáte intervalový trénink (běh/chůze), držte se svého normálního poměru. Neměňte tempo nebo vzorec kvůli testu.
Je nesmírně důležité, aby vzdálenost byla co nejdelší. Více datových bodů znamená stabilnější výpočet. Krátký běh neposkytne aplikaci dostatek informací k sestavení spolehlivého modelu.
Zadejte podrobnosti
Po dokončení zadejte vzdálenost.
Aplikace toto číslo akceptuje. Dělí ho počtem kroků zaznamenaných akcelerometrem. Výsledkem je průměrná délka vašeho kroku.
Proto je důležitý správný poměr roztečí. Pokud během testu běháte a chodíte, aplikace vypočítá průměr, který zahrnuje oba typy pohybu. Pokud běháte pouze během kalibrace, ale chodíte během skutečného tréninku, data jsou k ničemu. Srovnáváte nesrovnatelné. Délka kroku se mění mezi během a chůzí. Aplikace to musí vědět.
Zkontrolujte výsledky
Projděte si trasu znovu.
Udržujte aplikaci ve vnitřním režimu. Zkontrolujte vzdálenost.
Pokud je blízko cíle, skvělé. Pokud se vyskytnou nesrovnalosti, nepropadejte panice. Zkuste celý proces zopakovat s větším odstupem. Větší velikost vzorku často koriguje malé zkreslení.
Kdy překalibrovat
Vaše tělo se mění. Vaše rutina se mění.
Pokud se vaše váha změnila o více než několik liber, překalibrujte aplikaci. Hubnutí obvykle znamená, že jste rychlejší. Délka vašeho kroku se prodlužuje. Frekvence kroku se mění. Pokud změníte poměr běhu k chůzi, je to další spouštěč pro rekalibraci.
Aplikace vytváří předpoklady. Používá vzorec: kroky krát délka kroku. Není to magie. Toto je matematika založená na omezených datech. Nebudete mít 100% přesnost. To při současné úrovni senzorové technologie není možné. Ale můžete sledovat svůj pokrok. Můžete vidět trendy. Můžete vědět, zda se postupem času zrychlujete nebo zpomalujete.
Tady leží skutečná hodnota. Ne v přesném výpočtu metrů. V trendu.
Poznámka autora: Záhada akcelerometru
Testoval jsem přes tucet běžících aplikací. Miluji technologie, ale znám i jejich omezení. Ani jedno není v interiéru dokonale přesné. Pomohou kroky kalibrace. Překlenují propast mezi „divokým odhadem“ a „vzdělaným odhadem“.
Ale co když potřebuji přesné údaje o tempu? Jdu ven. GPS je lepší pro přesnost. Pro pohodlí jsou lepší senzory. Poznejte rozdíl.
Související témata
- Jak fungují akcelerometry iPhone
*Běh na běžeckém pásu pro triatlonisty - Technologie a hubnutí
Externí zdroje
- Zombie, běžte!
- iTreadmill
- Nike+ GPS
Zdroje
Baranski, P., a kol. “Navigace mrtvého zúčtování – doplnění GPS pro chodce o krokoměr založený na akcelerometru a elektronický kompas.” 2009.
* Cho, Dae-Ki a kol. “AutoGait: Mobilní platforma, která přesně odhaduje ušlou vzdálenost.” UCLA, Alcatel-Lucent Bell Labs. 2012.
Hillrunner. “Konverze tempa na běžeckém pásu.”
* Texas Instruments. “Akcelerometry a jak fungují.”
