En ce qui concerne le suivi des mouvements, il peut sembler intuitif de penser que plus c'est mieux. Un taux d'échantillonnage plus élevé, comme 20Hz (20 points de données par seconde), donne l'impression qu'il devrait fournir un suivi plus lisse et plus précis par rapport à 10Hz.
Mais dans les applications GNSS réelles, un taux d'échantillonnage plus élevé ne se traduit pas toujours par une meilleure précision. En fait, 10Hz offre souvent le meilleur équilibre entre la précision, la stabilité et la fiabilité.
Plongeons dans les raisons pour lesquelles c'est le cas.
Erreurs GNSS : pourquoi les positions ne sont pas parfaites
Chaque estimation de position GNSS est influencée par plusieurs sources d'incertitude inévitables, notamment les décalages atmosphériques, les erreurs d'horloge du satellite, les réflexions du signal (connues sous le nom de multipath) et les bruits aléatoires du récepteur.
Même si vous êtes parfaitement immobile, votre position GNSS "oscillera" légèrement en raison de ces effets. Il est important de comprendre ce bruit de fond lorsque l'on décide de la fréquence d'échantillonnage optimale.
Trade-Offs Of Higher Sample Rates (Échanges de taux d'échantillonnage plus élevés)
Des taux d'échantillonnage plus élevés augmentent le nombre de points de données, mais ils s'accompagnent d'inconvénients importants qui réduisent la qualité globale des données :
- Temps de traitement du signal limité : un temps plus court entre les mises à jour signifie que le récepteur a moins d'occasions d'appliquer des techniques de filtrage et de correction des erreurs.
- Réduction de la diversité des satellites : les récepteurs GNSS modernes peuvent recevoir simultanément les signaux des satellites GPS, Galileo, GLONASS et BeiDou. Cependant, à des fréquences d'échantillonnage plus élevées, en fonction des limitations de traitement interne de l'appareil, le récepteur peut ne pas utiliser pleinement toutes les constellations de satellites disponibles, réduisant ainsi considérablement la précision.
En termes simples : à des taux d'échantillonnage très élevés, vous enregistrez simplement plus de bruit, pas plus de mouvement réel.
Amélioration des données à des taux d'échantillonnage inférieurs
Pour maintenir la précision du suivi sans augmenter le bruit à des taux d'échantillonnage GNSS plus élevés, nous appliquons deux stratégies principales :
- Interpolation entre les corrections GNSS : Plutôt que de capturer des mises à jour de position bruyantes et fortement corrélées à 20Hz, nous collectons des positions plus propres et plus précises toutes les 100 millisecondes à 10Hz. Lorsqu'une résolution temporelle plus élevée est nécessaire, nous utilisons des techniques d'interpolation pour estimer le mouvement entre ces fixes GNSS fiables. Cela permet d'obtenir une trajectoire lisse et réaliste sans introduire de bruit artificiel ni submerger le système de mesures redondantes.
- Fusion de capteurs avec les données IMU haute fréquence : Pour les applications nécessitant un timing extrêmement précis, comme la détection du début exact d'une course à la voile ou la capture de changements de direction rapides, nous complétons les données GNSS avec des lectures provenant de notre unité de mesure inertielle embarquée (IMU), qui peut échantillonner à des fréquences allant jusqu'à 2000Hz. Ces données de mouvement à haute fréquence garantissent que les événements rapides sont capturés avec un niveau de détail extrême, ce qui permet une analyse fine et précise du mouvement sans compromettre la stabilité de la trajectoire de suivi globale.
Il est important de se rappeler que des techniques telles que l'interpolation et la fusion de capteurs peuvent rendre le suivi des mouvements plus détaillé, mais elles ne fonctionnent bien que si les données GNSS sont stables et précises. En combinant ces méthodes avec soin, nous fournissons un suivi des mouvements réaliste, fiable et qui fonctionne bien dans des situations réelles.
Real-WorldExample : suivi 10Hz vs 20Hz
Le graphique suivant illustre la différence des estimations de position lors de l'échantillonnage à 10Hz et 20Hz :
Conclusion : Pourquoi nous choisissons 10Hz pour notre tracker de mouvement
Après des tests approfondis en conditions réelles, nous avons constaté que l'utilisation d'un taux d'échantillonnage GNSS de 10Hz offrait la meilleure combinaison entre un positionnement propre et précis et une utilisation efficace des ressources du système.
Avec des données GNSS à 10Hz fournissant une base stable et notre IMU à haut débit capturant les détails les plus fins des mouvements rapides, les utilisateurs peuvent faire confiance aux résultats de leur suivi de mouvement sur une large gamme d'activités sportives et dynamiques.
Des taux d'échantillonnage plus élevés peuvent sembler impressionnants sur le papier, mais lorsqu'il s'agit d'obtenir une précision, une stabilité et des données de mouvement fiables dans la vie réelle, 10Hz est tout simplement le meilleur choix.
