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华米运动手表大讲堂:关于手表GPS的那些事儿

GPS实时轨迹是华米运动手表的一大亮点,通过内置的GPS模块,接收GPS卫星信号,记录实时轨迹、里程、海拔、步频、配速等运动数据。


那么GPS究竟是神马东西呢?下面给大家介绍一些GPS的相关知识。

 

1、GPS原来如此神奇

GPS是接收天空中的卫星信号实现定位的,GPS实际上是高大上的卫星接收机。

约有24颗GPS卫星比较均匀地分布在天空,并按照一定轨道快速运动。这些卫星在天顶最近的位置也有两万多公里远。GPS卫星一直发射电磁波信号,GPS接收机接收卫星信号,下载获得卫星的坐标数据(星历),再测量出GPS信号的传输时间,计算出卫星到接收机的距离(伪距)。收到多个卫星坐标并测量出到这些卫星的距离,就能根据几何公式计算出GPS接收机的坐标。一般而言,至少需要4个GPS卫星才能计算出接收机的三维位置。

 

2、手表GPS和手机GPS哪里不一样

华米手表的GPS是独立GPS接收机,和手机GPS的基本工作原理是相同的,但在获得卫星位置数据的来源方面,有所不同。

手机可以从基站或者Wi-Fi通道,从附近基站正在工作的GPS接收机上,获得本来需要从卫星下载的卫星星历等数据,以及获得手机的大概位置。这些数据能够让手机GPS更快、更准确定位。

但是,独立GPS接收机只能自己从卫星上下载这些数据,所以定位过程会更困难、更缓慢。

 

3、AGPS——手表定位的好搭档

GPS卫星在天空的精确星历,卫星自己会实时广播,接收机可以下载获得,下载一份完整的星历需要至少30秒时间。卫星还在实时广播其他更多的信息,用于提高位置精度。

如果别的GPS接收机上已经下载了卫星星历,把它拷贝到这台接收机上,就可以节省下载所需时间。这就是辅助GPS,简称AGPS。

华米手表也开发了AGPS,在使用华米手表GPS定位之前,在手机上运行Amazfit手表app,点击同步AGPS数据,就可以帮助手表更快获取卫星星历,加快定位速度。



4、跑步轨迹为什么会不听话

一些朋友可能会遇到跑步轨迹出现漂移的情况,下面介绍一下哪些因素会导致GPS漂移。

 

GPS接收机是卫星接收机,GPS卫星离地面很远,GPS卫星发射信号功率最大几十瓦,GPS接收机收到的能量很低。形象地比喻,就像在上海观测纽约的一盏几十瓦的灯泡的光线一样。GPS接收机实际上是很难的一项技术,是二十世纪的人类十大发明之一。

 

如此微弱的信号,很容易受到遮挡和干扰。所以,GPS的性能和环境关系非常的大。天空被遮挡越多,能看到的卫星数量就越少,信号强度越弱,GPS工作就越困难。

 

佩戴者运动的因素:

使用华米手表时,如果还未定位成功就开始跑步,跑步过程中手臂不停地摆动,卫星信号反复被遮挡,并伴生出频率漂移,会加大解码卫星数据难度, GPS更难以成功定位。

如果已经定位,只是继续跟踪卫星,维持定位的需要的信号强度更低一些,仍然可以维持定位。

手表佩戴位置与卫星在身体两侧,人体本身对天空的遮挡,也是影响手表GPS信号的一个重要因素。

环境因素:

在楼群中间、房间门窗边、山区峡谷里、密集的树林里等等,这些天空被严重遮挡的环境下,能接收到的GPS卫星数更少,卫星能量也更弱,就可能产生位置漂移,甚至无法定位。根据经验,在天空完全没有遮挡的环境,GPS接收机处于最好的状态;在抬头看见的天空少于一半时,GPS就可能出现无法启动或者中断;在室内完全看不到天空的环境,则不能继续定位。

 

基于上面对GPS信号遮挡的分析,建议大家:

在热身时就可以先打开手表的跑步模式,等到手表GPS定位成功后再开始跑步。

选择在开阔地带等待定位,可以更快就定位。

在遮挡严重的地方,GPS则可能不定位或者信号中断。


5、关于华米手表的GPS优化

实际上,民用GPS的理论精度值为10米的量级,用GPS来做跑步不会很准确。假设GPS定位点飘走了10米,这对我们普通跑步的同学来说,一步迈开就等于跑了10米,这就使得记录的跑步数据不准确。这是目前GPS运动手表的一个弱点。


 

为了减少GPS精度造成的误差问题,华米的工程师们也在不停地优化和更新GPS的算法,GPS轨迹配合手表内部其他传感器,进行位置精度的再提高,等等。这些基于GPS信号的户外运动追踪算法,都是采用了一些高大上的数学变换理论,例如小波变换、频域分析与滤波等技术,通过了大量的实际测试,反反复复优化各种参数,以尽可能还原真实的跑步数据。

 

最后,作为一款新近发布的运动手表,未来的道路还很漫长。

华米工程师们正在为GPS轨迹优化,跑步统计数据精准,进行大量的优化,期望给大家带来更好更完美的运动体验。


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