專訪 Apple Watch 團隊：GPS 不起眼，但幾乎決定一切 新資訊

如果不是一個關注戶外運動的人，你很難感知 GPS 在一塊手表中的重要性。

2014 年末，我在一家運動 app 公司負責運營工作，經常收到來自用戶的吐槽：「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，憑什么吞我 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。

(相關資料圖)

相比之下 GPS 覆蓋信號更廣泛，只需搜索到 4 顆衛星，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

兩年后，Apple Watch Series 2 第一次把 GPS 綁在了用戶手腕上。

這一代起，出門運動不帶手機進入了用戶的生活。經過七年迭代， Apple Watch 不再是一款簡單的運動智能手表，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，他說：

如今 Apple Watch 上的 GPS 關乎著你一整天的信息，甚至包括挽救生命。

比如你一打開手表，就能看到今日的天氣狀況；走到對應的位置，日歷就會提醒你相關的備忘信息。

還有觸發摔倒或車禍檢測時，Appel 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。

盡管 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。

不過采用多星定位是一種妥協，多星意味著這塊手表上的電老虎更貪婪。

▲ 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。

多星的必要在于，當你走在 CBD 密布的街道或是樹蔭遮擋的城中公園，Apple Watch 可以搜索更多的衛星信號，從而加快搜星成功的速度。同時融合不同衛星的定位，也能剔除掉一些不合常理的信號。

至此， Apple Watch 的定位系統打好了底層基礎。

▲ 2017 年愛范兒也分享了 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 監測用戶的位置、路線和距離，結合心率監測，Apple Watch 可以判斷用戶的運動狀態。在高強度運動時，如果用戶的心率超過預設閾值，Apple Watch 會發出警告信息，提示用戶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 信號發射的坐標信息。

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 小時里，Apple Watch 依然時刻監測被撞人的位置，并持續向緊急聯系人發送坐標信息。

Eric Jue 對我說：

GPS 之所以能貫穿在 Apple Watch 的各項體驗中，最主要的原因在于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，還是求救坐標，Apple Watch 都離不開 GPS 的支持。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 的智能手表—— 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。

最早應用于智能終端的 GPS 有兩個頻率：L1 用于公共用途，L2 用于軍事用途。

后來出現的 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 可以在更極限的戶外環境中，獲得快且迅速的定位，另外還支持中國的北斗定位系統。

以可用的衛星數量來算，全球目前已經有 70 多個軌道衛星可供 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。

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

在我的實際體驗里，感知最明顯的經歷在去年 10 月。

戴著 Apple Watch Ultra 徒步滇西進入梅里雪山，每天行進路線環境復雜，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。

Apple Watch Ultra 可以把 GPS 信息緩存在設備上面，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。因為它已經緩存在設備上面，所以跳過了接收、解碼衛星訊號的復雜過程。

Rob Mayor 說，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里，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：

利用慣性傳感器可以檢測用戶的行動動態，判斷出他是在步行、跑步、騎行還是游泳。然后將這些運動模式與 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后，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，但大多人戶外游泳時會選擇自由泳，自由泳的姿勢里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，一旦手表在水面上，就會搜星跟蹤及時定位。

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誠實的反饋。另一方面是心底能有最后的保障，有如遇危險還能自救。

Ultra 推的同時，還改版了指南針應用，并增加了回溯功能。

回溯功能可以記錄用戶走過的路線，返程時實時指引尋回原路。特別是在沒有信號的情況下，GPS 會自動打開后臺記錄。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用戶之一。

應對這些更極限的場景，GPS 成了必不可少的核心需求。

采訪的最后，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 Ultra 這樣一個定位能力是核心的產品，正是得力于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 后所說：

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表。

Apple Watch Ultra 自然不是第一個戶外智能表，也不是首個部署雙頻 GPS 的智能手表。然而它留住了蘋果骨子里的健康 DNA，也突破了智能手表難有的極限屬性。

而這種繼承與突破，離不開 GPS 作為底層支持的一切關聯。