用运动手表在跑步机上跑步时如何获取准确配速？——miCoach借尸还魂记谈球吧体育
2023-08-24 05:08:42
谈球吧体育前几天上海室外气温35℃，当天的跑步训练选择在室内跑步机上进行。结果用Garmin跑表的【跑步机】模式最后得出的配速乱七八糟，于是有了这个问题。
本文的目的很简单，就是想办法在室内跑步机上跑步时也能有和室外GPS定位下跑步一样准确的配速和距离数据，实现室外跑步和室内跑步机跑步数据的一致性，使之可以放在同一套参考系里相互比较。
前面铺垫比较长，懒得看的话可以直接跳到解决方案部分。有任何问题和建议欢迎讨论。
室外跑步时，运动手表上的配速是根据距离/时间算出的。这个距离通过GPS获取。
这也是为什么各家运动手表厂商都在努力提高卫星定位的精准度的原因。各家纷纷推出各种各样的多频多星定位系统，不光是为了看上去更平滑的轨迹，更是为了更准确的距离和配速数据。
但在室内用跑步机跑步时，没有GPS信号（有也没用），没法直接得到准确距离。那么跑表上的配速和距离是怎么来的？
距离可以通过跑步机显示的最终距离修正，配速我猜测是根据步频（可测）和步幅（估算？）得出。
1. 步频是否完全根据摆臂频率得出？因为实际在跑步机上跑步时，抬手看一下跑表就会对即时步频产生巨大影响。
2. 步幅是如何估测的？是否只是通过历史跑步记录估算得出？相同步频之下配速可以变化（只改变步幅即可），这种步幅的变化是否有可能被跑表测量出来？
如果可以，问题解决；如果不能，那问题就大了：跑步机模式的实时配速数据将会失去参考价值。
进入Garmin Forerunner 955的跑步机模式，打开一个节拍器跟着原地摆臂摆了1分多钟，得到了一组运动数据：
我原地没动，甚至还是坐着的，只摆了摆胳膊就得出了这么一组丝滑的配速和还算稳定的步频。
答案是没有触地平衡和触地时间数据，只有一个很小的垂直幅度（不到2cm）；但是依然有步频和配速，并且途中我特地提高了步频，配速也随之提高。
比较有意思的是最后一段加速之后出现了步幅数据，不知道是不是无意中动了上半身。这个结果让我提高节拍器的频率又试了一次。
好家伙，这次一开始就有了步幅。只是步频一直稳定不变但是步幅却越来越小，不知道是不是渐渐发现了我在忽悠它。。。
1. Forerunner 955【跑步机】模式下步频确实由摆臂频率得出。前两次实验时间相对较短误差较大，第三次折腾了近3分钟，平均步频187步/分钟，基本和节拍器的190bpm一致了；
2. 并不知道跑步机模式下步幅数据是怎么冒出来的。但是看上去这个数据不太靠谱（虽然它似乎很努力想变得靠谱。。。）
另外我前面对配速的猜测也有问题，不戴HRM-Pro的时候并没有步幅数据，但依然有配速。不知道是不是根据步频结合之前数据推出的“经验配速”。
（这里还有个有趣的小问题，理论上步幅*步频就应该可以算出配速，或者反过来根据配速/步频就能推算出步幅，不知道为什么佳明要结合HRM-Pro/小绿豆才会有步幅数据，是觉得这种推算不够准确吗？事实上我找到一次跑步实际算了下，不管是即时数据还是平均数据，用步幅*步频推算出的配速和实际配速误差都很大，不知道为什么。和本文关系不大这里不深究了，有兴趣可以评论区讨论）
这里还有个问题就是我不太愿意直接去用跑步机上面显示的速度和距离。原因有两个：
1. 很难去测量它们到底准不准确（其实也不是完全没办法，只是后面发现未必有这个必要了）。包括三个方面：① 速度和距离的绝对值是否准确；② 实际速度的变化是否线性；③ 即使一开始准确，使用中误差也会逐渐累积
2. 虽然Garmin跑表的跑步机模式在跑步结束时可以人工输入跑步机给出的数据对跑步距离进行修正，但跑步过程中的配速用不上这个数据。即，即使假定跑步机的距离是准确的，运动手表上亦只有最后的平均配速是准的。中间的配速还是一塌糊涂。
想要运动手表上给出的配速尽可能准确的原因在于：实现室外跑步和室内跑步机跑步数据的一致性，使之可以放在同一套参考系里相互比较。
一方面，通过功率直接衡量跑步强度，功率训练本身就不依赖配速；（这里插一句，对于Stryd为代表的功率训练我有个疑问：在疲惫的时候或气温很高的时候，一个人的跑步能力/输出功率是否会下降？如果不会，那么功率训练yyds，其实就是把人当成一台输出机器来训练；但如果会下降，那么强行维持原来的输出功率是否会更容易受伤？相比之下如果训练是基于心率，疲惫或天热时人的心率水平会升高，运动强度自然会降下来。）
另一方面，Stryd可以通过传感器直接获取相对准确的步幅和步频数据，于是可以直接计算出配速。
但如果你像我一样还没有Stryd，并且暂时没有购买打算（有前面的疑虑，加上现阶段水平很菜配不上功率训练，当然最主要的原因还是这玩意太贵了），同时又希望在跑步机上也能获取相对准确的配速，那可以继续往下看。
于是我想起了miCoach。不久前曾经翻出压箱底的miCoach Pacer套装试了下，里面的心率带和计步器都可以和Garmin跑表连接。
立马就去海鲜市场淘了个Adidas Speed Cell，ant+版只要19块！对，不是91，不是190，是19块！和Stryd相比等于不要钱谈球吧体育。。价格过于便宜以至于我直接买了俩。。。
钱花出去之后，人冷静下来了：这玩意确实可以和佳明手表连接，但是上面图里有个词“calibrated”，精确的前提是得校准。印象中之前miCoach的计步器得连miCoach系统才能完成校准，于是心凉了一截。
然后折腾了半天下到了阿迪达斯收购runtastic之后的最新app: Running，并在里面找到了miCoach的最新消息：
还是不死心，不惜花了比Speed Cell还贵的钱[狗头]向大佬miCoachFans付费咨询，在大佬循循善诱之下终于找到了这个选项：
Garmin跑表的具体操作（以Forerunner 955为例，应该大同小异）：长按左中键打开菜单，往下翻到“传感器及配件”，按右上确认键进入，选“新增”-“搜索全部”，等找到计步器之后，按右上键配对，之后再按右上键进入计步器的子菜单就可以看到上图的“校准因子”了。
Speed Cell还在路上，下午迫不及待跑出去把古老的miCoach计步器做了校准。
晴天室外空旷场地（附近找不到标准尺寸操场，有也不让进。。）：Forerunner 955连GPS之后选【跑步】模式，通过GPS获取实际跑步距离；Forerunner 645连接计步器，选【跑步机】模式，由计步器接管速度和距离数据
总之原理就是用计步器跑已知距离的路线，然后用已知的距离去校准通过计步器跑出来的距离。由于配速是基于距离测算出来的，距离准确之后配速亦可以得到校正。
955(GPS)显示距离为3.5km时暂停，此时645(计步器)实际跑步距离是3km，但是跑表上显示的距离是2.82km
通过上一节介绍的具体操作，把计步器的“校准因子”由默认的100.0改成106.3。设置完成。
645在计步器校准完成之后重新开启一次跑步（依然是【跑步机模式】），校准后计步器得出的跑步距离2.02km，与实际一致。
这里补充一点，不同跑鞋由于高度、鞋带角度的差异（影响计步器固定角度），对校准因子可能都有影响。所以如果追求数据的准确性（毕竟每一步的误差累积成千上万次也不少了），每双鞋恐怕都得单独校准并生成独立的校准因子（这点Stryd也一样）
首先是miCoachFans说的“miCoach Pacer 的 footpod 是佳明代工的（实际上是同一个代工厂出货）”得到了验证。二者外形一模一样就不发出来了。从电池仓里能看出二者用的应该是相同的电路板。
我的目的就是在跑步机上跑步时获取相对准确的配速而已，目前看Speed Cell，甚至miCoach Pacer里这个Garmin Foot Pod 同款计步器都已经足够胜任了。
miCoach Pacer计步器校准之后换了双鞋跑了一次发现距离有误差。于是做了几个小测试，为了搞明白下面几个问题：
检验项目：a. 换鞋之后Pacer计步器误差检验b. 换鞋之后Speed Cell误差检验c. 换运动手表之后Speed Cell是否会产生误差d. 两个不同的Speed Cell校准因子是否可以共用
步骤：1. 基准跑：穿最初校准Pacer时穿的跑鞋（安踏创2.0Pro）；955连SC1(左脚。校准因子直接按照Pacer的106.3设置)，645连Pacer(右脚)，均选择跑步机模式；用跑步机跑2km，速度10km/h（从跑步机启动开始计时，跑步机显示距离达到2km立刻停止）记录结果：955-创左-SC1：1.01645-创右-Pacer：1.01
3. 换表跑(cd)：645连SC1(左脚)，955连SC2(右脚)，校准因子均设置为106.3，均选择跑步机模式；用跑步机跑2km，速度10km/h。如果最终结果一致则说明换运动手表、换左右脚对校准因子无影响，两个不同的Speed Cell校准因子可以共用。如果结果偏差太大就麻烦了，变量有点多。。记录结果：645-飞马左-SC1：1.00955-飞马右-SC2：0.93
下图分别列出了955和645三次跑步的结果（倒序）。3次跑步时间略有差异，跑步速度10km/h，即2.78m/s，应考虑时间差异引起的距离误差。
关于基准跑：Pacer刚校准完成时用它测试过跑步机的速度。12km/h，即5分配速时最准确。这次再次得以验证， 645-创右-Pacer：1.01km，考虑到多跑的5秒，可以认为距离准确。
955-创左-SC1：1.01km（时间5:03）955-飞马左-SC1：1.00km（时间5:00）距离相差10米，考虑到3秒的时间差，距离被抹平，即无显著误差
关于校准：其实只要开启“自动校准”之后每次室外跑都会根据GPS距离自动修正校准因子，不用自己折腾了。
另外经过天虹兄的测试，佳明手表连计步器之后的数据逻辑是这样的：如果计步器设置为“总是开启”，那么在户外跑，计步器会完全接管速度和距离数据（无论GPS信号如何）；如果选择“室内使用”，则只有室内无GPS信号时会调用计步器的数据。
所以建议的设置是：速度设置成“总是开启”（因为GPS速度延迟很大），而距离设置成“仅室内开启”。这样在跑步时可以看到更准确、更新频率更快的配速，在室内也可以有相对准确的距离。
打了这么多字回头一看结论其实还挺简单的。但中间折腾的过程也不能说没有意义，于是记下来留作纪念吧。
以下是为什么要用跑步机（同时也是正在写的另一篇“跑鞋选购笔记”的前言部分）：
2021年年中，刚准备认认真真当一名“严肃跑者”，看了一堆书研究了一堆资料，屁颠屁颠跑去医院做了心肺运动试验还倒腾出来两篇文章。然后刚准备开始跑步，发现自己腰伤了。。。
养了大半年，期间去了n家医院（骨科、脊柱外科、疼痛科、康复科，各种门诊、专家、理疗师），同时又看了一堆书查了无数的资料走了不少弯路，好歹算是勉强恢复正常人的生活。于是迫不及待再次准备开跑。屁颠屁颠用Polar Flow做了个训练计划准备开始恢复训练。
然后上海封城了。。（最后发现计划中的“恢复期”居然和实际封城时间如此吻合。。）