專訪 Apple Watch 團隊:GPS 不起眼,但幾乎決定一切


Apple Watch Ultra GPS

圖、文/愛范兒授權轉載

如果不是一個關心戶外運動的人,你很難了解 GPS 在一支手錶中的重要性。

2014 年末,我在一家運動 app 公司負責營運工作,經常收到來自使用者的抱怨:「我竟然會橫穿湖面?」「我的軌跡比周杰倫還會飄?」「明明跑了 21 公里,憑什麼吞我 1 公里,給我吐出來!」

這並不是軟體算法差勁,因為問題出在定位上,尤其是有部分手機通過 LBS 基地台定位,而非更為精確的 GPS 定位。

Apple Watch Ultra GPS

使用 LBS 基地台定位的手機,只要在訊號覆蓋的區域內,電信商就能透過三角定位確定你的位置。

但是走到訊號區域外呢?就出現了「人在海上跑」的飄移軌跡。

相比之下 GPS 覆蓋訊號更廣泛,只需搜索到 4 顆衛星,就能實現約 10 公尺的精準定位。手機結合 GPS 和基地台雙重定位,算法能呈現出更精準的軌跡。

Apple Watch Ultra GPS

兩年後,Apple Watch Series 2 第一次把 GPS 綁在了使用者手腕上。

這一代起,出門運動不帶手機進入了使用者的生活。經過七年的時間, Apple Watch 也不再是一款簡單的運動智慧型手錶,GPS 作用的場景也從運動延伸到了生活的各個層面。

GPS,和每個特色都有關係

當蘋果產品行銷總監 Eric Jue 向我介紹起 Apple Watch 上的 GPS 時,他說:

如今 Apple Watch 上的 GPS 攸關著你一整天的訊息,甚至包括挽救生命。

比如你一打開手錶,就能看到今日的天氣狀況;走到對應的位置,日曆就會提醒你相關的備忘錄訊息。

還有觸發跌倒或車禍偵測功能時,Appel Watch 會第一時間調用你的精確位置;還有在開發者的部分,GPS 也帶來了很多好玩的體驗。

回憶 Apple Watch 的進化歷程, GPS 一直小步慢跑但又很必要。

儘管 Series 2 中首次整合了 GPS,但它只是單模嵌入的設計,在高樓密集的街道上仍然存在定位不準確的問題。所以,2017 年蘋果在 Series 3 上整合了 GLONASS、Galileo 和 QZSS 多星定位系統,讓定位速度和準確度有所提升。

不過採用多星定位是一種妥協,多星意味著這塊手錶上的電老虎更貪婪,耗電更快。

Apple Watch Ultra GPS

在過去,有不少全程馬拉松選手佩戴 Series 3 記錄跑步運動時,跑到第四小時左右,人還未到達終點,Apple Watch 就電量耗盡,無法繼續記錄數據了。

多星的必要在於,當你走在 CBD 密布的街道或是樹蔭遮擋的城中公園,Apple Watch 可以搜尋更多的衛星訊號,從而加快搜尋衛星的成功速度。同時融合不同衛星的定位,也能剔除掉一些不合常理的訊號。

至此, Apple Watch 的定位系統打好了底層基礎。

Apple Watch Ultra GPS

從 Series 4 到 Series 7 ,蘋果不再往 GPS 的硬體上堆料,而是從演算法下手,融合傳感器在健康領域發光發熱。

比如心率監側,它跟 GPS 沒有直接相關,但往往配合 GPS 技術一起使用。

通過 GPS 監測使用者的位置、路線和距離,結合心率監測功能,Apple Watch 可以判斷使用者的運動狀態。在高強度運動時,如果使用者的心率超過預設閾值,Apple Watch 會發出警告訊息,提醒使用者避免過度運動或過度疲勞。

「跌倒偵測」與「碰撞偵測」則是挽救生命的關鍵一步,就是依靠 GPS 訊號發射的座標訊息。

而且讓我印象深刻的是碰撞偵測。

去年我們用卡丁車撞擊測試了這一功能,在實驗結束回程的 1 小時裡,Apple Watch 依然持續監測被撞者的位置,並不斷向緊急聯繫人發送坐標訊號。

Eric Jue 對我說:

GPS 之所以能貫穿在 Apple Watch 的各項體驗中,最主要的原因在於我們會將硬件配置與軟件體驗無縫融合。

無論是查看天氣、設定提醒,還是求救坐標,Apple Watch 都離不開 GPS 的支援。而在 Apple Watch Ultra 面對更苛刻的戶外和更專業的運動,GPS 的核心價值更加凸顯。

強化,應對極限

去年 9 月,蘋果拿出第一個真正強化 GPS 的智慧型手錶—— Apple Watch Ultra,而這種強化也是軟硬兼顧。

Apple Watch Ultra GPS

硬體方面,Ultra 部署了雙頻 GPS。

最早應用於智慧型終端的 GPS 有兩個頻率:L1 用於公共用途,L2 用於軍事用途。

後來出現的 L5 頻段是為了航空安全而開發的,也是目前最先進的民用信號。相比 L1 它更能抵抗多徑效應這種透過電波所產生的干擾。

Apple Watch Ultra GPS

用 L5 頻段的優勢,Apple Watch Ultra 可以在更極限的戶外環境中,獲得快速且準確的定位。

以可用的衛星數量來算,全球目前已經有 70 多個軌道衛星可供 Apple Watch Ultra 定位使用。

Apple Watch Ultra GPS

這也使得介紹到 Apple Watch Ultra 在 GPS 有何升級時,蘋果的定位技術總監 Rob Mayor 表現出十足的信心。

越是挑戰比較大環境,越能凸顯 Apple Watch Ultra 定位能力。

在我的實際體驗裡,感受最明顯的經歷是在去年 10 月。

戴著 Apple Watch Ultra 徒步滇西進入梅里雪山,每天行進路線環境複雜,有森林茂密的山林,也有荒涼得只有碎石的無人之境。

四天的行程幾乎一路無訊號,但 Apple Watch Ultra 上每日記錄的軌跡精細,甚至能看到我在休息點亂竄的樣子。

定位快且精準的另一面,是軟體上的調校。

Apple Watch Ultra 可以把 GPS 訊號暫存在設備上面,而且維持長達一周的時間。這樣一來就可以達到非常快速的定位。因為它已經暫存在設備上面,所以跳過了接收、解碼衛星訊號的複雜過程。

Rob Mayor 說,Apple Watch Ultra 還繼承了 iPhone 上的定位訊號融合的方式,結合 Wi-Fi、動網路等多訊號號源提高它的準確性。

像是在 GPS 訊號無法進入的室內,或者從室內走向室外的變化環境裡,暫存的定位訊息也能減少 GPS 訓號突然中斷,對記錄軌跡的影響。

Apple Watch Ultra GPS

為了讓軌跡更精準,蘋果研究了運動融合的算法。

Rob Mayor 解釋道:

利用慣性傳感器可以偵測使用者的行動動態,判斷出他是在步行、跑步、騎行還是游泳。然後將這些運動模式與 GPS 訊息進行融合,以進一步微調健身數據和定位準確度。

不同的運動,運動融合的算法也有不同,Rob Mayor 用跑步與游泳兩項運動做了舉例。

專業的跑者會在意雙臂的擺動是否會影響 GPS 訊號,進而影響跑步軌跡和姿勢測量的準確性,而蘋果 的 Apple Wartch Ultra 會在識別跑步姿勢後,用相應的算法微調記錄數據。

Apple Watch Ultra GPS

游泳記錄又是另一種方式。

雖然水下沒有 GPS 訊號,但大多人戶外游泳時會選擇自由式,自由式的姿勢裡,手臂會有一半時間浮在水面。

只要 Apple Watch 識別出你的游泳動作,一旦手錶在水面上,就會搜尋衛星並跟蹤,即時定位。

Apple Watch Ultra GPS

對戶外玩家來說,更精準的定位能帶來極強的信心。

一方面是軌跡與付出保持一致,無論訓練還是比賽都能得到最真實的反饋。另一方面是心裡能有最後的保障,有如遇危險還能自救。

Apple Watch Ultra GPS

Apple Watch Ultra 推出的同時,還改版了指南針應用,並增加了回溯功能。

回溯功能可以記錄使用者走過的路線,返程時回程的時候指引尋回原路。特別是在沒有訊號的情況下,GPS 會自動打開後台記錄。即便用戶忘記手動開啟,也可以跟著自動記錄的路線找回原路,確保安全下山。

上個月在竹林迷路的我,正是跟著回溯找回路線的使用者之一。

Apple Watch Ultra GPS

對付這些更極限的場景,GPS 成了必不可少的核心需求。

採訪的最後,Rob Mayor 說:

其實我們很早就開始了 GPS 技術的研究,每一代的 Apple Watch 中都有針對這一功能的創新。能推出 Apple Watch Ultra 這樣一個定位能力是核心的產品,正是得力於我們往年累積的經驗和技術研究的創新。

的確,蘋果一直是家不求速度的公司,就如庫克在推出初代 Apple Watch 後所說:

我們不是推出 MP3 播放器的第一家公司,不是推出平板電腦的第一家公司,也不是推出智慧型手機的第一家公司。但我們推出了第一款當代智慧型手機,也將推出第一款當代智慧型手錶。

Apple Watch Ultra 自然不是第一個戶外運動智慧型手錶,也不是第一個個部署雙頻 GPS 的智慧型手錶。然而它留住了蘋果骨子裡的健康 DNA,也突破了智慧型手錶難有的極限屬性。

而這種繼承與突破,離不開 GPS 作為底層支援的一切關聯。

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