Тестирование мониторов сердечного ритма с возможностью подключения датчика бега

Опубликовано: Журнал №51

В журнале «Лыжный спорт» №46 за 2009 год была опубликована статья «Тестирование мониторов сердечного ритма с возможностью GPS». В ней шёл рассказ об универсальных, но достаточно дорогих приборах (GARMIN FR405, GlobalSat GH-625M, POLAR RS800cx, SUUNTO t6c, TIMEX 5J985). В данной же статье будет сделан обзор мониторов сердечного ритма (МСР) средней ценовой категории с возможностью подключения датчика бега (шагомера). Отсутствие GPS снижает стоимость прибора (комплекта), но в то же время уменьшает функционал. Можно ли обойтись в беговых тренировках без GPS и какие преимущества дают современные шагомеры? Всё это будет рассмотрено в рамках этой статьи.

Про пульсометрию уже написано много статей, поэтому эту тему в рамках данного материала развивать не будем. Сделаем упор больше на сами МСР и их беговые датчики. Для испытаний нам были предложены: Garmin FR60 + Footpod, Polar RS300x + S1, Suunto t4 + Footpod. Кроме того, отдельно был опробован датчик Polar S3.

Шагомеры

Ещё в древности люди стали задумываться об измерении расстояний. Сначала измерения выполнялись шагами или ступнями. А с развитием военных и спортивных технологий стали предъявляться более жёсткие требования к быстроте и точности измерений. Поэтому стали появляться специальные устройства. Вскоре появились первые шагомеры. Говорят, что первый такой прибор изобрёл в XIX веке третий президент США Томас Джефферсон. 
В нашей стране многие годы выпускалось несколько моделей шагомеров. Сначала они были механическими (на основе часов). Позже появились электро-механические, а затем полностью электронные. Отечественная промышленность выпускала шагомеры под маркой «Заря». В середине 1968 года пензенский завод начал выпускать совершенно новое для себя изделие. Сначала выпускались шагомеры со стрелочной индикацией на 1000 и 10000 шагов, а позже с цифровой.
Современный шагомер представляет собой электронный прибор-счётчик, внутри которого размещены несколько акселерометров. В беговых датчиках, описываемых в данной статье, также присутствуют акселерометры. Акселерометр — это прибор, который реагирует на изменение собственного положения в пространстве, ориентируясь на полученное ускорение. 
Прогресс идёт. Теперь даже в некоторых мобильных телефонах есть шагомер. Всегда интересно узнать, сколько шагов мы делаем за сутки, за неделю. Если у вас есть электронный шагомер, то это легко сделать. 

Говорят, что человеку надо делать около 10000 шагов в день, чтобы поддерживать себя в форме. Ради интереса я несколько недель ходил с телефоном с включённой шагомерной программой. Оказывается, что в некоторые дни я делал не более 1000 шагов, а часть дней оказалась для меня компенсирующей (15-25 тыс. шагов). Получается, что даже человеку-физкультурнику не очень просто выполнить десятитысячную норму при сидячей работе. Кстати, ходьба — это не только собственное здоровье, но и забота о здоровье других. Перемещаясь на велосипеде или пешком, мы заодно снижаем выбросы вредных веществ. И даже телефонная программа это учитывает. Но это не совсем по теме статьи. Просто хотел подчеркнуть, что современный уровень техники позволяет делать многие измерительные приборы компактными и интересными для пользователя. Теперь не обязательно каждый раз заводить пружину у шагомера или помогать ему свободно раскачиваться у себя на поясе. Сейчас шагомер можно спрятать даже в подошву обуви или имплантировать в организм.
Если раньше шагомер использовался только для подсчёта шагов, то современный датчик бега способен не только с достаточно высокой точностью определять число шагов, но ещё и их длину, частоту, темп, текущую, среднюю и максимальную скорости передвижения человека.

Как же он работает?

Пока готовил статью, мне на глаза попалась стостраничная исследовательская работа Ричарда Нельсона «A study to Determine the Biomechanics of running in skilled Trackmen» (1970), в которой математически просчитан бег человека. Наверняка по этой теме было проведено множество других исследований, в том числе и отечественными специалистами. Но первым массовым продуктом, подключаемым к МСР, стал датчик S1 финской фирмы Polar. Если посмотреть описание датчика S1, то производитель пишет об обработке информации с частотой более 1 кГц. То есть более 1000 раз в секунду анализируются ускорения датчика, создаваемые ногой при движении. Шаг разбивается на несколько двигательных фаз. У каждой фазы есть свои характерные точки (знакопеременные ускорения).  

По специальному алгоритму идёт пересчёт значений ускорения, и с учётом времени и корректирующего коэффициента определяются длина шага, расстояние, темп и частота шагов. Хочется отметить, что диапазон измеряемой скорости достаточно узок, но для тренировочных и стайерских забегов вполне достаточен.  
Область применения и точность можно расширить, однако это потребует дополнительных вычислительных мощностей и энергии. Что касается точности измерений, то после калибровки можно достигнуть точности, не уступающей GPS, но это только на равнине и однородном покрытии. Следует понимать, что этот датчик предназначен только для бега. Для лыж, санок и коньков его никак не откалибруешь. При беге по рельефу точность также снижается, и тратить время на калибровку в этом случае не стоит. Но в любом случае, с таким датчиком бегать гораздо интереснее, так как у нас всегда будет несколько полезных цифр.

Производители, как правило, обижаются, когда такой датчик бега называют просто шагомером. Это уже высокотехнологичный беговой датчик скорости. Ведь аналогичная технология используется в авиа- и автостроении, в робототехнике и в других областях техники.

Описание тестируемых приборов 

  GARMIN FR60

Пожалуй, это один из самых интересных приборов на рынке в данном классе. Мы привыкли видеть устройства компании Garmin обязательно со встроенным GPS.  
Даже наименование Garmin часто ассоциируется с GPS-навигатором. Но в данной модели GPS отсутствует. В настоящий момент это младший прибор из серии Forerunner. Он пришёл на смену FR50.
Чем же привлекательна данная модель? При относительно низкой стоимости FR60 обладает большими функциональными возможностями, удобством в работе и хорошим качеством изготовления. Кроме того, данная модель предлагается в нескольких комплектациях и расцветках.
Garmin постоянно обновляет свои приборы и программное обеспечение. Так, начиная с 2010 года, FR60 стал комплектоваться новым датчиком пульса на тканевой основе. А ещё раньше был предложен самый маленький и лёгкий (~10 г) беговой датчик, который можно даже поместить под стельку специальной обуви. Кроме того, данный прибор записывает параметры по времени (через 5 секунд), как свои старшие братья. Такой возможности больше нет ни в одном из других сравниваемых приборов. Ну и, конечно, фирменная функция — «виртуальный партнёр». Кроме того, к прибору можно подключать устройства, совместимые со стандартом ANT+, включая весы Tanita BC 1000. Полученная актуальная информация о весе потом автоматически передаётся на компьютер вместе с файлами тренировок.
Что касается дисплея, то он легко читается и настраивается. Одновременно можно увидеть три строки с параметрами. Кнопки и управление также сделаны удобно.
Обмен данными с компьютером происходит через беспроводной канал связи. Фирменный USB брелок есть в комплекте. Свои файлы можно посмотреть как в программе TrainingCenter, так и в Интернете на сайте www.connect. garmin.com. Высокая скорость передачи данных и надёжный канал связи позволили производителю сделать доступной для пользователя функцию обновления прошивки. В подобных устройствах раньше такое не встречалось.

POLAR RS300X

Фирма Polar традиционно позиционирует себя на рынке спортивных компьютеров на высшем уровне. Это так и есть. Данная модель уже несколько лет присутствует на рынке. Она пользуется спросом у спортсменов разного уровня подготовки. К сожалению, RS300x работает только с беговым датчиком первого поколения. S1 — самый большой, тяжёлый (76 г) и прожорливый датчик среди тестируемых. Что касается точности измерений, то он практически не уступает современным аналогам. Кроме того, у S1 есть альтернатива — GPS датчик G1. Подключение велосипедного датчика не предусмотрено. Поэтому эта модель больше всего интересна бегунам и лыжникам. 
В RS300x, что традиционно для Polar'овских продуктов, есть встроенный fit.test, который позволяет оценивать свой уровень подготовки в величинах, близких к МПК. Интерфейс МСР аналогичен старшим моделям серии RS, то есть имеет настраиваемые трёхрядные дисплеи и удобное управление. Кнопки достаточно жёсткие, самопроизвольно крайне редко нажимаются. Но на всякий случай предусмотрена их блокировка.

Прибор может хранить в памяти до 16 файлов. Что касается записи параметров по времени, то тут её нет. Есть возможность передачи данных на компьютер, точнее на сайт www.polarpersonaltrainer.com, но для этого надо будет дополнительно приобрести USB аксессуар FlowLink. Чтобы переслать информацию на сайт, надо установить драйвер устройства, зарегистрироваться, а потом положить RS300x на площадку FlowLink'а. Связь организуется беззвучно. После загрузки данных в календаре появятся ваши тренировки.

SUUNTO t4c(d)

t4 — это модификация популярной модели t3. Отличие t4 от t3 — наличие встроенного «тренера» (Suunto Coach). Suunto совместно с компанией Firstbeat добавила в прибор алгоритм, способный анализировать текущее состояние атлета и давать рекомендации по продолжительности и интенсивности тренировки.  
Если в модели t3 просто задаётся уровень тренированности спортсмена и в зависимости от пожеланий можно выставить интенсивность текущей тренировки (МСР сам даст рекомендации по продолжительности, см. табл. 1), то в t4 вдобавок даются ежедневные рекомендации по текущей интенсивности тренировки в зависимости от состояния сердечной деятельности. Suunto Coach предлагает восемь вариантов интенсивности, включая дни отдыха. Даже если изначально в настройках был указан неправильный уровень подготовки пользователя (Activity class), то через некоторое время этот уровень автоматически будет откорректирован.
Вариант «d» отличается от «c» наличием в комплекте двухдиапазонного датчика пульса Dual Comfort Belt. Это позволяет использовать один датчик с пульсометром и с оборудованием, работающим на частоте 5кГц (например, в тренажёрном зале).
Что касается управления прибором и представления информации, то от пользователя требуется определённое привыкание. Производитель выводит на экран подсказки, но они малозаметные. Это осложняет процесс обучения и пользование МСР во время интенсивной тренировки. На экране три основные строки. Нижний параметр можно менять одной кнопкой даже во время тренировки. Кнопки удобные и чувствительные. Чтобы исключить самопроизвольное срабатывание, можно их заблокировать.
Есть журнал тренировки, но запись параметров по времени отсутствует. Фиксируются только значения на отсечках. Данные с прибора при помощи USB аксессуара Movestick (самое компактное устройство для передачи данных из представленных) легко перекинуть на сайт www.moves-count.com для последующего  анализа и формирования дневника.
Отличительной чертой приборов Suunto является как большой выбор внешнего оформления самих приборов, датчиков, так и типов ремешков. Причём из года в год появляются новые дизайны. В настоящее время t4 выпускается в двух вариантах, а беговой датчик — в трёх (чёрный, жёлтый, красный). К этому прибору дополнительно можно подключить GPS-датчик и велодатчики, что делает его достаточно универсальным.
И ещё о новинках от Suunto. Как стало известно, в 2011 году на рынке появятся обновлённые Movestick и Foot Pod. Оба эти устройства будут иметь меньший вес, размер (об этом говорит приставка Nano) и более привлекательную стоимость. Можно только предположить, что Foot Pod Nano будет чем-то напоминать датчик бега Garmin. А Movestick Nano станет напоминать самый компактный флэш-накопитель.

*   *   *

*   *   *

Таблица 2. Основные характеристики МСР

*   *   *

Таблица 3. Основные характеристики беговых датчиков

Тестирование беговых датчиков

Основные технические данные беговых датчиков приведены в табл. 3.
Для анализа повторяемости результатов был выбран асфальтированный круг на открытом пространстве, с пологим (до 3 %) подъёмом и аналогичным спуском, а также с равнинным участком. Длина тестового круга была многократно измерена при помощи GPS и составляла в среднем 710-720м. Беговые датчики надевались на обувь, по два на каждую ногу. Сначала расположение было таким: правая нога — Polar S1, Suunto левая нога —  Polar S3, Garmin. На третьем тесте датчики были перевешены с одной ноги на другую. Замеры проводились при температуре воздуха около 20 0С, что соответствует диапазону наивысшей точности для беговых датчиков. Калибровочный коэффициент всё время оставался постоянным. Значение было  выставлено по умолчанию. Результаты замеров приведены в табл. 4.
Из табл. 4 видно, что повторяемость значений присутствует. Но также видны некоторые изменения в зависимости от расположения датчика на обуви и направления бега. Но в целом показания достаточно ровные и точные, даже невзирая на имитацию рваного темпа на третьем круге третьего теста.

Сравнение реакции МСР на изменение пульса

Для сравнения скорости реакции пульсометра на изменение пульса было проведено несколько одновременных замеров. В качестве эталона использовались показания Polar RS800cx, как прибора более высокого класса. Из табл. 5 видно, что приборы практически всегда идут в ногу. Только однажды RS300x при повышении нагрузки чуть «задумался».

*   *   *

Таблица 4. Тестирование беговых датчиков

*  *   *

Таблица 5. Показываемые значения пульса, уд./мин., при одновременной работе приборов

*   *   *

Таблица 6. Общие данные и стоимость

Выводы и заключение

Из представленных приборов лидером по функционалу и стоимости является Garmin FR60. Хочется напомнить, что это единственный МСР с возможностью записи параметров по времени, а не просто отсечек. Кроме того, он имеет в своём арсенале: обновлённый датчик пульса и самый компактный беговой датчик, возможность подключения велодатчиков и беспроводную передачу данных на компьютер (причём уже в комплекте).
Suunto t4c(d) также надо отметить. Эта финская компания сделала универсальный прибор. Возможность подключения дополнительных датчиков (велосипедных и GPS), наличие уникальных функций контроля за нагрузкой, множество оформлений корпуса делает его интересным для многих.
А вот Polar RS300x как компьютер для бегуна разочаровал из-за возможности подключения только датчика бега первого поколения S1 (хотя Polar выпускает достаточно современный S3). Как показали тесты, S1 не очень удобно использовать во время быстрого бега или на соревнованиях из-за большого размера и веса. В качестве универсального прибора RS300x также не годится, так как не поддерживает велосипедные датчики. А датчик GPS G1 ограничен своим применением. Данная модель может заинтересовать потребителя простым управлением, наличием функций диагностики сердечной деятельности, определением рекомендуемой пульсовой зоны для тренировки. Думаю, что в ближайшее время Polar что-нибудь выпустит на рынок, чтобы остаться на высоком уровне.
Что касается замеров скорости и дистанции беговыми датчиками, то эти приборы достаточно точны (в классическом применении) и привлекательны своей более низкой стоимостью и энергопотреблением, чем GPS. Кроме того, они работают в помещении. Следует помнить, что на результаты замеров влияет множество факторов. И встроенная калибровка тут не спасёт. Калибровать прибор имеет смысл только при беге на стадионе или когда данные замеров серьёзно различаются от фактических. Если во время тренировки вы практикуете разные упражнения (высокое поднимание бедра, захлёст голени, прыжки, бег с крутого склона и подобные) или бегаете в разной обуви, то всё это скажется на результате измерений.
Общие данные и стоимость приборов приведены в табл. 6.
Ознакомившись с представленными выше таблицами и текстом, каждый сможет выбрать для себя нужный прибор. Обратите внимание, что в табл. 6 указаны рекомендуемые стоимости для российского рынка. В большинстве случаев купить можно дешевле.
Что касается программ и сайтов для обработки информации с МСР, то подробный обзор можно будет найти в одной из следующих статей об электронных помощниках.
Желаю верного выбора!

Май — ноябрь 2010г.