Velocità GPS. Orizzontale o vettoriale?

[Oaslok]

Salve a tutti.
Uso molto spesso il mio GPSmap 60 csx in volo, precisamente nel paracadutismo sportivo.
Usandolo con le tute alari plananti ed a vela aperta (in discesa con il paracadute) ho rilevato delle velocità.
Domanda:
- la velocità rilevata dal GPS è orizzontale? (quindi calcolata su di un piano 2D tramite coordinate geografiche)
- la velocità rilevata è vettoriale? (ovvero calcolata sui 2 punti nello spazio, calcolando il vettore punto1-punto2 tenendo conto anche della differenza di quota)

Perchè a seconda delle risposte la velocità è ben diversa. Eccome!
Dunque, a me serve sapere il tipo di rilevamento che fa lo strumento e come Compegps lo vede, per capire e decidere il tipo di rilevamento di cui ho bisogno ed eventualmente, tramite semplice trigonometria, ottenere i dati che mi servono.

E' una domanda che ho da un po' di tempo e sarei proprio curioso di venirne a capo, anche perchè in giro non si riesce a capire.

Grazie a tutti.

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[Excalib65]

Non ho la risposta certa, ma credo che la velocità rilevata sia quella che definisci vettoriale. Lo strumento è infatti in grado di rilevare anche la velocità ascensionale (sia positiva che negativa) per cui mi risulta difficile pensare il contrario (tra l'altro il 60 CSx ha delle funzioni specifiche proprio per il paracadutismo: sicuramente conoscerai la funzione Jumpmaster).
Ripeto però che non avendo mai provato un gps in volo libero (magari... è sempre stato il mio sogno... anche senza gps ) non posso averne la certezza. Certo però, mi sembra strano che tu, avendolo provato sul campo, non riesca a definire in modo empirico di quale velocità si tratti... eppure la differenza (come giustamente dici tu) dev'essere bella evidente, altrimenti la tua tuta alare ha un'efficienza spaventosa e riesci a planare a rate ZERO... )
In ogni caso, CompeGPS Air (e non la versione Land che noi utilizziamo) dovrebbe avere tutte le funzioni che fanno al caso tuo... è fatto apposta!

 

[Oaslok]

Infatti il ragionamento fila.
Inoltre Compegps ti da i valori di "vario", ovvero la velocità verticale, che a prima vista mi sembra corretta.
C'è un altro paramentro interessante, che è la "velocità dell'aria", la velocità relativa al vento di un corpo che vola, quindi.
E' la stessa indicata nel paramentro "velocità".
Altra conferma alla tua e mia teoria.....
Se qualcuno ne ha la certezza di come viene calcolata mi faccia sapere, così togliamo ogni dubbio.

Thanks

 

[eekk1071]

Secondo me non è "vettoriale" in quanto la misurazione della distanza (su cui si basa il calcolo della velocità GPS) è sempre riferita all'ellisoide di riferimento...
quindi come se i due punti fossero sempre a terra ed ipoteticamente su un piano 2d...
La quota viene misurata grazie al "quarto" satellite e il calcolo della velocità di salita e discesa (velocità verticale) sulla differenza di quota....

Altrimenti i gps sarebbero in grado (visto che si parla di MTB) di rilevare la distanza corretta di una salita ecc.. cosa non possibile...

-- ho solo modificato un grossolano errore di battitura!!! scusate... - -

 

[frder]

Infatti il ragionamento fila.
Inoltre Compegps ti da i valori di "vario", ovvero la velocità verticale, che a prima vista mi sembra corretta.
C'è un altro paramentro interessante, che è la "velocità dell'aria", la velocità relativa al vento di un corpo che vola, quindi.
E' la stessa indicata nel paramentro "velocità".
Altra conferma alla tua e mia teoria.....
Se qualcuno ne ha la certezza di come viene calcolata mi faccia sapere, così togliamo ogni dubbio.

Per togliere tutti i dubbi si dovrebbe chiedere direttamente a quelli che hanno scritto il software del gps60csx.
Oppure, come ha suggerito Excalib, fai una caduta libera "a palla" in verticale di qualche secondo e controlla tu stesso che velocità leggi.
Per il resto si possono fare solo alcune considerazioni che tuttavia restano tali, senza quindi la certezza di dare una risposta definitiva.
Innanzi tutto occorre osservare che nelle definizioni dello standard NMEA che ho trovato in giro, fra cui quelle inserite in un manuale della Sirf, ditta produttrice del Chip SIRFIII, ci si riferisce alla velocità, sia nella stringa RMC che nella stringa VTG, come "Speed over Ground", velocità orizzontale. Quindi, almeno per quanto riguarda i ricevitori BT, che notoriamente trasmettono i dati in formato NMEA, possiamo dire che il dato che visualizziamo è quello della velocità orizzontale (ovviamente se rispettano lo standard NMEA e non fanno di testa loro).
Per quanto riguarda il GPS60csx mi risulta che, cosi come il mio Etrex Vista b/n, è in grado di inviare dati in formato NMEA. Mi risulterebbe quindi strano che utilizzi la velocità orizzontale nelle stringhe NMEA ed invece utilizzi la velocità, definita da te vettoriale, calcolata considerando anche la variazione di quota, quindi con 2 dati in uscita, uno sul display ed uno nelle stringhe NMEA, diversi fra di loro.
Altra considerazione, il GPS è un sistema di navigazione, ed in tutti i sistemi di navigazione, terrestri, marittimi, aerei, il dato che serve è appunto la velocità orizzontale, necessaria per calcolare il tempo occorrente per raggiungere un punto, e non la velocità vettoriale.
Se poi per alcuni utilizzi particolari, principalmente il volo, serve la velocità verticale, essa è visualizzata a parte, questa volta con chiarezza e senza possibilità di confusione.
Non ho capito il tuo riferimento alla velocità dell'aria, che poi sarebbe il "vento", ma sottolineo che anch'essa è sempre considerata, nella navigazione aerea, come velocità orizzontale.

In conclusione a mio modesto avviso, concordando con Eekk1071, ritengo che la velocità che leggiamo sui display dei nostri GPS sia la velocità orizzontale.

francesco

 

[Oaslok]

Ciao Frder,
ti ringrazio per la spiegazione, del resto esauriente, ma analizzando i dati di un lancio in caduta libera vedo che le velocità sono alte, molto alte, ,quindi riferite alla velocità di discesa, non a quella orizzontale.
Ora faccio una prova con un tracciato ed in seguito lo pubblico, così chi ne ha voglia può esaminarlo e magari capire meglio.
Il riferimento alla "velocità dell'aria" ho scoperto essere un paramentro che Compegps gestisce in caso di interfaccia di uno strumento che offre quel dato; è comunque riferito alla velocità effettiva relativa al vento di un corpo in volo, non alla velocità del vento stessa.
In un aeroplano tale velocità si misura tramite la presa di pitot che manda il dato all'anemometro.
Comunque appena ho un tracciato lo vediamo insieme, sempre che oggi riesca a saltare.
A presto

 

[frder]

Quando dici "analizzando i dati di un lancio in caduta libera" credo di capire che registri in qualche modo i dati sul gps e poi li analizzi con qualche software. A questo punto si introduce un'altra variabile, e cioè l'interpretazione dei dati registrati da parte del software.
Per chiarire potrebbe essere utile vedere nei log del gps se viene registrata la velocità oppure se è il programma che calcola la velocità considerando anche la variazione di quota.
Per esempio, se non ricordo male, nei log che registro col mio Etrex vista non c'è nessun dato di velocità, ed è Ozi che calcola la velocità sulla base della distanza fra 2 punti successivi.
L'ideale sarebbe verificare in tempo reale durante il lancio, semprechè sia possibile, che velocità indica il gps, che è quello che si vorrebbe chiarire, tenedo conto che ovviamente se ci si lancia da un aereo per un certo tempo si continua ad avanzare per inerzia nell'aria, non si cade quindi verticalmente ma con una traiettoria parabolica (se ho scritto sciocchezze correggetemi).
Ok per la velocità misurata col tubo di pitot, mi aveva confuso la dizione "dell'aria", il termine esatto per definire tale velocità è "velocità all'aria", che sommata vettorialmente alla "velocità dell'aria" da come risultato la "velocità al suolo".

francesco

 

[eekk1071]

Sono curioso anche io...
una precisazione Francesco...
Nella traccia (log) la velocità è presente...(almeno nel file esportato in .txt da Map Source e creato con il vista hcx...)

aspettimo di avere per le mani dei dati!

 

[frder]

Grazie per la precisazione Erik, in effetti ho dovuto riformattare il computer e mi sono perso tutte le mie vecchie tracce, ed ho scritto a memoria.
A questo punto sarebbe utile che Oaslok postasse direttamente un active log registrato dal suo GPS60csx durante la caduta libera, preferibilmente ad intervalli di un secondo, cosi non ci sono contaminazioni di altri software e si verifica direttamente alla fonte cosa viene fuori.

francesco

 

[Oaslok]

oook ragazzi,
oggi faccio un paio di salti e posto i tracciati, così li esaminiamo insieme.
Buona giornata.

 

[roberto77]

l' e-trex in mio possesso misura la velocità vettoriale. Provato in caduta verticale..... Provato con Ascensore della torre TV in Germania!!!

 

[eekk1071]

E' un settore di cui conosco assolutamente nulla, ma la velocità di caduta (o di ascesa/discesa dir si voglia) ritengo non abbia nulla a che fare con la velocità vettoriale che invece suppongo sia un calcolo della velocità tenendo conto di velocità al suolo + velocità di discesa....
sbaglio io magari...!
e sarebbe giusto forse spiegare esattemente da chi lo sa cosa è la velocità vettoriale....

OT
@frder: sai che abbiamo ragione entrambi..
nel senso che oggi facendo delle prove per altri motivi mi sono accorto che la VELOCITA' sulla traccia probabilmente (farò altre prove per accertarmene) viene segnata solo se il LOG è in AUTOMATICO...
se vari le impostazioni da automatico sembra non la registri più...

 

[frder]

La velocità vettoriale non è altro che la velocità di un oggetto nello spazio. Si chiama vettoriale perchè oltre al valore scalare (es. 50 km/h) definisce la direzione ed il verso (in fisica il vettore è rappresentato come una freccia, che appunto indica direzione e verso).
Si ottiene sommando vettorialmente le velocità lungo gli assi X,Y e Z.
La velocità orizzontale vettoriale è data dalla somma vettoriale della velocità sugli assi X ed Y.
La velocità vettoriale verticale è la velocità sull'asse Z.
Sono quindi tutte velocità vettoriali, anche se in effetti noi utilizziamo nella velocità orizzontale solo il valore scalare (i famosi 50 km/h, sarebbe vettoriale se aggiungessimo la direzione del movimento, es. 320°), mentre la velocità verticale è a tutti gli effetti una velocità vettoriale perchè viene definita la direzione (verticale) ed il verso (salita/discesa).

Per quanto riguarda i log, ho trovato una mia vecchia traccia registrata in automatico ed ho visto che riporta la velocità. Devo provare con registrazioni settate manualmente.

Siamo in ansiosa attesa dei log di Oaslok.

francesco

 

[matadero]

Ha poco senso dire "misura la velocità vettoriale".
Mi spiego.
La velocità misurata dai ciclocomputer con sensore sulla ruota misura la velocità della bicicletta secondo la direzione parallela al terreno, perchè si basa sul numero di giri della ruota. Quindi anche questa sarebbe una velocità vettoriale, conoscendo anche direzione e verso.
Il gps misurerà tempo e spostamento del corpo secondo i satelliti (immagino) calcolandone la velocità che appare sul dispositivo.
E' un numero, cioè uno scalare. Noi conosciamo direzione e verso ed ecco che abbiamo la velocità vettoriale.

Semmai ha senso dire: lo scalare che ci dà il gps è il valore della velocità lungo l'asse orizzontale (di un ipotetico sistema terrestre) o lungo l'asse parallelo al terreno? Penso che se fosse la prima risposta non avrebbe senso conoscere quel tipo di velocità.

Alcuni gps danno anche solo la velocità verticale, riferita all'asse z terrestre.
Sapete se è indicata anche negativa e positiva?

Ma quella indicata di solito è quella lungo l'asse parallelo al terreno, risultato della somma di tutte le componenti.

Mi sà che il birrino a pranzo fà malissimo...

 

[eekk1071]

Matadero ti posso dire che i gps garmin misurano la velocità "orizzontale" al suolo in km/h (o altri valori settabili come le miglia..) e la velocità veriticale con un valore in m/s e con una freccetta che ne indica se ascesa o discesa (quindi di fatto negativa e positiva...)
Poi per il discorso "vettoriale" allora sulla pagina bussola si hanno tutte le info come velocità e direzione....

 

[Oaslok]

Oook, eccomi qui.
Innanzitutto chiedo scusa per aver usato il termine "velocità vettoriale" se errata; mi sembrava il modo migliore per descrivere la velocità di un corpo in 3 dimensioni e non solamente sul piano orizzontale.
Comunque avete capito.
Allora, non sono riuscito ad avere tracciati di buona qualità per mille motivi che ora non sto a spiegarvi, ma in questo lancio, effettuato da un amico che fa lanci di velocità (verticale), la traccia ha alcuni difetti, non so se attribuirli al segnale dei satelliti o alle repentine variazioni di rateo che abbiamo in caduta libera (apertura del paracadute etc.)
Il link che vi posto è composto da una parte di traccia dell'aereo in rullaggio dal punto 0 al 491 circa.
Dal 492 al 1343 c'è la salita in quota dell'aereo dei paracadutisti.
Dal 1344 al 1388 la caduta libera del caro Armando, rovinata da mancanze di segnale e picchi fuori dal comune (come velocità)
Dal 1400 al 1571 l'apertura del paracadute e la conseguente discesa della vela fino a terra.
Provate a vedere se capite l'andamento e vi prometto che il prossimo week end tiro fuori qualcosa di più omogeneo e chiaro.
La velocità orizzontale che leggete nel tratto in caduta libera è data dalla deriva di Armando per una posizione non perfettamente verticale, trattandosi di velocità molto alte la deriva è consistente.
Questo il link: http://www.primolancio.it/archivi_temp/lancio.gpx

Posto inoltre la traccia di un volo di speedriding fatto poco tempo fa sulle Alpi francesi, se può esservi di aiuto vedere i parametri di volo e velocità.
(Per chi non conoscesse questo giovane sport è dato dall'uso di vele da paracadutismo veloci e sci insieme, per discese da montagne mozzafiato, una figata!)
Ecco il link: http://www.primolancio.it/archivi_temp/Speedriding.trk

A risentirci per novità.

 

[eekk1071]

Da quel che posso vedere la velocità da te registrata è riferita esclusivamente allo spostamento di un punto ad un altro...
quindi riferita alle coordinate dei due punti in questione...

Io apro il file con MAP SOURCE e vado su proprietà....
se vai al numero indice 1227 trovi che hai fatto 47 metri in 1 secondo (dal punto precedente 1226) e ti dà 168 km/h di velocità...

47/100= 0.047 (metri in KM)
0.047*60= 2.87 Km/m
2.87*60=169.2 Km/h

oppure direttamente 47*3.6=169.2 (che è il coefficiente per passare da Mt/s a Km/h)
Non vedo altri valori che mi portino a pensare che la distanza sia frutto di altri parametri se non quella abituale della distanza tra due coordinate...
Infatti sarebbe l'unica variabile che potrebbe portare a modificare la veloctià..
di riscontro c'è la prova anche del fatto che alla riga 1222 raggiungi la fantastica velocità di 2.662 Km/h.... (739*3.6=2660)
Che segue una serire di log a 0...
indica che per un tot di secondi hai perso il segnale..
Al momento in cui il segnale riaggancia il navigatore impiega un po' a trovare la reale posizione e nel frattempo posiziona il cursore un po' "a casaccio"... provocando degli spostamenti repentini e di parecchi metri dello stesso che portano alla regisrazione di tali velocità...

Lo noti poi ancora meglio nel momento dell'apertura del paracadute....
Non c'è una velocità costante come suppongo che si debba avere una volta aperto il paracadute..
Ma proprio perchè invece a volte ci si sposta di poco facendo spirali la velcità registrata diventa minima....
Quindi secondo me non viene assolutamente tenuto di conto lo spostamento in verticale.

Insomma penso che alla fine non si possa parlare di velcotità sulle tre dimensioni o effettiva di lancio.... (avrà un suo nome stà velocità!!!???)

 

[geppo960]

Io ho fatto questa semplice ma credo esaustiva prova di come CompeGpsLand misura la velocità.
Ho disegnato due punti sulla mappa aventi stessa identica coordinata ma altitudine e tempo di registrazione differente, quindi simulando un lancio verticale o per meglio dire una salita rapida.
Il risultato è eloquente, compe misura la velocità verticale giusta, ma la velocita della traccia resta a zero.
In sostanza a prescindere da come vengono ricevuti i dati, questi sono poi elaborati dal software, due punti sono due punti per il gps nelle tre dimensioni X Y Z e quindi questi hanno una distanza tra loro, il tempo per percorrere la distanza tra di essi è la velocità, ora sta a noi (o meglio al software) chiamarla di salita, di discesa, vettoriale, di traccia etc. etc.
Ci sarebbe da capire se CompeGpsAir interpreta questo esempio in altro modo.



Enrico.

 

[Oaslok]

Concordo con le vostre conclusioni.
In effetti la traccia è "sporca" di picchi e perdite di segnale, ma da alcuni punti del tracciato si capisce che la velocità misurata è esclusivamente su di un piano orizzontale.
Inoltre, non meno importante, bisogna tener conto di come i diversi software interpretino i dati in arrivo da una unità GPS.
Ma in questo credo che siano un po' tutti fedeli agli standard.

 

[frder]

Dall'esame del file linkato da Oaslok si è capito che la velocità visualizzata dai vari software (Mapsource, Ozi, Compe) è quella orizzontale, ottenuta misurando lo scostamento orizzontale nel tempo (mi sembra di aver capito che Compe visualizza a parte anche la velocità verticale), anche perchè nel file stesso non ci sono registrazioni di velocità ma coordinate, altitudine e tempo della registrazione (ma il file linkato è un active log copiato direttamente dal gps o no?).
Anche altre prove che ho fatto con il mio etrex vista b/n hanno confermato questa situazione, e cioè che nell'ACTIVE LOG non ci sia alcuna registrazione di velocità o, se c'è, Ozi e MApsource non la prendono in considerazione.
Erik, o chiunque altro con un 60csx, riuscite a leggere direttamente con un editor di testo l'ACTIVE LOG nel gps e verificare? Io col mio Vista non ci riesco, devo obbligatoriamente scaricare la traccia in Mapsource oppure Ozi.
Comunque, se non ho capito male la prima richiesta di Oaslok:

- la velocità rilevata dal GPS è orizzontale? (quindi calcolata su di un piano 2D tramite coordinate geografiche)
- la velocità rilevata è vettoriale? (ovvero calcolata sui 2 punti nello spazio, calcolando il vettore punto1-punto2 tenendo conto anche della differenza di quota)

non abbiamo ancora chiarito che velocità viene visualizzata sul display del GPS.
Credo che l'unico modo per toglierci questo dubbio è quello di guardare il display del 60csx durante il lancio e vedere se la velocità iniziale, che è quella dell'aereo, dopo il lancio aumenta o no. Ma, non essendo io un paracadutista, non so se la cosa è fattibile.
Oaslok, tu che dici? Si può fare o no?

@Erik
la velocità nelle tre dimensioni si chiama........... velocità e basta, a prescindere che sia scalare o vettoriale.
Si aggiunge orizzontale o verticale proprio per specificare che si tratta di una componente della velocità nel piano orizzontale o verticale.
Il dubbio su cui si sta discutendo nasce proprio dal fatto che nei manuali dei GPS e nelle selezioni sullo schermo troviamo solo la dizione "Velocità".
Nei manuali di alcuni GPS per uso aeronautico il dubbio invece non viene perchè viene definità chiaramente Ground Speed, anche perchè nella navigazione aerea quelle che servono sono la velocità orizzontale e quella verticale.

francesco