A GPS sebességmérője tényleg pontosabb?

Eléggé elterjedt nézet, hogy az autók sebességmérőjének nem lehet hinni, hagyatkozzunk inkább a GPS számaira, az sokkal pontosabb. Bár ez nem kizárólagosan villanyautós téma, mégis van annyira releváns, hogy beszéljünk róla kicsit.

„Kilométeróra 130 km/h, valódi sebesség 124 km/h”. Ismerős? Ha igen, akkor valószínűleg ugyan azokat a villanyautós postokat olvasgattuk az elmúlt napokban. Természetesen, ilyenkor a „valódi sebesség” alatt a GPS által mutatott adatokat értik, hiszen az mindig pontos, nem igaz? Hát nem.

Na jó, nem leszek ennyire disznó, mert a végén még saját magamat kell ostoroznom kattintásvadász cím miatt. Szögezzük le, a GPS majdnem mindig lényegesen pontosabb lesz. De van egy olyan érzésem, hogy a „GPS hívők” jó része nem tudja, hogy miért van eltérés az autó műszerei és a telefonja adatai között, így hibás logikával jut helyes következtetésre. Ez csupán csak azért fontos, mert ha nem tudjuk hogyan működik a két eszköz, és miért mutat mást, akkor a rendszer határait sem fogjuk ismerni.

Már megint csalnak!

Jelen esetben nem kell semmilyen összeesküvés elméletet gyártani. Bár az autó sebességmérője részben a fizika törvényei, részben technikai korlátok, részben pedig szándékosan mutat pontatlan értéket, az egész valahol teljesen logikus és érthető.

Nézzük először tehát hogyan működik az autók hagyományos sebességmérője.

Ő lenne az autó hagyományos sebességmérője. Forrás: autozone.com

Az egyszerűség kedvéért most csak a modernebb rendszerekből indulunk ki, de az elv nagyjából mindig ugyan az. A sebességmérő műszert a legtöbb esetben a hajtott tengelyen találjuk és működési elve elég egyszerű: azt figyeli hányszor fodrul körbe a kerék. A sebesség nem más mint adott idő alatt megtett út (v=s/t). Ha tudom, hogy mekkora az autó kerekének kerülete, akkor azt is tudom, hogy 1 teljes fordulat alatt mekkora utat tesz meg. Az idő mérése meg, ugye, nem igényel különösebb magyarázatot.

A fenti leírás után már talán nem túl nehéz belátni mik ennek a módszernek a korlátai.

Kezdjük a nyilvánvalóval: a kerék mérete változó lehet. Legtöbben használunk külön téli és külön nyári gumit és ilyenkor gyakran un. váltóméretet, kisebb téli felnit és abroncsot használunk. Az egyik leggyakoribb talán a Golf osztályú/méretű autóknál a 16-os nyári, 15-ös téli kombináció és nem véletlen, hogy a gumin lévő 3 számból mindegyik változik ilyenkor. Csak ismétlésként, az a bizonyos 3 szám a futófelület szélessége (mm) / magassága (a szélesség százaléka) / a kerék átmérője (inch, azaz hüvelyk). Konkrét példával élve, ha 205/55/r16 a nyári gumim, akkor a téli 195/65/r15 lesz. Ez a sebességmérő értékében csak minimális változást eredményez.

Ilyen a jó váltóméret. A kalkulátor megtalálható az autogumi.net oldalán.

De mi lenne, ha ugyanolyan szélesség és magasság mellett egyszerűen csak kisebb felnit/gumit választanánk? Mint az alábbi ábrán látjuk, ebben az esetben az átmérő különbsége már 4% és ennek megfelelően a sebességmérő is csal, a valósnál 3,5 km/h-val többet mutat. Ha pedig a lakótelepi hülye gyerek vesz a Jófogáson 18-as felniket valami férfias, széles sportgumival, lehet, hogy a valós sebességnél kevesebbet mutat majd az óra.

Ennyit jelent 1 inch, azaz 2,54cm különbség a felni átmérőjében,

De vannak kevésbé triviális tényezők is, amik befolyásolják az értéket. Ha például meg van pakolva az autó és összenyomja a súly a gumikat, vagy éppenséggel, ha túl keményre vannak fújva a kerekek, vagy esetleg már kopott az abroncs – ez mind befolyásolja az értéket. És akkor arról még nem is beszéltünk, hogy az eső, hó, de a szélsőséges hőmérséklet is befolyásolják a gumi tapadását.

Már csak emiatt is ráhagyással számolnak a gyártók, hogy, ésszerű keretek között a sebességmérő semmiképpen ne mutasson a valósnál kisebb sebességet. Inkább mutasson nagyobbat, ha már választani kell – így is védik magukat a gyorshajtásból származó perektől, a vásárlóikat pedig a balesetektől. Ráadásul EU előírások is vannak a témában. A rendelet pontos szövege egyébként:

2.3.6. a jármű tényleges sebességének mérésére használt ellenőrző berendezés pontossága legalább ± 0,5 % legyen;

2.3.7. a kijelzett sebesség semmilyen körülmények között nem lehet kisebb, mint a tényleges sebesség. A sebességmérőn leolvasott V1 sebesség és a tényleges V2 sebesség között a következő összefüggésnek kell fennállnia a 2.3.5. pontban meghatározott vizsgálati értékek és a következő értékek között:

0 ≤ (V1 – V2) ≤ 0,1 x V2 + 4 km/h.

 

A fenti szabványt úgy is szokták magyarázni, hogy kijelzett érték (V1) nem lehet kevesebb mint a tényleges sebesség (V2), felfelé viszont megengedett a tényleges sebesség 10%-a+4km/h eltérés. Magyarul, ha a tényleges sebességem 100 km/h, akkor ennél kevesebbet nem mutathat az óra, de felfelé akár 114 km/h is lehet az érték és az még szabványos.

Ez műholdakkal mér, úgyhogy sokkal pontosabb

Mind mondtuk, igen, általában… de nem mindig. Nézzük hogyan is működik a GPS?

A GPS, azaz Global Positioning System (Globális Helymeghatározó Rendszer), a 70-es évek Amerikájának katonai fejlesztése. Természetesen a rendszer az elmúlt 40 évben sokat fejlődött és pontosodott, de az alapelv maradt. 24 a föld körül 20 ezer kilométer magasságban keringő műhold folyamatosan rádiójeleket sugároz, és ezeket érzékeli a GPS vevő. A matek emögött is egy picit kombináltabb ennél, de most ne menjünk bele. A lényeg, hogy , ha legalább 3 műholdat lát a navigációs rendszerünk, vagy a telefonunk, akkor már meg tudja határozni a helyzetünket a Föld bármely pontján.

Azért ebbe egy pillanatra gondoljunk bele. Döbbenetes hol tart az emberiség. A kezemben lévő KitKat nagyságú kis készülék a föld körül 20 ezer kilométer magasan keringő műholdakkal kokettálva pár méter pontossággal a világon bárhol megmutatja hol vagyok.

A képen a kníai állami GPS rendszer illusztrációja látható, de a működési elv azonos. Forrás: Beidou.gov.cn

Nos azért van itt még valami amit nem árt tisztáznunk: a GPS nem a pillanatnyi sebességet méri, hanem, a rendszer működési elve okán, alap esetben, a két pont között megtett távolságból átlagsebességet számít. A gyakorlatban azonban az autókban, telefonokban használt GPS vevők akár másodpercenként többször is frissíthetik a pozíció adatait, de vannak olyan termékek, pl.- fitnesz órák, amik csak 5 másodperecenként frissítenek. Ráadásul a fejlettebb vevőkészülékek a Doppler effektus-t kihasználva még pontosabb sebességmérést tesznek lehetővé. Sajnos a választást nem segíti, hogy a gyártók nemigen osztanak meg információt arról, hogy az ő navigációs eszközük használ-e Doppler adatokat, avagy nem.

Mégis, vannak olyan helyzetek, amikben csökkenhet a rendszer pontossága, vagy akár használhatatlanná is válhat. Logikus például, hogy, ha alagútba hajtunk, olyan jófajta több kilométeresbe, az Alpokban mondjuk, akkor megszűnik a kapcsolat a műholdakkal és elveszíti a fonalat Csilla. De akár a sűrű felhőzet (mondjuk egy jó kövér hófelhő) is elállhatja a rádióadás útját. A GPS rendszer egyébként  sokkal kevésbé kezeli jól a függőleges, mint a vízszintes mozgást, így ha egy meredek autópálya lejtőn, vagy emelkedőn haladunk, kevésbé lesz pontos. Ha pedig egy sűrű belvárosba tévedünk, különösképp, ha magas épületek között, szűk utcákon vezet az utunk, ismét nehezebben látja majd a jelet a vevőnk.

Akkor most egyik sem jó?

Azért a gyakorlatban, közel sem ennyire rossz a helyzet. Ha odafigyelünk a gumink váltóméretére, akkor az autó sebességmérője is elég pontos adatot mutat, főleg alacsonyabb, városi sebességeknél. OK, 130-nál már lehet 5-7 km/h eltérés a biztonság irányába, de azért olyan hatalmas időveszteséggel nem fog ez járni az utunk során.

Ami pedig a GPS-t illeti, az egyre nagyobb számítási teljesítménnyel rendelkező processzorok és fejlettebb algoritmusok tovább javítják az adatok pontosságát, illetve gyorsabbá teszik a műholdak megtalálását az égbolton. Így a GPS, többnyire fél km/h-n belüli pontossággal mér.

Legalább 3 műholdat látni kell egyszerre, hogy működjön a helymeghatározás. Forrás: thesciencegeek.org

Biró Balázs

A fenntartható közlekedés elkötelezett híve, akit elsősorban a Tesla céltudatos és piacot felforgató tevékenysége rántott magával ebbe a világba, így publikációi elsősorban erre a területre koncentrálnak.