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什么是 GNSS?

欧洲全球导航卫星系统管理局在其网站定义了 GNSS,定义如下:

“全球导航卫星系统 (GNSS) 是指从太空提供信号的一组卫星,它们会向 GNSS 接收器传输位置和时间数据。接收器随后会使用这些数据确定位置。按照定义,GNSS 可实现全球覆盖。欧洲的 Galileo、美国的 NAVSTAR 全球定位系统 (GPS)、俄罗斯的 Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS) 和中国的北斗卫星导航系统都属于 GNSS。”

GNSS 的性能可通过欧洲地球静止导航重叠服务 (EGNOS) 等区域性星基增强系统 (SBAS) 来提升。EGNOS 通过纠正信号测量误差以及提供有关其信号完整性的信息来提高 GPS 信息的准确性和可靠性。

请注意,GPS 是第一个 GNSS,也是使用最广泛的系统。人们仍在广泛使用 GPS 指代所有类型的 GNSS。但正确的术语应该是 GNSS,它是一个涵盖包括 GPS 在内的所有全球卫星定位系统的总称。

可穿戴设备的定位性能

仔细研究影响可穿戴设备类别定位性能的因素,不难发现,有几个可变因素对其影响重大。分别是:

GNSS 天线

从工业设计角度出发,市场需要小巧轻薄的设备。但是,这些因素会给 GNSS 天线带来诸多挑战。

轻薄小巧设计:体积越大,天线性能越好,因此轻薄小巧设备的天线性能并不理想。此外,天线需要尽可能地远离手腕和身体(这些都是对性能有不利影响的有耗介质)。

GNSS 芯片组供应商

GNSS 芯片组也是影响定位性能的重要因素。芯片供应商不同,其在能耗、不同用例性能和目标群体方面的举措也有所不同。这些方面会影响其芯片开发和芯片关注焦点。

使用环境

使用环境的多变性和特征会对数据的准确性和性能产生影响。影响常见运动的一些因素如下:

步行

步行时,您的身体会阻挡 GNSS 信号,而连续的手臂摆动也会给 GNSS 性能造成挑战。一般来说,手表处于较差的信号接收位置,因而导致数据准确性不高。行进方向的改变会对准确性造成较大影响。

跑步

跑步时,您的身体会阻挡 GNSS 信号,而连续的手臂摆动也会对 GNSS 性能造成挑战。一般来说,手表处于中等的信号接收位置。

骑行

骑行时,您的身体通常会向前倾斜,继而阻挡手表的 GNSS 信号。一般来说,手表显示屏朝上时,设备处于中等到较好的信号接收位置。设备戴在手臂或车把上时,设备静止,可最大程度减少动态变化,数据准确性更高。

游泳

游泳时,无身体阻挡。一般来说,手表处于由弱至强的信号接收位置。连续的手臂运动以及手表在水下时无法接收信号会给 GNSS 性能造成挑战。您的泳姿也会影响 GNSS 的准确性(泳姿、手臂摆动)。理想情况下,手表应在水面上超过 1 秒,方可获得信号。

使用条件

城市峡谷

例如,街道两侧被高楼大厦环绕,形成如峡谷般的环境,即为城市峡谷。

在城市峡谷中,设备通常会受到多路径效应(无线电信号因反射而通过两条或更多路径到达接收天线的传播现象)的影响。多路径效应可能会导致 GNSS 读取错误。

当在城市峡谷导航时,可见的卫星星座也会发生诸多改变,这也会给 GNSS 造成挑战。

森林

在森林等树木较多地区训练时,信号衰减(信号强度在传输时减弱)会严重干扰 GNSS 性能。

公开水域

在公开水域游泳会导致信号可见性出现问题。由于您的手腕在水面上的时间非常短,手表获取信号的时间极为有限,水本身也会导致信号反射。公开水域游泳可能是可穿戴 GNSS 设备(如 Polar 设备)最具挑战性的使用环境。

软件算法

软件算法可用于增强性能。软件会结合所有因素作出相应调整:

使用环境

  • 手臂摆动
  • 身体阻挡
  • 动态变化环境
  • 间隔训练

使用条件

  • 多路径环境
  • 低信号水平环境
  • 地下通道

GNSS 接收器芯片组供应商和可穿戴产品公司均会开发算法。

GNSS 与 Polar 手表

Polar 手表会借助 GNSS 跟踪速度、距离和位置。许多 Polar 功能(如 Running Index)的参数都会使用速度和距离值。请注意,如果训练中未使用卫星导航,也可以使用手表内置的加速度计通过手腕动作来测量速度和距离。如需更多信息,请参阅利用 GPS 校准通过手腕测量速度和距离以及哪些方面会影响利用手腕进行速度与距离测量的准确性?

如需详细了解 Polar 手表的 GNSS 准确性/GPS 准确性,请参阅用户手册中的技术规格部分。

Polar 手表定位

卫星定位需要 4 颗或更多卫星。定位后,卫星数量将随发现的卫星数量增多而增多。最多的可用卫星数量为 12 颗。使用 A-GPS 时,此数量更易实现。完成定位并开始训练后,手表会试图在计算过程中添加更多的卫星。

部分 Polar 手表为获取精确的海拔高度数据,会搭载气压计(压力传感器)。初始海拔会通过 GNSS 数据校准。对于未搭载气压计但内置 GNSS 的 Polar 手表,则仅根据 GNSS 数据提供海拔高度。基于 GNSS 的海拔数据有时可能并不准确。请注意,计算海拔高度需要 6 颗或更多卫星,且测量距离时不会将海拔数据考虑在内。

除了 GPS 之外,您还可以更改手表使用的卫星导航系统。该设置位于手表的一般设置 > 定位卫星项下。您可以选择 GPS + GLONASSGPS + Galileo  或 GPS + QZSS。默认设置为 GPS + GLONASS。这些选项可供您测试不同的卫星导航系统,了解它们是否能在所覆盖区域内为您提供更好的性能。

GPS + GLONASS

GLONASS 是俄罗斯全球卫星导航系统。这是默认设置,因为它的全球卫星可见性和可靠性是这三种设置中最好的,通常我们建议使用该设置。

GPS + Galileo

Galileo 是由欧盟建立的全球导航卫星系统。

GPS + QZSS

QZSS 是四卫星区域时间传输系统,也是一款基于卫星的增强系统,旨在增强亚洲-大洋洲地区,重点是日本的 GPS。

Polar Grit X2 Pro/Ignite 3/Vantage V3 同时使用 GPS、GLONASS、Galileo、QZSS 和北斗系统,以在全球范围内实现最高准确度。默认情况下,该手表还使用双频 GPS 来提高定位精度,尤其是在困难的使用条件下。有关更新信息,请参见 Polar Grit X2 Pro/Ignite 3/Vantage V3 定位

A-GPS - 辅助 GPS(星历表预测)

A-GPS 可预测卫星的位置及其轨道,消除了主要位置计算过程,相当于提高了定位速度。手表每天会通过 Polar Flow 应用下载一次 14 天的卫星预测数据,在手表连接至手机或与 FlowSync 同步时下载。

请务必使用 A-GPS,因为它可以提高定位速度。使用条件越具挑战性,A-GPS 的重要性和优势就越明显。此外,它还可以在训练期间通过动态选择更优的卫星来优化整体路线,提升速度和距离准确性。此优势在具有挑战的环境下尤为突出。

A-GPS 限制

A-GPS 需要知悉您的大概位置,因此如果您的训练位置与您上次的训练位置相距超过 100 公里/60 英里,初次定位时花费的时间可能略长。

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