專訪 Apple Watch 團隊:GPS 不起眼,但幾乎決定一切
如果不是一個關注户外運動的人,你很難感知 GPS 在一塊手錶中的重要性。
2014 年末,我在一家運動 app 公司負責運營工作,經常收到來自用户的吐槽:「我竟然會橫穿湖面?」「我的軌跡比周杰倫還會漂?」「明明跑了 21 公里,憑什麼吞我 1 公里,給我吐出來!」
不是軟件算法差勁,問題出在定位上——一部分手機通過 LBS 基站定位,而非更為精確的 GPS。
使用 LBS 基站定位的手機,只要信號塔覆蓋的區域,運營商就能通過三角定位確定你的位置。
走到信號區域外呢?就出現了「人在海上跑」的漂移軌跡。
相比之下 GPS 覆蓋信號更廣泛,只需搜索到 4 顆衞星,就能實現約 10 米精度的定位。手機結合 GPS 和基站雙重定位,算法能呈現出更精準的軌跡。
▲ Apple Watch Series 8 與 Apple Watch Ultra
兩年後,Apple Watch Series 2 第一次把 GPS 綁在了用户手腕上。
這一代起,出門運動不帶手機進入了用户的生活。經過七年迭代, Apple Watch 不再是一款簡單的運動智能手錶,GPS 作用的場景也從運動延伸到了生活的方方面面。
GPS,關乎一切
當蘋果產品營銷總監 Eric Jue 向我介紹起 Apple Watch 上的 GPS,他説:
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信息。
還有觸發摔倒或車禍檢測時,Apple Watch 會第一時間調用你的精確位置;還有在開發者端口,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 中首次集成了 GPS,但它只是單模嵌入的設計,在樓宇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,讓定位速度和精度有所提升。
不過採用多星定位是一種妥協,多星意味着這塊手錶上的電老虎更貪婪。
▲ 圖片來自 unsplash
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 密佈的街道或是樹蔭遮擋的城中公園,Apple Watch 可以搜索更多的衞星信號,從而加快搜星成功的速度。同時融合不同衞星的定位,也能剔除掉一些不合常理的信號。
至此, Apple Watch 的定位系統打好了底層基礎。
▲ 2017 年愛範兒也分享了 Apple Watch Series 3 的體驗
從 Series 4 到 Series 7 ,蘋果不再往 GPS 的硬件上堆料,而是從算法下手,融合傳感器在健康領域發光發熱。
比如心率監測,它跟 GPS 不直接相關,但往往配合 GPS 技術一起使用。
通過 GPS 監測用户的位置、路線和距離,結合心率監測,Apple Watch 可以判斷用户的運動狀態。在高強度運動時,如果用户的心率超過預設閾值,Apple Watch 會發出警告信息,提示用户避免過度運動或過度疲勞。
還有摔倒檢測與撞車檢測,它們挽救生命的關鍵一步,就是依靠 GPS 信號發射的座標信息。
而且讓我印象深刻的是撞車檢測。
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 小時裏,Apple Watch 依然時刻監測被撞人的位置,並持續向緊急聯繫人發送座標信息。
Eric Jue 對我説:
無論是查看天氣、設置提醒,還是求救座標,Apple Watch 都離不開 GPS 的支持。而在 Apple Watch Ultra 面對更苛刻的户外和更專業的運動,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 的智能手錶—— Apple Watch Ultra,而這種強化也是軟硬兼有。
硬件層面,Ultra 部署了雙頻 GPS。
最早應用於智能終端的 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,精確碼更快。
利用 L5 頻段的優勢,Ultra 可以在更極限的户外環境中,獲得快且迅速的定位,另外還支持中國的北斗定位系統。
以可用的衞星數量來算,全球目前已經有 70 多個軌道衞星可供 Ultra 定位使用。
▲ Apple Watch Series8 也支持北斗定位
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。
在我的實際體驗裏,感知最明顯的經歷在去年 10 月。
戴着 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信號,但 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,是軟件上的調試。
Rob Mayor 説,Ultra 還繼承了 iPhone 上的定位訊號融合的方式,結合 Wi-Fi、蜂窩等多個信號源提高它的精確性。
像是在 GPS 信號無法進入的室內,或者從室內走向室外的變化環境裏,緩存的定位信息也能減少 GPS 信號突然中斷,對記錄軌跡的影響。
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:
專業的跑者會在意雙臂的擺動是否會影響 GPS 信號,進而影響跑步軌跡和姿勢測量的準確性。蘋果會在識別跑步姿勢後,用相應的算法微調記錄數據。
游泳記錄又是另一種方式。
雖然水下沒有 GPS 信號,但大多人户外游泳時會選擇自由泳,自由泳的姿勢裏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,就會搜星跟蹤及時定位。
對户外玩家來説,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誠實的反饋。另一方面是心底能有最後的保障,有如遇危險還能自救。
Ultra 推出的同時,還改版了指南針應用,並增加了回溯功能。
回溯功能可以記錄用户走過的路線,返程時實時指引尋回原路。特別是在沒有信號的情況下,GPS 會自動打開後台記錄。即便用户忘記手動開啓,也可以跟着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,正是跟着回溯找回路線的用户之一。
應對這些更極限的場景,GPS 成了必不可少的核心需求。
採訪的最後,Rob Mayor 説:
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 後所説:
Apple Watch Ultra 自然不是第一個户外智能表,也不是首個部署雙頻 GPS 的智能手錶。然而它留住了蘋果骨子裏的健康 DNA,也突破了智能手錶難有的極限屬性。
而這種繼承與突破,離不開 GPS 作為底層支持的一切關聯。
資料來源:愛範兒(ifanr)
2014 年末,我在一家運動 app 公司負責運營工作,經常收到來自用户的吐槽:「我竟然會橫穿湖面?」「我的軌跡比周杰倫還會漂?」「明明跑了 21 公里,憑什麼吞我 1 公里,給我吐出來!」
不是軟件算法差勁,問題出在定位上——一部分手機通過 LBS 基站定位,而非更為精確的 GPS。
使用 LBS 基站定位的手機,只要信號塔覆蓋的區域,運營商就能通過三角定位確定你的位置。
走到信號區域外呢?就出現了「人在海上跑」的漂移軌跡。
相比之下 GPS 覆蓋信號更廣泛,只需搜索到 4 顆衞星,就能實現約 10 米精度的定位。手機結合 GPS 和基站雙重定位,算法能呈現出更精準的軌跡。
▲ Apple Watch Series 8 與 Apple Watch Ultra
兩年後,Apple Watch Series 2 第一次把 GPS 綁在了用户手腕上。
這一代起,出門運動不帶手機進入了用户的生活。經過七年迭代, Apple Watch 不再是一款簡單的運動智能手錶,GPS 作用的場景也從運動延伸到了生活的方方面面。
GPS,關乎一切
當蘋果產品營銷總監 Eric Jue 向我介紹起 Apple Watch 上的 GPS,他説:
引用如今 Apple Watch 上的 GPS 關乎着你一整天的信息,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信息。
還有觸發摔倒或車禍檢測時,Apple Watch 會第一時間調用你的精確位置;還有在開發者端口,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 中首次集成了 GPS,但它只是單模嵌入的設計,在樓宇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,讓定位速度和精度有所提升。
不過採用多星定位是一種妥協,多星意味着這塊手錶上的電老虎更貪婪。
▲ 圖片來自 unsplash
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 密佈的街道或是樹蔭遮擋的城中公園,Apple Watch 可以搜索更多的衞星信號,從而加快搜星成功的速度。同時融合不同衞星的定位,也能剔除掉一些不合常理的信號。
至此, Apple Watch 的定位系統打好了底層基礎。
▲ 2017 年愛範兒也分享了 Apple Watch Series 3 的體驗
從 Series 4 到 Series 7 ,蘋果不再往 GPS 的硬件上堆料,而是從算法下手,融合傳感器在健康領域發光發熱。
比如心率監測,它跟 GPS 不直接相關,但往往配合 GPS 技術一起使用。
通過 GPS 監測用户的位置、路線和距離,結合心率監測,Apple Watch 可以判斷用户的運動狀態。在高強度運動時,如果用户的心率超過預設閾值,Apple Watch 會發出警告信息,提示用户避免過度運動或過度疲勞。
還有摔倒檢測與撞車檢測,它們挽救生命的關鍵一步,就是依靠 GPS 信號發射的座標信息。
而且讓我印象深刻的是撞車檢測。
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 小時裏,Apple Watch 依然時刻監測被撞人的位置,並持續向緊急聯繫人發送座標信息。
Eric Jue 對我説:
引用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、設置提醒,還是求救座標,Apple Watch 都離不開 GPS 的支持。而在 Apple Watch Ultra 面對更苛刻的户外和更專業的運動,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 的智能手錶—— Apple Watch Ultra,而這種強化也是軟硬兼有。
硬件層面,Ultra 部署了雙頻 GPS。
最早應用於智能終端的 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,精確碼更快。
利用 L5 頻段的優勢,Ultra 可以在更極限的户外環境中,獲得快且迅速的定位,另外還支持中國的北斗定位系統。
以可用的衞星數量來算,全球目前已經有 70 多個軌道衞星可供 Ultra 定位使用。
▲ Apple Watch Series8 也支持北斗定位
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。
引用越是挑戰比較大環境,越能凸顯 Apple Watch Ultra 定位能力。
在我的實際體驗裏,感知最明顯的經歷在去年 10 月。
戴着 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信號,但 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,是軟件上的調試。
引用Apple Watch Ultra 可以把 GPS 信息緩存在設備上面,而且維持長達一週的時間。這樣一來就可以達到非常快速的定位。因為它已經緩存在設備上面,所以跳過了接收、解碼衞星訊號的複雜過程。
Rob Mayor 説,Ultra 還繼承了 iPhone 上的定位訊號融合的方式,結合 Wi-Fi、蜂窩等多個信號源提高它的精確性。
像是在 GPS 信號無法進入的室內,或者從室內走向室外的變化環境裏,緩存的定位信息也能減少 GPS 信號突然中斷,對記錄軌跡的影響。
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:
引用利用慣性傳感器可以檢測用户的行動動態,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 信息進行融合,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 信號,進而影響跑步軌跡和姿勢測量的準確性。蘋果會在識別跑步姿勢後,用相應的算法微調記錄數據。
游泳記錄又是另一種方式。
雖然水下沒有 GPS 信號,但大多人户外游泳時會選擇自由泳,自由泳的姿勢裏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,就會搜星跟蹤及時定位。
對户外玩家來説,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誠實的反饋。另一方面是心底能有最後的保障,有如遇危險還能自救。
Ultra 推出的同時,還改版了指南針應用,並增加了回溯功能。
回溯功能可以記錄用户走過的路線,返程時實時指引尋回原路。特別是在沒有信號的情況下,GPS 會自動打開後台記錄。即便用户忘記手動開啓,也可以跟着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,正是跟着回溯找回路線的用户之一。
應對這些更極限的場景,GPS 成了必不可少的核心需求。
採訪的最後,Rob Mayor 説:
引用 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 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 後所説:
引用我們不是推出 MP3 播放器的第一家公司,不是推出平板電腦的第一家公司,也不是推出智能手機的第一家公司。但我們推出了第一款當代智能手機,也將推出第一款當代智能手錶。
Apple Watch Ultra 自然不是第一個户外智能表,也不是首個部署雙頻 GPS 的智能手錶。然而它留住了蘋果骨子裏的健康 DNA,也突破了智能手錶難有的極限屬性。
而這種繼承與突破,離不開 GPS 作為底層支持的一切關聯。
資料來源:愛範兒(ifanr)