[RACING] La précision du GPS dans la solution EQUIMETRE

La précision du gps dans la solution equimetre

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Dans les solutions de monitoring de l’entraînement, le GPS est un élément clé. En effet, ce dernier est responsable du tracé du travail, de la distance parcourue et surtout de la vitesse. Pour l’entraînement d’un cheval de course, le calcul de la vitesse doit être extrêmement précis afin de fournir à l’entraîneur des données fiables qui l’assistent dans sa prise de décision.

Sur la plateforme Equimetre, trois éléments utilisent le GPS: la map de l’entraînement, les paramètres clés de vitesse, et le tableau des temps intermédiaires. Chacun de ces outils exploitent la performance du GPS de l’Equimetre pour fournir des données précises et objectives qui complètent le feeling de l’entraîneur et du cavalier.

La précision du GPS est donc essentielle, c’est pourquoi les équipes Recherche & Développement chez Arioneo y accordent autant d’attention.

Pourquoi est-il essentiel d’avoir des données GPS précises et quel usage l’entraîneur peut-il en faire? 

  • Relecture de l’entraînement depuis la carte satellite: analyser la vitesse à un point donné sur la carte
  • Analyse des temps intermédiaires: comparaison avec les temps de course et analyse de l’évolution du cheval
  • Paramètres clés à chaque entraînement et analyse longitudinale: Vitesse max, Meilleurs 200m, Meilleurs 600m, Meilleurs 1000m
  • Objectivation des ressentis intuitifs
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Comment l’analyse des temps intermédiaires peut-elle assister les entraîneurs?

  • Analyse de l’entraînement fractionné: distance de fractionné ajustable
  • Réductions kilométriques
  • Analyse de l’accélération en regard avec les paramètres physiologiques et locomoteurs: comment mon cheval a-t-il supporté le travail de vitesse?
  • Analyse de la vitesse en fonction de la topologie et du cardio: la montée était-elle la partie la plus difficile pour le cheval?
  • Prise de décision: comparer les données d’entraînement aux temps intermédiaires de course pour préparer un engagement

[INTERVIEW]

Guillaume Dubois, PhD, directeur scientifique et Clément Beaudoing, ingénieur Software, de l’équipe de Recherche et Développement d’ARIONEO nous en disent plus sur la précision du GPS au sein d’EQUIMETRE.

  • COMMENT FONCTIONNE LE GPS ?

Dans l’espace, il y a plusieurs constellations de satellites qui bougent autour de nous. Nous appelons constellation un groupe de satellites qui sont utilisés pour définir une position. Il existe plusieurs systèmes : le système américain GPS (Global Positioning System), le système russe GLONASS, le système européen Galileo qui commence à être opérationnel et enfin le système chinois Beidou en cours de déploiement.

Chacun est composé d’une vingtaine de satellites qui gravitent autour de la Terre. Nous pouvons nous connecter à ces différentes constellations et, en les combinant, nous pouvons augmenter la précision de notre GPS. Ces satellites nous envoient un signal et nous donnent l’heure. Notre boitier GPS reçoit tous ces signaux et les combine pour estimer sa position par rapport à la position des satellites dans l’espace.

  • À quoi correspond concrètement la précision d’un GPS ? 

La précision d’un GPS est l’écart mesuré entre ce que le GPS va indiquer et sa position réelle. Il y a deux types d’erreurs quand nous avons un GPS. Sur un tracé, une erreur de décalage survient fréquemment. Par exemple, toutes les mesures vont être décalées par rapport à la réalité, de quelques dizaines de centimètres vers la droite.

Ensuite il existe une erreur plus relative. Si nous supprimons l’erreur de décalage, nous obtenons une erreur qui est liée à la précision intrinsèque du GPS. Par conséquent, ces erreurs vont être liées aux conditions atmosphériques, aux réflexions (rebond du signal sur l’environnement). Par exemple si nous sommes proches d’immeubles, le signal émis par le satellite va rebondir sur les immeubles puis revenir sur le GPS.

Ce délai supplémentaire va fausser l’estimation de la position du satellite dans l’espace. Par ailleurs, si le ciel est très nuageux, les signaux vont être ralentis en traversant l’atmosphère, le capteur calculera alors que les satellites sont plus éloignés que leur position réelle.

  • Quels sont les éléments déterminant la précision d’un GPS ?

Afin d’obtenir une meilleure précision, nous pouvons combiner des bandes de fréquences différentes. Il existe également des moyens de correction :  avoir une base au sol, fixe, dont nous connaissons parfaitement la position. Par conséquent, nous sommes capables d’estimer l’erreur qui existe entre la position mesurée et sa position réelle exacte. Cette erreur nous pouvons la déduire de ce que nous mesurons avec EQUIMETRE pour augmenter la précision de notre GPS.

Être à moitié masqué, comme par exemple avoir un cheval au-dessus d’EQUIMETRE, peut créer des erreurs sur les données GPS.

  •  La fréquence du GPS est de 1 Hz, que cela signifie-t-il ?

La fréquence du GPS d’EQUIMETRE est de 1Hz, ce qui signifie qu’il acquière une position GPS par seconde. Toutes les secondes, le GPS nous envoie sa position.

  •  Est-ce que le capteur 9 axes/gyroscope joue sur cette précision ?

Le capteur à 9 axes n’affecte pas directement la précision du GPS, mais il peut être utilisé pour effectuer des corrections car, étant une centrale inertielle, il estime la position, la vitesse et l’accélération à un instant spécifique. Si la centrale inertielle indique que le cheval va tout droit pendant 10 secondes alors que le GPS indique que nous avons tourné pendant 10 secondes, l’un des deux se trompe. Il sera donc possible de valider ou corriger la position donnée par le GPS avec les données de la centrale inertielle.

  • Quelles ont été vos plus grosses difficultés pour aboutir à cette précision ? Quelles sont les étapes de développement ? Modules existants, prêts à l’emploi ?

Lors de la mise en place du GPS dans EQUIMETRE, nous avons rencontré des difficultés avec les EPO (Extending Position Orbit). Une EPO désigne une position approximative des satellites pendant une période d’une quinzaine de jours. Elle a plusieurs fonctions : capter plus rapidement les signaux GPS afin d’estimer la position plus rapidement et également avoir une meilleure précision. Si le signal est perdu pendant quelques secondes, les EPO permettent d’obtenir la position GPS beaucoup plus précisément. En contrepartie, ils doivent être actualisés dans EQUIMETRE tous les quinze jours, entraînant des échanges en Bluetooth supplémentaires.

Dans un premier temps nous avons cherché un module à la précision suffisante, avec une antenne intégrée, une consommation et une taille réduite afin de pouvoir communiquer facilement et pouvoir l’intégrer dans EQUIMETRE. Nous avons dû trouver un GPS qui remplit toutes ces conditions parmi l’offre pléthorique existante. Il devait également exister sur une carte de développement pour pouvoir être testé facilement.

En ce qui concerne le développement, la mise en place des EPO a pris plus de temps qu’anticipé car l’échange de fichiers est assez conséquent. Nous avons ensuite mis en place des librairies pour récupérer les informations et nous avons travaillé sur tout ce qui concernait le paramétrage. Nous pouvions choisir plusieurs options différentes : utiliser un GPS assisté ou utiliser des informations complémentaires pour gagner en précision, utiliser uniquement le GPS ou combiner GPS, Glonass et Galileo.

  • Comment avez-vous testé le GPS ?

Le GPS a été testé sur la carte de développement. Nous faisions des tours de quartier pour voir s’il nous suivait correctement. Puis ensuite sur le terrain, en entraînement à Chantilly afin de confirmer que le tracé du cheval correspondait à son trajet réel sur la piste et non dans les arbres ou dans les maisons.

  • Comment, avec le GPS, pouvez-vous mesurer la vitesse ?

Il existe deux méthodes pour mesurer la vitesse avec le GPS.

La première méthode est de mesurer le temps écoulé entre deux position GPS successives et par conséquent la distance entre ces 2 positions.

La seconde, directement dans le GPS, avec un calcul de la vitesse utilisant des lois physiques plus complexes. Cette vitesse a une meilleure précision que celle estimée à partir des positions.

  • Avoir un GPS précis implique-t-il avoir une vitesse précise?

La précision de GPS n’est pas nécessairement égale à la précision de la vitesse. Ce sont deux moyens de calcul différents et cela peut donc aboutir à des résultats différents.

  • Quel est l’intérêt d’une grande précision pour l’utilisateur ?

L’intérêt d’une grande précision dépend de la mesure recherchée.

Si la vitesse doit être à 0,01 km/h, alors le GPS doit être très précis. Si le besoin est de savoir si le cheval est entre 63 ou 64km/h, la précision est moins importante. Par exemple, les entraineurs regardent beaucoup le temps mis pour faire 200m.

Avec un GPS d’une précision de 5m, l’erreur lors de la mesure du temps sur 200m est d’environ 3,5 %, soit un dixième de seconde. Est-ce que c’est suffisant ? Probablement.

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EQUIMETRE SENSOR HEART RATE GPS

EQUIMETRE est la technologie dédiée à l’entraînement du cheval de course qui permet de mesurer :

  • FRÉQUENCE CARDIAQUE (NIVEAU DE FC PENDANT L’EFFORT/RÉCUPÉRATION)

  • GPS ( DISTANCE/VITESSE/INTERVALLES/PARCOURS)

  • LOCOMOTION (AMPLITUDE/CADENCE)

Evolution cardio cheval entrainement