Gli accelerometri possono monitorare con precisione le statistiche di corsa al chiuso?

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La minaccia si avvicina. Brunswick ha bisogno di un avvertimento. Gli zombie sono davanti a me e mi tagliano la via di fuga. Devo correre. Mi bruciano i polmoni. Le mie gambe urlano. Sono esausto.

Solo che non lo sono. Sono seduto sul mio divano. L'”orda” è una sceneggiatura. L’avviso è in codice. La stanchezza è solo il risultato di un vero allenamento sovrapposto a un’apocalisse immaginaria dell’app Zombies, Run!. Adoro la gamification. Fa sentire i chilometri come una missione. Ma mi sto allenando anche per una mezza maratona. La narrativa non toglie secondi al mio tempo. La realtà lo fa. E la realtà richiede dati.

La maggior parte dei corridori si affida al GPS. È lo standard di riferimento per il tracciamento outdoor. Ti dice esattamente quanta strada hai percorso e quanto velocemente ti sei mosso. Ma cosa succede quando non puoi uscire? Piovere. Nevicare. Una strada trafficata. O semplicemente, come nel mio caso, la voglia di restare in casa. Quando il GPS non funziona, le app passano all’accelerometro.

Come gli accelerometri tracciano il movimento senza dati satellitari

Il tuo telefono non ha una sfera di cristallo. Non sa dove ti trovi su una mappa. Ma ha un accelerometro. Questo minuscolo sensore misura i cambiamenti di velocità. Rileva il movimento in tre dimensioni: su/giù, sinistra/destra, avanti/indietro.

Quando corri, il tuo corpo rimbalza. Ogni colpo del piede invia un’onda d’urto attraverso il dispositivo. L’accelerometro conta questi impatti. Analizza lo schema dei rimbalzi. Utilizza algoritmi per stimare la lunghezza del passo e la cadenza. Da ciò, calcola la distanza.

Ecco come funziona il tracciamento indoor. Non è magia. È matematica basata sulla fisica. Ed è difettoso.

Perché il monitoraggio indoor è intrinsecamente meno accurato

Il GPS si aggancia ai satelliti. È preciso. Gli accelerometri vanno alla deriva. Accumulano errori nel tempo. Pensatelo come un contapassi sotto steroidi. Se fai un passo, conta. Se cammini sul posto per dieci minuti, potrebbe pensare che tu abbia percorso un miglio. Non può dire se stai correndo su una collina o giù per una rampa di scale. Si sente solo la scossa.

Gli studi hanno dimostrato che il tracciamento indoor può essere ridotto dal 10% al 20% o più. Più lunga è la corsa, peggio diventa. L’algoritmo presuppone un passo costante. Ma il tuo passo cambia. Ti stanchi. Tu modifichi il tuo modulo. L’app non lo sa. Continua a contare.

Quali app gestiscono meglio il monitoraggio indoor?

Non tutte le app sono uguali. Alcuni utilizzano algoritmi più sofisticati. Alcuni combinano i dati dell’accelerometro con il monitoraggio della frequenza cardiaca per affinare le proprie stime. Altri contano semplicemente i passi e li moltiplicano per una lunghezza del passo fissa. Questo è il modo più semplice per fallire.

App come Strava, Nike Run Club e Garmin Connect hanno migliorato le loro modalità indoor nel corso degli anni. Spesso ti chiedono di inserire la tua altezza o le precedenti corse all’aperto per calibrare la lunghezza del passo. Questo aiuta. Ma è ancora una stima.

Zombies, Run! si concentra sulla narrativa. Il suo tracciamento è secondario rispetto alla storia. Se hai bisogno di dati precisi per l’allenamento, potresti voler effettuare un controllo incrociato con un orologio da corsa dedicato. Anche questi dispositivi hanno accelerometri integrati, ma spesso sono calibrati in modo diverso. Sono progettati per questo compito specifico.

Gli accelerometri in tasca sono essenzialmente rilevatori di movimento fantasiosi. Misurano i cambiamenti di direzione e velocità. Quando corri, monitorano l’accelerazione di ogni passo e la leggera decelerazione dopo che il piede tocca il suolo. Sono dati costanti e implacabili.

Ma ecco il problema. Mentre il GPS rende banale il rilevamento della distanza all’aperto, la precisione della distanza su un tapis roulant utilizzando i sensori del telefono è un disastro. Esistono centinaia di app in esecuzione su iOS e Android. Pochissimi gestiscono bene il tracciamento indoor. Perché? Perché calcolare la distanza immaginaria senza segnale satellitare è difficile.

Alex Macmillan, sviluppatore capo di Zombies, Run!, sottolinea il problema principale. I dati dell’accelerometro sono rumorosi. Bisogna distinguere tra il movimento reale del corridore e il telefono che sferraglia in tasca. Non è solo una questione di movimento. Si tratta di isolare il segnale dal caos.

Poi c’è il caricamento dei dati. Per ottenere risultati utilizzabili, è necessario campionare frequentemente l’accelerometro. Ciò significa che il tuo codice deve elaborare i calcoli tra ogni singolo campione. Richiede velocità. Richiede efficienza. Aggiungete a ciò il fatto che in realtà non andrete da nessuna parte e capirete perché gli sviluppatori hanno difficoltà.

La trappola del contapassi

La soluzione facile? Tratta l’accelerometro come un contapassi. Contare i passi. Moltiplicare per la lunghezza del passo. Fatto.

Sembra semplice. È anche estremamente impreciso.

Questo metodo richiede input. Devi indicare all’app la tua altezza e il tuo peso. L’app lo utilizza per stimare la lunghezza del passo. Ma cosa succede se hai le gambe lunghe rispetto alla tua altezza? Una persona con la tua stessa altezza potrebbe avere un passo più corto. Il calcolo fallisce immediatamente.

Alcune app tentano di risolvere questo problema. Ti chiedono di percorrere una distanza nota. Forse un miglio. Quindi dici all’app quanta strada hai percorso. L’app regola la stima del passo. Nike+ GPS consente una “corsa calibrata”. Inserisci la distanza dopo il fatto. Si ricalcola per la prossima volta.

Ma questo introduce nuove variabili.

Cosa succede se usi gli intervalli di corsa/camminata? Il tuo passo durante la camminata è più breve del passo durante la corsa. L’app non sa cosa stai facendo a meno che tu non glielo dica. Cosa succederebbe se la corsa di calibrazione fosse più veloce del tuo ritmo normale? L’andatura varia. I passi variano.

“Se la misurazione della lunghezza del passo è errata anche di poco, la distanza totale stimata può essere notevolmente errata.”

L’avvertimento di Macmillan è vero. Se hai notato una disparità tra la distanza della tua app e il display del tapis roulant, hai visto questo errore in azione. È un problema per chiunque si alleni per una mezza maratona o una maratona. La precisione conta.

Il team di Macmillan sta lavorando su un nuovo modello. Non stanno cercando di misurare la velocità assoluta. Stanno misurando il cambiamento relativo. Questo approccio ignora altezza e peso. Ignora la lunghezza del passo. Si concentra su come la velocità cambia rispetto a se stessa. Resta da vedere se questo risolverà il problema.

Anche il tapis roulant non è perfetto

Perché non fidarsi semplicemente della macchina? I tapis roulant contano i giri del nastro. Sembra infallibile. Non lo è.

Cerca “precisione della distanza del tapis roulant” e troverai reclami ovunque. Un piccolo errore di calcolo nella lunghezza della cinghia si verifica su migliaia di rotazioni. In una corsa di 5 km, quel piccolo errore diventa un significativo divario di distanza. Anche la macchina mente.

Quindi sei bloccato tra un sensore rumoroso e una macchina potenzialmente imprecisa. Cosa puoi fare?

Personalizza la tua esperienza per ottenere i migliori risultati

Non puoi riparare l’hardware. Puoi solo ottimizzare l’input. Se la tua app consente la calibrazione, usala. Fallo in modo coerente. Utilizzare lo stesso ritmo di riscaldamento per le corse di calibrazione per mantenere stabili le variabili.

Diffidare delle app che dichiarano una precisione perfetta senza l’input dell’utente. Se un’app richiede altezza e peso ma nient’altro, considera i numeri di distanza come stime. Quelli grezzi.

“Con la sola necessità di misurare la variazione relativa nella velocità di una persona, invece di tentare di stimare con precisione la velocità effettiva del corridore, crediamo di poter creare un modello che funzioni per una gamma molto ampia di corridori.”

Questa filosofia potrebbe essere il futuro del tracciamento indoor. Fino ad allora, fai affidamento sullo sforzo. Affidati al tempo. Fidati più del bruciore alle gambe che del numero sullo schermo.

Il divario tra lo sforzo percepito e le letture digitali è dove risiedono i dati reali. È disordinato. È umano. Ed è l’unica cosa che puoi veramente controllare.

Calibrazione delle app per la corsa indoor per la precisione

Ottenere dati precisi da un’app di tapis roulant non è automatico. Devi lavorare per questo.

Il primo ostacolo è trovare un software che consenta effettivamente di inserire i dati di calibrazione. Molte app di fitness popolari non supportano affatto questa funzionalità. Se la tua scelta attuale non lo offre, sei bloccato con un preventivo. Se ne trovi uno che consente l’immissione manuale, ecco come aumentare tale precisione.

Individua la tua distanza

Hai bisogno di una variabile nota.

Trova un luogo in cui la distanza sia certa al 100%. Una pista di atletica regolamentare è lo standard di riferimento qui. È segnato. È misurato.

Non hai accesso a una traccia? Nessun problema. Vai fuori. Utilizza un dispositivo GPS o un telefono in modalità outdoor per mappare un percorso. Scegli qualcosa di semplice. Un miglio. Un chilometro. Segna i punti esatti di inizio e fine. Scrivili. Hai bisogno che queste coordinate siano esatte.

Passa la tua app alla modalità interna

Questo passaggio non è negoziabile.

Che tu sia su un tapis roulant o semplicemente cammini nel tuo salotto per calibrare, devi passare l’app alla modalità “interna”. Perché? Perché questo dice al software di ignorare i segnali GPS. Costringe il telefono a fare affidamento sull’accelerometro. Il GPS non funziona bene in ambienti chiusi. L’accelerometro lo fa. È l’unico sensore che ascolta i tuoi passi.

Eseguire la corsa di calibrazione

Adesso vai a correre.

Inizia dal punto di inizio contrassegnato. Fermati esattamente dove avevi pianificato. Se usi l’allenamento a intervalli (corsa/camminata), mantieni il rapporto normale. Non modificare il ritmo o lo schema per il bene del test.

Fondamentalmente, rendere la distanza il più lunga possibile. Più punti dati significano un calcolo più stabile. Un salto breve non fornirà all’app informazioni sufficienti per creare un modello affidabile.

Inserisci i dati

Al termine, inserisci la distanza.

L’app prende quel numero. Lo divide per il conteggio dei passi registrato dall’accelerometro. Il risultato è la lunghezza media del passo.

Questo è il motivo per cui i tempi degli intervalli sono importanti. Se corri e cammini durante il test, l’app calcola una media che include entrambi i movimenti. Se corri solo durante la calibrazione ma cammini durante l’allenamento vero e proprio, i dati sono inutili. Stai confrontando le mele con le arance. La lunghezza del passo cambia tra corsa e camminata. L’app deve saperlo.

Verifica i risultati

Esegui di nuovo il corso.

Mantieni l’app in modalità interna. Controlla la distanza.

Se è vicino, bene. Se è spento, niente panico. Riprovare l’intero processo con una distanza maggiore. Una dimensione del campione più ampia spesso corregge piccole variazioni.

Quando ricalibrare

Il tuo corpo cambia. La tua routine cambia.

Se il tuo peso cambia di più di qualche chilo, ricalibralo. Perdere peso di solito significa diventare più veloci. Il tuo passo si allunga. La frequenza dei tuoi passi cambia. Se modifichi il rapporto corsa-camminata, questo è un altro fattore scatenante.

L’app indovina. Utilizza una formula: passi per lunghezza del passo. Non è magia. È matematica basata su dati limitati. Non otterrai una precisione del 100%. Ciò è impossibile con l’attuale tecnologia dei sensori. Ma puoi monitorare i progressi. Puoi vedere le tendenze. Puoi sapere se stai diventando più veloce o più lento nel tempo.

Questo è il vero valore. Non il conteggio esatto dei metri. La tendenza.


Nota dell’autore: Il mistero dell’accelerometro

Ho testato oltre una dozzina di app in esecuzione. Amo la tecnologia, ma ne conosco anche i limiti. Nessuno di loro è perfettamente preciso all’interno. I passaggi di calibrazione aiutano. Colmano il divario tra “ipotesi azzardata” e “stima plausibile”.

Ma se ho bisogno di dati esatti sul ritmo? Vado fuori. Il GPS è migliore per la precisione. I sensori sono migliori per comodità. Conosci la differenza.

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Risorse esterne

  • Zombie, correte!
  • iTapis roulant
    *Nike+GPS

Fonti

  • Barański, P., et al. “Navigazione con navigazione stimata: integra il GPS pedonale con un contapassi basato su accelerometro e una bussola elettronica.” 2009.
  • Cho, Dae-Ki et al. “AutoGait: una piattaforma mobile che stima accuratamente la distanza percorsa.” UCLA, Alcatel-Lucent Bell Labs. 2012.
  • Hillrunner. “Conversioni del ritmo del tapis roulant.”
  • Strumenti texani. “Accelerometri e come funzionano.”