Aktiv Track Pings
Die Erfassung von Aktiv Track Pings funktioniert bei beiden Track Boxen auf die gleiche Weise, über das 2,4GHz Modul.
Verwenden Sie eine Track Box Passiv, um Aktiv Track Pings zu erfassen, denken Sie an das etwas schwächere Detektionsfeld und stellen Sie sicher, dass die Dual Track Box Synchronisierung deaktiviert ist.
TrackPing Detektion
Track Boxen verwenden 2,4GHz für die Kommunikation. Analog zu den sonstigen Aktiv-Komponenten können die Track Boxen auf einem von 8 Kanälen (Channel) laufen. Der Tracking Modus auf dem Transponder muss zwangsläufig auf demselben Kanal aktiviert werden wie die Track Boxen. Da die verfügbaren Kanäle für Timing & Tracking dieselben sind, müssen Sie für das Timing einen anderen Kanal als für das Tracking verwenden. Aus der praktischen Erfahrung bietet es sich an, Kanal 8 für das Tracking vorzuhalten. Dadurch bleiben für das Timing weiterhin die Kanäle 1-7 frei.
Sind die Track Boxen eingeschaltet, sind sie dauerhaft empfangsbereit und warten auf TrackPings von aktivieren Transpondern. Die Reichweite der Antenne stellt sicher, dass Transponder in einem Radius von 50 Metern empfangen werden. Bei direkter Sichtverbindung ohne Hindernisse weit und breit kann die Reichweite sogar etwas höher sein.
Da TrackPings in einem kurzen Intervall gesendet werden, empfängt die Track Box in der Regel mehrere TrackPings verschiedener Transponder zeitgleich. Um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Daten zu gewährleisten, verwendet die Track Box einen Detektionsalgorithmus, um je Transponder die genauestmögliche Zeit zu senden.
Für jeden empfangenen TrackPing sendet die Track Box eine Bestätigung an den Transponder. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Tracking Modus auf dem Transponder gemäß der Tracking Modus Zeitlimits aktiviert bleibt.
Die Track Box sendet die ermittelten Zeiten der Transponder schubweise. Die Frequenz variiert hierbei in Abhängigkeit vom gewählten Modus sowie der Anzahl aktuell empfangener TrackPings. Wenn keine TrackPings empfangen werden, kommuniziert die Track Box lediglich alle 4 Minuten per sog. Status Call mit dem Server.
TrackPing Algorithmen: Stationär vs. Moving
TrackBoxen verfügen über integrierte Bewegungssensoren, über die sie weiß, ob sie sich aktuell bewegt oder nicht. Dies hat einen Einfluss darauf, wie TrackPings verarbeitet werden.
Stationärer Algorithmus
Wenn eine TrackBox stationär angebracht ist, versucht sie die genauest mögliche Zeit zu berechnen. Der Algorithmus ist vergleichbar mit dem Legacy Mode des Dekoders.
Für Aktive TrackPings spielen folgende 2 Werte eine Rolle:
- Maximale Beobachtungszeit (30s): Die Dauer, über die ein Transponder beobachtet wird, bevor eine Zeit übermittelt wird.
- Reaktionszeit (10s): Der Zeitraum, den die Track Box wartet, ob sie eine Detektion mit einer größeren Signalstärke (RSSI) empfängt, bevor sie eine Zeit übermittelt. Die einzige Ausnahme besteht darin, wenn die maximale Beobachtungszeit (s.o.) bereits abgelaufen ist. Die Reaktionszeit der Track Box verhält sich sehr ähnlich zur Reaktionszeit des Dekoders.
Wird ein TrackPing mit einem höheren RSSI-Wert innerhalb von 10s des vorherigen stärksten Signals empfangen, wird der Transponder weiterhin beobachtet, es sei denn die 30 Sekunden seit dem ersten TrackPing sind bereits vergangen. Wird eine Zeit geschrieben, wird die Maximale Beobachtungszeit zurückgesetzt. Das heißt, dass ein Transponder mehrere Passings bei einer Durchfahrt erzeugen kann, wenn er a) länger als 30 Sekunden im Detektionsfeld ist, oder b) ein starkes Signal erhält, anschließend für 10 Sekunden kein stärkeres Signal, aber nach Ablauf dieser 10 Sekunden immer noch im Detektionsfeld ist.
Wenn die Teilnehmer die Messstelle schnell genug passieren, erhalten Sie nur eine Detektion und die Zeiten sind ungefähr bis auf eine Sekunde genau.
Moving Algorithmus
Eine Track Box wechselt zum Moving Algorithmus, wenn Sie eine Positionsänderung mit mehr als 5 km/h bemerkt.
Bewegt sich die Track Box kontinuierlich, ergibt es keinen Sinn mehr, einen Transponder für eine bestimmte Zeit zu verfolgen und das stärkste Signal zu suchen, da in der Regel sowohl die Track Box als auch der Transponder sich bewegen.
Die Track Box gruppiert im Moving Algorithmus alle empfangenen TrackPings und übermittelt diese in einem 10 Sekunden Intervall. Bewegt sich die Track Box für 1 Minute nicht mehr, wechselt sie zurück zum stationären Algorithmus.
Für jeden TrackPing speichert die Track Box, welcher Algorithmus für die Erfassung verwendet wurde. Weitere Infos hierzu finden Sie im TrackBox Protokoll.
Für die Zeitnahme sollten Sie Ihre Track Boxen stationär an der Messstelle betreiben. Befestigen Sie die Track Box an Objekten, die sich minimal bewegen (z.B. an einem Baum, an einem Boot oder einer Boje), erfasst die Track Box diese Bewegungen noch nicht als ausreichend für den Moving Algorithmus, da die kurzzeitigen kleinen Bewegungen ignoriert werden.
Detektions-Reichweite: Standard- vs. Richtantenne
Die Track Box Aktiv wird mit der gleichen Antenne geliefert wie andere Aktiv-Komponenten. Mit der Standardantenne empfängt die Track Box überlichweise TrackPings im Radius von ca. 50 Metern. Die Track Box Passiv verfügt lediglich über eine interne Antenne, daher ist der Detektionsradius etwas kleiner.
Wenn Sie TrackPings aus größerer Entfernung empfangen möchten, können Sie die 14dBi Richtantenne aus unserem Online-Shop in Betracht ziehen. Mit der Richtantenne können Sie TrackPings in bis zu 700 Metern Entfernung in der Strahlrichtung der Antenne erfassen. Beachten Sie, dass der Detektionsradius in die anderen Richtungen nur minimal schwächer ist als bei der herkömmlichen Antenne. Das bedeutet, dass Sie - unabhängig von der verwendeten Antenne - immer TrackPings im Radius von 50 Metern empfangen.
Wichtig: Die Richtantenne darf nur mit der Track Box Aktiv für den Empfang von TrackPings verwendet werden. Nutzen Sie die Richtantenne mit anderen Aktiv-Komponenten, verstoßen Sie gegen Regularien zur maximalen Sendeleistung von Geräten.
Nachfolgend finden Sie eine Darstellung zu den zu erwartenden Detektionsfeldern mit den beiden Antennen:
Beachten Sie, dass dies lediglich Schätzungen sind. Sie können TrackPings auch von noch weiter entfernt empfangen, zum Beispiel über einen See oder über ein Tal hinweg. In anderen Situationen kann der Empfang aber auch eingeschränkt sein, zum Beispiel wenn zu viele Hindernisse im Weg sind. Die Ausrichtung des Transponders und die unmittelbare Umgebung der Track Box haben einen enormen Einfluss auf die Reichweite. Unter Wasser gesendete Track Pings können unter keinen Umständen empfangen werden, da Wasser das 2,4GHz-Signal nicht leitet.
Praktische Anwendung
Stand Up Paddle auf einem Fluss
Bei einer SUP Veranstaltung wurden die Detektionen von einer Track Box Aktiv mit herkömmlicher Antenne mit denen einer Track Box Aktiv mit Richtantenne verglichen. Auf dem Bild sehen Sie den Aufbau der Track Box Aktiv mit Richtantenne. Die Grafik zeigt den Verlauf der Signalstärke (RSSI) der TrackPings im Vergleich der Richtantenne (orange) und der herkömmlichen Antenne (schwarz). Die Athleten haben die Messstelle auf der gegenüberliegenden Uferseite passiert.
Die Grafik zeigt, dass die Transponder bei der Track Box mit Richtantenne eine höhere Signalstärke aufweisen. Die maximale Signalstärke in Antennenrichtung hebt sich bei Verwendung der Richtantenne zudem deutlich von den übrigen Detektionen ab. In diesem Anwendungsfall steigt die Wahrscheinlichkeit, die Detektionen zu empfangen, bei Verwendung der Richtantenne deutlich. Zudem ist es durch den deutlichen Peak noch einfacher zu sehen, wann der Transponder die gedachte Messlinie überquert. Eine große Rolle spielt hierbei aber auch die vergleichsweise langsame Geschwindigkeit der Athleten.
Rad-Zwischenzeit bei einem Triathlon
Bei einem Langdistanztriathlon haben wir die Genauigkeit von der Track Box Aktiv (mit und ohne Richtantenne) mit einem Dekoder verglichen, der 4 mal überquert wurde. Nachfolgend sehen Sie alle Rohdaten des Siegers. Die Messstellen sind farblich hervorgehoben in grün (Dekoder), pink (Track Box mit herkömmlicher Antenne) und blau (Track Box mit Richtantenne).
Für jede Überquerung hat die Track Box jeweils nur einen TrackPing empfangen und eine Zeit erfasst, die zumeist innerhalb einer Sekunde von der Dekoder-Detektion liegt - unabhängig von der verwendeten Antenne.
In diesem Anwendungsfall, bei einer kurzen Distanz zwischen Track Box und Athlet, sowie relativ hohen Geschwindigkeiten, gibt es keine Vorteile bei der Verwendung der Richtantenne gegenüber der herkömmlichen Antenne.
Passive Track Box Detektionen
Antennen
Um die Leistung in der kleinen Form optimieren zu können, verfügt die Track Box über 2 interne Antennen, TX (Sender) und RX (Empfänger). Die Sender-Antenne befindet sich in der unteren Hälfte der Box, die Empfänger-Antenne in der oberen. Beide Antennen benötigen eine direkte Sichtverbindung zum Transponder, um diesen erfassen zu können.
Die nachfolgenden Diagramme zeigen die Form des Detektionsfeldes. Der innere Kreis steht für die bei 4 Metern Entfernung zu erwartende Leserate von 99%, der äußere Kreis für eine Leserate von 90% in bis zu 8 Metern (bei einer Gleichverteilung der Sportler über die gesamte Distanz).
Seitenansicht
Vogelperspektive
Algorithmus
Passiv-Transponder
Reaktions- & Totzeit
Analog zum RACE RESULT Dekoder verwendet die Track Box Passive einen Detektionsalgorithmus, um eine möglichst genaue Zeit liefern zu können.
Die 2 Haupteinstellungen hierbei sind die Reaktionszeit und die Totzeit, die standardmäßig auf verschiedene Werte gesetzt sind.
Die Standardreaktionszeit liegt bei 10 Sekunden. Der Grund hierfür liegt darin, dass bei seitlich angebrachten Antennen frühzeitige Detektionen deutlich wahrscheinlicher sind als bei Bodenantennen, insbesondere wenn die Track Box zu den Athleten ausgerichtet ist. Eine niedrige Reaktionszeit könnte zu weniger genauen Ergebnissen führen. Mit einer Reaktionszeit von 10 Sekunden ist die Wahrscheinlichkeit für maximal genaue Zeiten sehr groß. Gleichzeitig bedeutet dies aber auch, dass Detektionen frühestens 10 Sekunden nach dem stärksten Signal an die Server übermittelt werden. Für eine kleinere Latenz können Sie den Wert reduzieren.
Die Totzeit liegt standardmäßig bei 20 Sekunden. Das bedeutet, dass nach einer übermittelten Detektion der Transponder für 20 Sekunden ignoriert wird. Passen Sie hier vor allem bei Wendepunkten auf, bei denen Sie von zwei Detektionen ausgehen. In dem Fall sollten Sie die Totzeit reduzieren.
Sowohl die Reaktions- als auch die Totzeit können über die Track Box Konfigurationsregeln eingestellt werden.
Hits & RSSI
Sie können die Anzahl an Hits von einer Track Box Passiv nicht mit der Hitzahl eines RACE RESULT Dekoders mit Bodenantenne vergleichen. Das liegt an unterschiedlichen Kommunikationsprotokollen zwischen Track Box und Transponder.
Der Reader kommuniziert mit dem Transponder lediglich in jedem fünften Zyklus, was die Anzahl zeitgleich lesbarer Transponder maximiert und somit die Gesamtleseraten optimiert.
Richtlinien für gute RSSI-Werte sind allerdings analog zu den Werten des Dekoders.
Modi
Die Track Box Passiv verfügt über 3 Detektionsmodi, die die Wiederholrate des Antennensignals sowie die Datenverarbeitung beeinflussen und sich somit unterschiedlich auf die Batterieleistung auswirken.
Fast
Im Fast-Modus erhält das Modem die Verbindung dauerhaft aufrecht. Der Status der Box wird alle 15 Sekunden aktualisiert und Daten werden so schnell wie möglich hochgeladen. Das erhöht nicht die Leseraten der Antennen, aber beschleunigt die Datenverarbeitung.
In diesem Modus ist der Batterieverbrauch am größten. Zudem werden mehr Daten verbraucht. Verwenden Sie diesen Modus daher nur, wenn weder die Batterielaufzeit noch die verbrauchte Datenmenge ein Problem darstellen.
Eine typische Anwendung hierfür ist eine Messstelle für den Moderator, der die Daten so schnell wie möglich benötigt.
Normal
Der Normal-Modus ist der beste Kompromiss für die Zeitnahme und für die meisten anderen Anwendungen. In diesem Modus wird das GPS-Modul heruntergefahren, solange sich die Box nicht bewegt. Der Status der Box wird alle 4 Minuten aktualisiert.
In diesem Modus liest die Antenne mit einer Frequenz von 50Hz. Detektionen werden in kleinen Tranchen hochgeladen, um den Datenverbrauch zu minimieren, bei gleichzeitig vertretbaren Verzögerungen. Sind keine Daten hochzuladen, trennt das Modem die Verbindung zum Netzwerk, um Batterie zu sparen.
Slow
Der Slow-Modus ist optimal, um eine möglichst lange Batterielaufzeit zu generieren, während die Track Box weiterhin Transponder lesen kann. Im Slow-Modus wird die Wiederholrate des Reader auf 10Hz reduziert. Aus diesem Grund ist der Slow-Modus ausschließlich für Zwischenzeiten gedacht, an denen sich die Athleten langsam und in niedriger Dichte bewegen. Darüberhinaus leidet die Genauigkeit etwas unter der niedrigeren Wiederholrate.
Die Datenübertragung und das Verhalten des GPS-Moduls bleiben unverändert gegenüber dem Normal-Modus. Im Slow-Modus können Sie Batterielaufzeiten von über 24 Stunden aus einer voll geladenen Batterie erwarten.
Track Box Synchronisierung
Wie bei allen UHF-Systemen sollte sich ein Transponder immer nur im Detektionsfeld eines Readers befinden. Außerdem kann das ausgehende Signal eines Gerätes die Empfangsantenne einer gegenüberliegenden Box signifikant beeinträchtigen. Um Interferenzen zwischen Track Boxen aus sich überlagernden UHF-Signalen zu verhindern, können sich die Track Boxen über ein eingebautes 2.4GHz-Modul synchronisieren. Es gibt hierbei 2 Modi zur Synchronisierung - paarweise (2 Boxen) und multi (mehr als 2 Boxen).
Zwei oder mehr Boxen synchronisieren ihre UHF-Reader automatisch für eine bessere Leseleistung, wenn:
- sich die Boxen auf kleinem Raum befinden (innerhalb von ca. 20m)
- die Boxen auf demselben 2.4GHz-Kanal laufen
- der Reader eingeschaltet ist
- und der Reader im Modus NORMAL oder FAST ist (nicht SLOW).
Bei aktiver Synchronisierung blinkt die grüne LED zweimal schnell.
Die Dual-Box Synchronisierung ist immer aktiv, unabhängig von der Ausrichtung der Track Boxen, d.h. auch zwei Track Boxen, die mit dem Rücken zueinander stehen, synchronisieren sich. Wird eines der obigen Kriterien nicht länger erfüllt (z.B. wenn der Kanal einer Box geändert wird), wird die Dual-Box Synchronisierung automatisch deaktiviert. Sie können die Dual-Box Synchronisierung auch über die Track Box Konfigurationsregeln ausschalten.
Da sowohl die Track Box Synchronisierung wie auch das Empfangen von Aktiven TrackPings über 2.4GHz passieren, sollten Sie dies nicht zeitgleich verwenden.
Paarweise Nutzung der Track Box
Die Nutzung von zwei zeitgleich eingesetzten Track Boxen ermöglicht es Ihnen, eine breitere Strecke abzudecken und vergrößert die Wahrscheinlichkeit für eine direkte Sichtverbindung zwischen Antenne und Transponder. In der Dual-Box Synchronisierung zeigt das Timing Modul in RACE RESULT 12 SYNC an.
Bei der paarweisen Nutzung wird die Wiederholrate des Readers auf ca. 20Hz reduziert. Als Folge sinkt die Hit-Zahl je Detektion. Wenn Sie zwei gepaarte Track Boxen mit einer einzigen Track Box vergleichen, werden Sie in Summe ähnliche Hit-Zahlen erhalten.
Haben Sie mehrere Track Boxen in naher Umgebung, so dass sich diese alle gemeinsam synchronisieren würden, können Sie über den gewählten Kanal Paare bilden. Achten Sie dann allerdings darauf, dass sich die Detektionsfelder zweier nicht gepaarter Boxen nicht überlagern.
Multi-Nutzung der Track Box
Wenn sich mehr als 2 Track Boxen in naher Umgebung befinden und die obigen Kriterien zur Synchronisierung erfüllen, begeben sich diese in den Multi-Modus. Dies wird auch im Timing Modul von RACE RESULT 12 entsprechend angezeigt.
Im Multi-Modus reduziert die Track Box die Wiederholrate je Box noch weiter. Dieser Modus ist für Indoor-Anwendungen mit vielen Boxen auf kleinem Raum gedacht und ist nicht für die Sportzeitnahme empfohlen.