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06-17
如果你不是一个关注户外运动的人，你很难理解GPS在手表中的重要性。
年底，我在一家体育应用公司负责运营，经常收到用户的抱怨：“我居然能过湖？” “我的轨迹比周杰伦的轨迹更飘忽不定？” “明明跑了21公里，为什么要吞下去呢？” “我还有1公里，吐槽！”并不是软件算法不好，问题出在定位上——有些手机使用LBS基站定位，而不是更精确的GPS。
对于使用LBS基站定位的手机来说，只要信号塔覆盖的区域有信号塔覆盖，运营商就可以通过三角测量确定你的位置。
走出信号区怎么办？出现“人在海上奔跑”的漂流轨迹。
相比之下，GPS信号覆盖范围更广，只需要搜索4颗卫星即可实现定位，精度在10米左右。
手机结合了GPS和基站双重定位，算法可以呈现更精准的轨迹。
▲ Apple Watch Series 8 和 Apple Watch Ultra 两年后，Apple Watch Series 2 首次将 GPS 绑在用户的手腕上。
从这一代开始，不带手机出去锻炼已经进入了用户的生活。
经过七年的迭代，Apple Watch不再是一款简单的运动智能手表，GPS功能也从运动延伸到生活的方方面面。
GPS，关乎一切 当苹果产品营销总监 Eric Jue 向我介绍 Apple Watch 上的 GPS 时，他说：如今，Apple Watch 上的 GPS 关系到你一整天的信息，甚至可以拯救生命。
比如，一打开手表，就可以看到今天的天气状况；当您到达相应地点时，日历会提醒您相关的备忘录信息。
此外，当触发跌倒或车祸检测时，Apple Watch 会立即呼叫您的精确位置；而在开发者端口中，GPS也带来了很多好玩的体验。
回顾 Apple Watch 的演变，GPS 一直是缓慢但必要的一步。
虽然Series 2首次集成了GPS，但只是单模嵌入式设计，在建筑物密集的街道上仍然存在定位不准确的问题。
因此，2017年，苹果在Series 3上集成了GLONASS、Galileo和QZSS多星定位系统，以提高定位速度和精度。
然而，使用多星定位是一种折衷方案。
多星意味着这款手表上的电老虎更加贪婪。
▲ 图片来自unsplash。
当许多全程马拉松跑者佩戴 Series 3 记录跑步锻炼时，在到达终点线之前的第四个小时左右，Apple Watch 电量耗尽，无法再记录数据。
多星的必要性在于，当你走在CBD人烟稠密的街道上或者绿树成荫的城市公园里时，Apple Watch可以搜索到更多的卫星信号，从而加快卫星搜索的成功率。
同时，融合不同卫星的定位也可以消除一些不合理的信号。
至此，Apple Watch 的定位系统底层基础已经奠定。
▲念爱范儿还分享了Apple Watch Series 3的使用体验。
从Series 4到Series 7，苹果不再堆砌GPS硬件，而是从算法入手，融合传感器，在健康领域大放异彩。
例如，心率监测与GPS没有直接关系，但它经常与GPS技术结合使用。
通过 GPS 监测用户的位置、路线和距离，结合心率监测，Apple Watch 可以确定用户的运动状态。
在高强度运动过程中，如果用户的心率超过预设阈值，Apple Watch 就会发出警告消息，提醒用户避免过度运动或过度疲劳。
还有跌倒检测和碰撞检测。
拯救生命的关键一步是依靠 GPS 信号传输的坐标信息。
令我印象深刻的是碰撞检测。
去年，我们通过卡丁车碰撞测试了此功能。
在实验结束的一小时回程中，Apple Watch 仍然监控被击中者的位置，并继续向紧急联系人发送坐标信息。
Eric Jue 告诉我：GPS 能够融入到每一次 Apple Watch 体验中的主要原因是我们将硬件配置和软件体验无缝集成。
无论是查看天气、设置提醒，还是寻求帮助，Apple Watch 都离不开 GPS。
面对Apple Watch Ultra更苛刻的户外、更专业的运动，GPS的核心价值就更加凸显。
强化，应对极端。
去年9月，苹果推出了首款真正增强GPS的智能手表——Apple Watch Ultra，而这种增强还包括软件和硬件两方面。
在硬件层面，Ultra部署了双频GPS。
最早应用于智能终端的GPS有两个频率：公共使用的L1和军用的L2。
后来出现的L5频段是为了航空安全而开发的，是目前最先进的民用信号。
与L1相比，它更能抵抗多径效应，并且编码速度更快。
利用L5频段的优势，Ultra可以在更加极端的户外环境下获得快速快速的定位。
它还支持中国的北斗定位系统。
从可用卫星数量来看，目前全球有超过70颗可用于Ultra定位的在轨卫星。
▲ Apple Watch Series8 还支持北斗定位。
这也让苹果定位技术总监 Rob Mayor 在介绍 Apple Watch Ultra 的 GPS 升级时表现出了十足的信心。
越是具有挑战性的环境，越能凸显Apple Watch Ultra的定位能力。
在我的实际经历中，最明显的经历是在去年10月份。
戴着Apple Watch Ultra，我们徒步走进了云南西部的梅里雪山。
我们每天行走的路线环境复杂，有茂密的森林，也有只有碎石的无人区。
四天的行程，一路上几乎没有信号，但Ultra每天记录的轨迹却非常详细，你甚至可以看到我在休息点跑来跑去。
快速准确定位的另一面是软件调试。
Apple Watch Ultra 可以在设备上缓存 GPS 信息并保留长达一周。
这样就可以实现非常快速的定位。
由于它已经缓存在设备上，因此跳过了接收和解码卫星信号的复杂过程。
Rob Mayor表示，Ultra还继承了iPhone上的定位信号融合方式，结合了Wi-Fi和蜂窝等多种信号源，提高了其准确性。
例如，在GPS信号无法到达的室内区域，或者从室内到室外的环境变化时，缓存的定位信息还可以减少GPS信号突然中断对记录轨迹的影响。
为了让轨迹更加精准，苹果研究了运动融合算法。
Rob Mayor解释说：惯性传感器可以用来检测用户的运动动态，并确定他是在步行、跑步、骑自行车还是游泳。
然后将这些运动模式与 GPS 信息融合，以进一步微调健身数据和位置准确性。
不同的运动项目有不同的运动融合算法。
罗布·马约尔以跑步和游泳为例。
专业跑步者会关心手臂的摆动是否会影响GPS信号，从而影响跑步轨迹和姿势测量的准确性。
苹果识别出跑步姿势后，会使用相应的算法对记录的数据进行微调。
游泳记录是另一种方式。
虽然水下没有GPS信号，但大多数人在户外游泳时都会选择自由泳。
在自由泳姿势中，他们的手臂有一半的时间会漂浮在水面上。
只要Apple Watch识别出你的游泳动作，一旦手表进入水面，它就会搜索星星并实时跟踪你的位置。
对于户外玩家来说，更精准的定位可以带来极大的信心。
一方面，轨迹和努力是一致的，无论是训练还是比赛，都能得到诚实的反馈。
另一方面，你的内心可以有最后的保护，遇到危险时可以自救。
Ultra推出的同时，指南针应用也进行了改造，增加了回溯功能。
回溯功能可以记录用户走过的路线，并在返回时实时引导找到原来的路径。
尤其是在没有信号的情况下，GPS会自动开启后台录音。
即使用户忘记手动开启，也可以按照自动记录的路线找到返回的路，确保安全下降。
我上个月在竹林里迷路了，也是采用回溯法寻找路线的用户之一。
为了应对这些更加极端的场景，GPS就成为了不可或缺的核心需求。
采访最后，Rob Mayor 表示：其实我们很早就开始研究 GPS 技术，每一代 Apple Watch 都有针对该功能的创新。
Ultra这个以定位能力为核心的产品的推出，是我们多年来在技术研究上积累的经验和创新的成果。
确实，苹果一直是一家不追求速度的公司。
正如库克在推出第一代 Apple Watch 后所说：我们不是第一家推出 MP3 播放器的公司，我们不是第一家推出平板电脑的公司，我们也不是第一家推出平板电脑的公司。
第一家智能手机公司。
但我们推出了第一款现代智能手机，我们还将推出第一款现代智能手表。
Apple Watch Ultra 当然不是第一款户外智能手表，也不是第一款部署双频 GPS 的手表。
但它保留了苹果的健康DNA，突破了智能手表中罕见的极限属性。
而这种传承和突破，离不开以GPS作为底层支撑的一切连接。
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