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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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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。
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。
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。
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。
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 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。
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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