Wie #GPS-Uhren Sportler zu datengesteuerten Sportlern machen
Sie fragen sich vielleicht, was passiert, wenn Sie einen Computer an Ihr Handgelenk binden. Es klingt wie Science-Fiction, aber es existiert bereits. Denken Sie an Ihr Training. Wissen Sie genau, wie viel Aufwand Sie betreiben? Würden Sie Zeit sparen, wenn jeder Schritt, jede Bewegung des Kajaks und jede Drehung des Pedals auf maximale Fitness abgestimmt wäre? Würden Sie klügere Entscheidungen treffen oder mehr Spaß haben, wenn Sie nach unten schauen und genaue Navigations- und Wetterinformationen sehen könnten, ohne Ihr Telefon zücken zu müssen?
Wenn Sie nicht schon seit 10 Jahren in einer Höhle leben, wissen Sie, dass das kein Hype ist. Die GPS-Technologie (Global Positioning System) hat die Art und Weise, wie wir uns auf der Welt fortbewegen, revolutioniert. Das ist keine Zauberei. Dabei handelt es sich um ein Netzwerk aus 24 Satelliten, die die Erde umkreisen. Diese Satelliten senden gleichzeitig ihre eigenen Signale. Ein Empfänger (in einem Flugzeug, Auto, Mobiltelefon usw.) empfängt diese Signale.
Um eine Ortung zu erhalten, müssen Sie mindestens drei Satelliten empfangen. Vier ist besser. Anhand dieser Informationen kann Ihr Gerät Breitengrad, Längengrad, Geschwindigkeit und Höhe berechnen. Die Genauigkeit liegt normalerweise innerhalb weniger Fuß oder Meter. Diese Art von Präzision ist sehr kraftvoll.
Hersteller machen alles Mögliche mit dieser einst geheimen Militärtechnologie. Wir haben bessere Navigationstools. Unsere Mobiltelefone senden Werbung basierend auf Standortinformationen an unsere Taschen. Aber die größte Veränderung ist der Sport. Unternehmen bringen eine Flut von GPS-Geräten in Uhrengröße auf den Markt. Gemacht für Sportler und Outdoor-Abenteurer.
Das sind mehr als nur Spielzeuge. Dabei handelt es sich um Computer, die mit standortbezogenen Daten geladen sind. Sie können jetzt eine GPS-Uhr kaufen, die Ihnen innerhalb von Minuten nach dem Öffnen der Verpackung anzeigt, wo Sie sich auf dem Planeten befinden. Aber sie sagen nicht nur: „Hey, schau mal, wo ich bin.“ Mit einem grundlegenden Verständnis der Funktionsweise dieser Geräte können Sie härter trainieren und Ihre Leistung verbessern. Die Zukunft des Sports kommt nicht. Es ist an deinem Handgelenk.
Geschichte der GPS-Technologie
Wie #GPS von einem militärischen Geheimnis zu einer tragbaren Notwendigkeit wurde
Die Geschichte der globalen Positionierung beginnt nicht mit trendigen Smartphones. Es begann mit der Panik des Kalten Krieges. Als die Sowjetunion im Oktober 1957 Sputnik startete, hatten amerikanische Wissenschaftler alle Hände voll zu tun. Sie müssen diesen neuen Satelliten verfolgen, aber sie müssen etwas Wichtigeres als nur Überwachung finden.
Forscher am Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University, insbesondere Dr. William Guier und George Weiffenbach, achten Sie auf Funksignale aus dem Orbit. Sie bemerkten ein Muster. Wenn sich der Satellit von seiner Station entfernt, wird das Signal gedehnt. Je näher man dem Objekt kommt, desto stärker wird das Signal. Dies war der Doppler-Effekt in Aktion. Durch Messung des Ausmaßes der Frequenzverschiebung kann die Umlaufbahn des Satelliten berechnet werden.
Ein Forscher im selben Labor, Frank McClure, hatte eine Offenbarung. Die Mathematik funktioniert in beide Richtungen. Wenn Sie den Standort des Satelliten kennen, können Sie wissen, wo Sie sich am Boden befinden.
„Durch die genaue Verfolgung von Satelliten in bekannten Umlaufbahnen und die Schätzung der Doppler-Verschiebung des Signals können Menschen am Boden ihren Standort überall dort bestimmen, wo sie das Signal empfangen können.“
Die US-Marine hat diese Idee übernommen und umgesetzt. Ab 1964 begannen Marine-Satellitennavigationssysteme, Schiffe aktiv zu steuern. Es war klobig. Das ist Militärqualität. Aber es hat funktioniert.
Der Übergang zum Signal-Timing
Die 1970er und 1980er Jahre waren eine Zeit zunehmender Raffinesse. Das Militär wollte nicht nur wissen, wo sich die Schiffe befinden. Sie wollen Präzision. Zuverlässigkeit. Geschwindigkeit.
Die zugrunde liegende Technologie entwickelt sich noch weiter. Frühe Systeme stützten sich auf diese Doppler-Verschiebungen. Das neue System schaltet auf Signal-Timing-basierte Triangulation um. Es ist ein wirklich einfaches Konzept. Je länger es dauert, bis das Signal vom Satelliten zum Empfänger gelangt, desto weiter ist der Satellit entfernt. Durch die zeitliche Abstimmung dieser Reise erhalten Sie ein viel schärferes Bild des Standorts.
In den 1980er Jahren war GPS in allen Bereichen des US-Militärs und seiner Verbündeten zum Standardwerkzeug geworden. Dann öffnete die Regierung die Tore. Der zivile Zugang begann.
Genauigkeitsprobleme
Hier sind Early Adopters frustriert. Die ersten zivilen GPS-Geräte hatten die Größe eines Ziegelsteins. Sie waren schwer. Sie trugen sie, wenn Sie sie brauchten. Man kann es nicht in die Tasche stecken.
Aber die Portabilität ist nicht das größte Problem. Genauigkeit.
Um strategische Interessen zu schützen, hat das Militär eine Funktion namens „Dithering“ eingeführt. Beim Dithering handelte es sich um eine absichtliche Störung der Satellitenzeitsignale. Den Daten wird Rauschen hinzugefügt. Unbefugte Benutzer, d. h. die breite Öffentlichkeit kann saubere Signale nicht entschlüsseln.
Ergebnis? Die zivile GPS-Genauigkeit ist auf etwa 300 Fuß (100 Meter) begrenzt.
Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, sich in einer Stadt zurechtzufinden, in der es so viel Spielraum für Fehler gibt. Möglicherweise landen Sie auf dem falschen Weg. Oder das falsche Gebäude. Erst im Jahr 2000 beschloss die US-Regierung, das Dithering abzuschalten.
Sobald dieser Schalter umgelegt wurde, stieg die Genauigkeit sprunghaft an. Plötzlich wurde GPS für alle wirklich nützlich. Sie können Ihre Geschwindigkeit verfolgen. Finden Sie Ihren genauen Standort. Erhalten Sie detaillierte Wegbeschreibungen, ohne zu raten.
Unglaublich kleine GPS-Geräte
Auf diese Weise wird das Genauigkeitsproblem gelöst. Die Daten sind sauber. Das Signal ist genau.
Aber wie verwandeln Hersteller diese großen, ungenauen Bausteine in Geräte, die in Ihren Geldbeutel passen?
In der Ära des vibrationsfreien GPS geht es um mehr als nur eine verbesserte Genauigkeit. Es fällt mit großen Hardwareänderungen zusammen. Denken Sie an den Laptop, den Sie verwenden, im Vergleich zu dem klobigen Gerät von 1996. GPS-Ingenieure arbeiten an der Miniaturisierung elektronischer Geräte. Surface Mount Technology (SMT ) wird verwendet, um kleine Komponenten direkt auf die Leiterplatte zu löten, anstatt sich auf Drähte zu verlassen. Als nächstes wird der Roboter zusammengebaut. Dieser Prozess macht die Timing- und Signalverarbeitungschips in GPS-Empfängern so klein, dass sie ohne Vergrößerung fast unsichtbar sind.
Die Forscher reduzierten die Größe noch weiter. Sie wenden fraktale Geometrie auf das Antennendesign an. Diese Form verwendet ein sich wiederholendes, skalierbares Muster, um Energie auf kleinem Raum zu packen. Früher war die Antenne der größte Teil des Pakets, jetzt ist sie klein genug, um in eine Smartphone-Hülle zu passen. Oder ein Flächenrahmen.
Frühe GPS-Uhren waren einfach kleine Handgeräte. Die Länge beträgt 2-3 Zoll. Ungefähr 1 Zoll breit. Am Armband befestigt. sicherlich. Es ist leichter als die ziegelsteinähnlichen Geräte der frühen 2000er Jahre. Aber für den ernsthaften Sportler ist es immer noch zu groß. Lange Strecken mit jemandem zu laufen ist schmerzhaft. Trinken Sie nach dem Training in einem Café mit großer Ausrüstung? Es ist die Mühe nicht wert.
Einige Sportarten waren die ersten, die GPS eingeführt haben. Golf ist ein klassisches Beispiel. Es ist wichtig zu wissen, wo man sich in Bezug auf das Ziel befindet. Golf-Champion und Golfplatzdesigner Greg Norman begann 2002, den GPS-Hersteller Inforetech zu beraten. Allerdings war GPS zu dieser Zeit noch nicht weit verbreitet. Verbraucher benötigen zwei weitere technologische Schritte, bevor GPS-Uhren wirklich nützlich werden.
Machen Sie Ihre GPS-Uhr nützlich
Wie #GPS-Uhren zu unverzichtbaren Trainingsgeräten wurden
Damit sich GPS-Uhren gut verkaufen konnten, mussten sie aufhören, wie Gadgets auszusehen, und mehr wie echte Uhren aussehen. Diese Änderung erfolgte um das Jahr 2010. Im Jahr 2012 begann der Markt, Geräte anzubieten, die in Größe, Form und Stil den Standard-Modeuhren entsprachen. Einige Prototypen waren winzig. Epson brachte im Februar 2012 ein 13-mm-Modell auf den Markt. Dieses ist kleiner als viele Sportuhren ohne GPS.
Ein kleinerer Formfaktor bedeutet nicht weniger Funktionalität. Hier entwickeln sich diese Geräte von der Neuheit zum Nutzen. Natürlich ist es nützlich, die Koordinaten zu kennen. Aber solange Sie sich nicht in der Wildnis verirren oder versuchen, den richtigen Schläger für ein Fairway auszuwählen, das Sie nicht sehen können, haben rohe Standortinformationen ihre Grenzen. Das haben die Hersteller schnell erkannt. Sie begannen, Funktionen hinzuzufügen, die von Fahrradcomputern, Schrittzählern und Herzfrequenzmessern übernommen wurden.
Verbindungen sind hier der Schlüssel. Viele Uhren synchronisieren sich mit anderen Geräten über ANT+, ein drahtloses Protokoll, das auf Effizienz ausgelegt ist. Diese externen Sensoren erfassen biometrische Daten. Herzfrequenzdaten helfen Sportlern, die Trainingsintensität zu messen. Am Schuh befestigte Monitore verfolgen die Trittfrequenz. Fahrradsensoren messen Radgeschwindigkeit und Pedalkraft.
Die Uhr selbst sammelt diese Informationen. Es speichert es. Schließen Sie es dann an einen USB-Anschluss an oder synchronisieren Sie es drahtlos. Mit der Software können Sie den Download analysieren. Geben Sie grundlegende Statistiken wie Größe, Gewicht und Alter ein. Dieses Gerät wird zu einem präzisen, sportspezifischen Werkzeug. Dies ist ein digitales Trainingstagebuch für den Sportler des 21. Jahrhunderts.
Die Kombination aus Standortdaten und Biometrie ist der Grund, warum Menschen diese Uhren kaufen. Aber die Auswahl ist überwältigend. Anfang 2012 lagen die Preise zwischen 100 und über 400 US-Dollar. Das ist viel Geld. Wie wählt man das Richtige aus?
Passen Sie Ihre Ausrüstung an Ihre Aktivität an
Sie würden kein Segelboot kaufen, um Wildwasserstromschnellen zu befahren. Wenden Sie diese Logik auf Ihre GPS-Uhr an. Bevor Sie Ihr hart verdientes Geld ausgeben, benötigen Sie ein Gerät, das Ihren erwarteten Anforderungen entspricht.
Stellen Sie sich einige grundlegende Fragen. Verfolgt diese Uhr eine oder mehrere Sportarten? Möchten Sie die Daten zur Langzeitanalyse auf Ihren Computer herunterladen? Oder benötigen Sie Echtzeit-Feedback vor Ort? Begeben Sie sich in gefährliche Gebiete, in denen es gefährlich ist, sich zu verirren? Oder bleiben Sie auf markierten Wegen?
Ihre Antworten grenzen das Feld ein.
Für Wanderer und Langläufer ist eine Moving-Map-Darstellung unerlässlich. Es zeigt Ihre Position relativ zum Wegpunkt. Aber es gibt einen Kompromiss. Je größer der Bildschirm, desto größer die Uhren. Wenn Sie nur einen schlanken Tracker für Marathon-Splits benötigen, könnte ein sperriges Gerät umständlich sein.
Berücksichtigen Sie auch die Umwelt. Ein robuster Sportler (Mountainbiker und Skifahrer) kann auf die Verwendung von Touchscreen-Schnittstellen verzichten. Bäumen ist kapazitives Glas egal. Physische Tasten werden nicht neu kalibriert, nachdem sie von einem Ast getroffen wurden. Läufer finden den Touchscreen jedoch möglicherweise am besten für schnelle Datenkontrollen.
Hersteller listen Funktionen auf ihren Websites auf. Sie können Spezifikationen und Preise online vergleichen. Aber Live-Perspektiven helfen. Sprechen Sie mit den Mitarbeitern Ihres örtlichen Fahrradladens oder Laufgeschäfts. Belästige Freunde über ihre Geräte. Tipps aus erster Hand und Erfahrungsberichte aus der Praxis können Sie besser vorbereiten als jedes Datenblatt.
Verwenden einer nützlichen GPS-Uhr
Wenn Sie querfeldein wandern, Kajak fahren oder jagen möchten, kommen Sie an einem einfachen GPS nicht vorbei. Diese kleinen Computer sollen Benutzer in die Natur und zurück transportieren, ohne sich zu verirren. Glauben Sie jedoch nicht nur dem Bildschirm. Nehmen Sie eine Karte und einen Kompass mit. Wissen, wie man sie benutzt. Abenteuerlegenden wimmeln von Geschichten über GPS-Batterien, die im ungünstigsten Moment den Geist aufgeben. Wetten Sie nicht auf Ihr Überleben mit Lithium-Ionen-Batterien.
Doch für Läufer und Radfahrer geht sein Nutzen weit über die Orientierung hinaus. Sport- und Fitnessbegeisterte können mithilfe von GPS neue Laufrouten planen oder ihr Training fortsetzen. Das kratzt nur an der Oberfläche.
GPS-Uhren können sportliche Leistungen mit einer Genauigkeit messen, die bisher Forschern und Profisportlern vorbehalten war. Natürlich ist es schön, die Zeit des Halbmarathons zu kennen. Aber der wahre Wert liegt darin, genau zu wissen, wo man auf der 13,1 Meilen langen Strecke am schnellsten und wo am langsamsten ist. Moderne Geräte verfügen über Daten-Download-Funktionen, mit denen Sie Läufe vergleichen können. Schauen Sie sich die Trends an. Verlieren Sie nach Meile 10 Zeit? Klettern Sie die gleiche Route langsamer als letztes Jahr?
Präzisionstrainingslogik
Werden diese Schwachstellen erkannt, geben die umfangreichen Features der GPS-Uhr umgehend Rückmeldung. Dadurch wird Ihr Training fokussierter. Wirksam.
Radfahrer absolvieren häufig vor Beginn der Saison ein Cardio-Training. Kontinuierliches Arbeiten über einen langen Zeitraum. Schaffen Sie eine Grundlage für zukünftiges Sprint- und Bergtraining. Es ist unklar, ob man „moderates Tempo“ mit wahrgenommener Anstrengung vergleichen kann. Wie Sie sich fühlen, ist bestenfalls ein variabler Maßstab.
Besorgen Sie sich eine GPS-Uhr, die Daten von Herzfrequenzmessern, Trittfrequenzsensoren und Radgeschwindigkeitssensoren lesen kann.
Mit dieser Einstellung können Sie jede Meile fein abstimmen. Drücken Sie weiter innerhalb präziser Geschwindigkeits-, Herzfrequenz- und Zeitvorgaben. Kein Grund zum Raten. Nur Daten.
Die Ergebnisse können dramatisch sein. Obwohl Ihre Zeit begrenzt ist, können Sie jeden Moment optimal nutzen. Sie verbringen weniger Zeit damit, sich Gedanken über die Vereinbarkeit von Bewegung, Familie und Beruf zu machen. Wenn der Renntag kommt, weiß man, wie sehr man sich anstrengen kann. Auf der Rennstrecke. Auf der Spur. Auf der Strecke.
Diese Technologie hilft Ihnen, intelligenter zu trainieren. Nicht nur schwieriger.
