Meten met een telefoon

Remt hij, of trilt hij?

Een rit-analyse meldde tientallen keren per minuut een wissel tussen remmen en gas. De rijder deed dat niet. Dit is wat er misging, waarom meer filteren het niet oplost, en welke bron wél klopt.

16–28wissels rem ↔ gas per minuut volgens de bewegingssensor

1–3wissels per minuut die er werkelijk waren

−0,56 ggemelde remkracht in één bocht; werkelijk was het −0,15 g

Gemeten op echte ritten met een stuurgemonteerde iPhone. De cijfers hieronder zijn reproduceerbaar in de werkbank.

De werkbank

Drie metingen van dezelfde rit

Hieronder rijdt een voertuig twintig seconden: even constant, dan afremmen voor een bocht, doorrollen, en weer optrekken. Eén keer gaat de rem eraf en het gas erop — één wissel in twintig seconden, oftewel drie per minuut. De groene lijn is wat er werkelijk gebeurt. De rode lijn is wat een bewegingssensor op de stuurmount registreert. De blauwe lijn is dezelfde beweging, afgeleid uit het snelheidsverloop van de GPS.

Wegdek

Filters op het sensorsignaal

Mediaanfilter (3) Gladstrijken (3)

Laagdoorlaatfilter: 5,0 Hz

Links = streng filteren (traag maar rustig), rechts = nauwelijks filteren (snel maar onrustig).

Werkelijke versnelling Bewegingssensor Afgeleid uit GPS-snelheid

–wissels/min · sensor

–wissels/min · GPS

–wissels/min · werkelijk

–ruis op het sensorspoor (g, effectief)

–zwaarste "remactie" volgens de sensor (g)

–vertraging door het filter (ms)

–

De simulatie is geijkt op de echte meting: bij Normaal komt het sensorspoor uit op ongeveer 0,06 g ruis en, ná de volledige filterketen, op zo'n twintig wissels per minuut. Dat zijn precies de waarden die op de weg gemeten werden.

De kern van het probleem

Filteren verplaatst de fout, het lost hem niet op

De verleiding is om harder te filteren. Dat werkt ook — tot op zekere hoogte. Maar er zit een prijs aan die niemand op de meter ziet staan: hoe strenger je filtert, hoe later je het weet.

Valse wissels/min (links) Vertraging in ms (rechts) Wat de GPS-route levert

–

Er is nog een reden waarom filteren niet redt wat er te redden valt. De trilling en de beweging die je wilt meten liggen dicht bij elkaar: gemeten wegtrilling piekt rond 5 Hz op gewone wegen, en een rem- of gasactie zit op 0,3 tot 1,5 Hz. Dat scheelt niet genoeg om er een scherp filter tussen te zetten zonder de remactie zelf uit te smeren. En op het punt waar het filter de valse wissels eindelijk kwijt is, ben je trager dan de GPS die je al gratis in je zak had.

Waarom het signaal juist bij remmen het smerigst is. Een remactie is niet alleen een vertraging, het is ook een chassisbeweging: de vering duikt in, veert terug, en het hele voertuig schudt na. Die naschommeling komt direct achter de remactie aan en heeft dezelfde orde van grootte. Het resultaat is een piek gevolgd door een tegenpiek — precies de vorm waarmee een analyse "abrupt gas erop" herkent. De sensor plakt dus een valse gas-echo achter elke echte remactie.

De diepere oorzaak

Een versnellingsmeter kan hellen niet van versnellen onderscheiden

Tot hier ging het over trilling. Maar er zit een probleem onder dat geen enkel filter oplost, en dat is fundamenteler: een versnellingsmeter meet de som van zwaartekracht en beweging, en kan die twee niet uit elkaar houden. Kantelt het toestel een paar graden, of loopt de weg omhoog, dan lekt er een stuk zwaartekracht de langsrichting in. Dat ziet er precies zo uit als gas geven.

Kanteling van toestel of wegdek: 3,0°

–schijnversnelling die dit oplevert

–als deel van een normale remactie

–komt overeen met een weghelling van

–

Een normale remactie in het verkeer zit rond de 2,8 m/s². Drie graden scheefstand levert al 0,51 m/s² op — bijna een vijfde daarvan, uit niets anders dan geometrie. En anders dan trilling middelt dit niet uit: het is een systematische fout die net zo lang blijft staan als de helling duurt.

Dit is ook waarom "de zwaartekracht is er al uit" minder geruststellend is dan het klinkt. Apple's userAcceleration levert een signaal waar de zwaartekracht uit gehaald is — maar dat is geen meting, het is een schatting. Het systeem leidt de stand van het toestel af uit gyroscoop en versnellingsmeter samen, en trekt de zwaartekracht er dan uit. In een schuddend voertuig is precies die standschatting het eerste wat degradeert. Je krijgt dus een schone lijn te zien die op een gok gebaseerd is, zonder dat er iets in het signaal verraadt hoe goed die gok was.

Bij elkaar verklaart dit waarom dit geen randgeval is maar de normale toestand. Op een dashboard is tijdens het rijden meer dan 2 g aan trilling gemeten, terwijl de remactie die je eruit wilt lezen rond 0,28 g ligt. Het stoorsignaal is dus groter dan het signaal — nog vóór er een graad scheefstand bij komt.

Wat het kost

Een leerpunt dat nooit gebeurd is

Dit blijft abstract tot je ziet wat er aan de andere kant uit rolt. In de rit-analyse waar dit boven water kwam, kreeg één rotonde deze beoordeling:

"Hard remmen bij schuine stand — 0,56 g"

Rem-cijfer voor deze bocht: 45 van de 100. Advies: eerder en geleidelijker afbouwen.

Het snelheidsverloop van diezelfde bocht laat iets heel anders zien: van 73 naar 38 km/u, geleidelijk, over meerdere seconden. De werkelijke zwaarste vertraging was −0,15 g — een derde van wat er gemeld werd, en volstrekt normaal. De rijder had niets fout gedaan. Het leerpunt was een meetartefact, en het stond wel netjes met twee decimalen in het rapport.

Dat is de echte schade van dit soort ruis. Niet dat een getal ernaast zit, maar dat het getal een oordeel draagt. Een gebruiker die zo'n advies vertrouwt, gaat zijn rijstijl aanpassen op basis van iets wat nooit gebeurd is. Toen dezelfde analyse op het snelheidsverloop werd overgezet, verdwenen de straffen — en het rem-cijfer over de hele rit ging van 95 naar 100. Er was nooit iets mis met het remmen.

De les die verder gaat dan deze app. Toen die straffen verdwenen, was de eerste reflex: heb ik nu te veel weggefilterd? Dat is de goede vraag, en het antwoord moet uit de ruwe data komen, niet uit een gevoel. Hier kon het: het snelheidsverloop liet zien dat er geen harde remactie geweest wás. Kun je dat niet nagaan, dan weet je niet of je ruis hebt weggehaald of je signaal — en dan is de fix net zo blind als de fout.

Zelf nakijken

Hoe betrouwbaar is jouw meting?

Drie getallen zeggen vrijwel alles over een rit-opname. Vul in wat je logs laten zien; je krijgt een score met de interpretatie erbij.

Bruikbare satellietfixes: 100%

Ruis op het sensorspoor: 0,034 g

Wissels rem ↔ gas per minuut: 29

–

Dit is niet één ongelukkige app. Google Research testte in 2022 precies deze vraag op grote schaal: hoe goed herken je een harde remactie uit telefoonsensoren? Een detector op basis van de versnellingsmeter haalde een score van 0,005. Dezelfde detector op basis van GPS-snelheid haalde 0,221 — vierenveertig keer beter, op exact dezelfde ritten. De onderzoekers schreven het toe aan "grote hoeveelheden telefoonbeweging die niets met remmen te maken heeft". Dat is, in één zin, alles wat hierboven staat.

De drempels volgen de praktijk: onder de 0,05 g ruis is een sensorspoor bruikbaar als aanvulling, daarboven domineert de trilling. Meer dan tien wissels per minuut betekent vrijwel altijd dat je trilling telt in plaats van rijgedrag. En zonder satellietdekking valt de eerlijke tweede bron helemaal weg — dán heb je alleen nog de sensor, met alles wat daarbij hoort.

Het recept

Welke bron voor welke vraag

Er is geen beste sensor; er is een beste sensor per grootheid. De vuistregel die hieruit volgt is oud en heet in de literatuur een complementair filter: laat de trage maar onbevooroordeelde bron de langzame component dragen, en gebruik de snelle maar driftende bron alleen voor het snelle detail. Wie dat omdraait — snelle bron als basis, trage bron als correctie — bouwt precies de fout die hierboven staat.

Wat je wilt weten	Neem dit	Waarom
Remt of accelereert hij?	GPS-snelheid, afgeleid	Traag, maar kent geen trilling. Een remactie duurt seconden — daar is één meting per seconde ruim genoeg voor.
Hoe hard remt hij?	GPS-snelheid, afgeleid	De piek uit de sensor is bijna altijd een trillingspiek. Het snelheidsverloop liegt hier niet.
Schuine stand / bochtkracht	Snelheid × draaisnelheid uit de gyroscoop	Werkt ongeacht hoe het toestel gemonteerd staat, en heeft geen kalibratiestap nodig.
Klap, schok, val	Ruwe versnellingsmeter	Precies waar hij goed in is: kortdurende, heftige gebeurtenissen die de GPS volledig mist.
Trillingsniveau zelf	Ruwe versnellingsmeter	Wat eerst ruis was, is hier het signaal — bruikbaar als maat voor wegdek en montage.
Positie en route	GPS, met koersvalidatie	Een gyroscoop die "bocht" zegt terwijl de koers nauwelijks draait, meet een hobbel.

Drie dingen die je in je eigen app kunt doen

Gooi het sensorspoor niet weg — sla het apart op. Wat als meetgrootheid onbruikbaar is, is als meetkwaliteitsindicator juist waardevol. Het verschil tussen de twee bronnen vertelt je per rit hoe hard het schudde.
Splits de kanalen bij de opname, niet bij de analyse. Bewaar de trage en de snelle component los van elkaar. Doe je dat pas achteraf, dan zit je vast aan een optelsom die je niet meer uit elkaar krijgt.
Zet een ondergrens op je conclusies. Onder een bepaald ruisniveau mag een oordeel gewoon niet gegeven worden. Liever "deze rit was te onrustig om iets over te zeggen" dan een verzonnen leerpunt met twee decimalen.

Eerlijke grenzen

Waar dit verhaal ophoudt

GPS is niet altijd de betere bron. In een tunnel, tussen hoge gebouwen of onder dicht bladerdek valt hij weg, en dan heb je alleen nog de sensor. Het punt is niet "gebruik altijd GPS", het is "weet welke bron welke vraag beantwoordt".
Eén meting per seconde mist korte pieken. Een noodstop van driekwart seconde wordt door de GPS-route afgevlakt. Voor veiligheidsdetectie hoort de ruwe sensor er dus wél bij — met een drempel die hoog genoeg ligt om boven de trilling uit te komen.
De simulatie hierboven is een model, geen meting. Hij is geijkt op één opstelling — een stevig gemonteerde telefoon op één type voertuig — en reproduceert dáárvan de gemeten waarden. Een losse telefoon in een jaszak gedraagt zich anders, en meestal slechter.
De montage doet meer dan het filter. Een starre mount geeft schoner richtingsdetail maar geeft ook alle trilling ongedempt door. Een gedempte mount maakt het sensorspoor bruikbaarder en beschermt bovendien de camera-stabilisatie van het toestel.
Ruis is hier niet de boosdoener, en dat is een belangrijk verschil. De eigen ruisvloer van een telefoonsensor is klein genoeg om weg te middelen. Wat overblijft is systematische fout: trillingsamplitude en scheefstand. Die twee laten zich niet uitmiddelen, hoeveel monsters je ook neemt.

Bronnen

Waar de getallen vandaan komen

Trillingsniveaus in voertuigen (dashboard >2 g rijdend, spectrumpieken rond 5 Hz op gewone wegen, 5 en 64–66 Hz op de snelweg): gemeten met MEMS-accelerometers, PMC10223881.
Normale remvertraging (−2,78 m/s² gemiddeld in normaal verkeer, noodstops tot −8,86 m/s²): PMC10058401.
Versnellingsmeter versus GPS-snelheid voor harde-remdetectie (0,005 tegen 0,221 PR-AUC, factor 44): Google Research, arXiv 2202.01934. De auteurs zijn ook eerlijk over de keerzijde: GPS-snelheid heeft een lage meetfrequentie en verliest nauwkeurigheid in stedelijk gebied.
Zwaartekracht en beweging zijn niet te scheiden door de sensor zelf, en userAcceleration is een fusieschatting uit gyroscoop plus versnellingsmeter: Apple, CMDeviceMotion. Over de snelheidsmeting waarschuwt Apple expliciet dat die "alleen ter informatie" is: CLLocation.speed.
GPS-snelheid uit dopplerverschuiving is ongeveer honderd keer nauwkeuriger dan uit positieverschil: Inside GNSS. Gemeten op Android-toestellen in een rijdend voertuig: 0,11 tot 0,38 m/s, sterk toestelafhankelijk (ISPRS 2022).
Complementair filter — de trage bron draagt de lange termijn, de snelle bron het detail: Sensors 21(6):1937.

Wat hier bewust níét staat. Er circuleren percentages over valse remmeldingen bij verzekeringstelematica; die zijn niet terug te voeren op een controleerbare meting en staan er daarom niet in. Hetzelfde geldt voor de precieze vertraging van de snelheidsmeting op een iPhone en voor de vraag of die meting op dopplerverschuiving of op positieverschil gebaseerd is — Apple documenteert het niet, en gissen helpt niemand.