GPS手表如何工作

经过:马特·坎宁安

虽然在穿越未知区域时,随身携带一张无电池的纸质地图是明智的,但全球定位系统手表可以带你去地球上任何地方。
iStockphoto /思想库

如果你有一种方法可以准确记录你在锻炼中投入了多少精力,你会怎么做?如果你知道每一步、划桨的每一次划动或自行车踏板的每一个转弯都经过精心调整,以达到你想要的健身效果,你能节省多少时间?如果你能瞥一眼手腕,进入一个高度精确的导航系统,你会做出更好的决定并获得更多的乐趣吗天气工具

除非你在十多年的时间里与科技完全隔绝,否则你就会知道这不是科幻小说:乐动-软件全球定位系统全球定位系统)技乐动-软件术彻底改变了我们如何移动地球。该系统的恒星是24个卫星网络,其在精确地跟踪轨道上圈出地球。它们同步以在与飞机,汽车甚至移动电话中的接收器单元一起广播唯一信号,以便使用与卫星相对于卫星的位置来计算它们的位置。如果您的GPS单元可以从至少三个卫星拾取信号(但是,但是优选的),它可以将您的纬度,经度,速度和高度计算在几英尺或米范围内。

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许多制造商正将这种一度属于机密的军事技术应用于各种用途,比如制造更精确的导航工具,以及使用手机GPS跟踪技术为特定地点的特定用户定制广告乐动-软件活动。体育用品公司也全身心地投入到这一潮流中,为运动员和户外冒险者设计的手表大小的GPS工具迅速增加。

这些腕表大小的计算机通常会与基于位置的信息库包装;今天可以购买GPS手表,让您找到您的位置 - 在地球上的任何地方 - 在打开盒子的几分钟内。但GPS手表远远超出“嘿,看看我在噱头。有一些关于手表如何工作的知识,您可以在竞争的热量中培训并更好地表现更好。没有必要等待体育和健身的未来 - 它今天在这里,它适合你的手腕。乐动体育网站5.0

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GPS技术的历史乐动-软件

在轨道上的GPS卫星。"width=
在轨道上的GPS卫星。
照片由美国陆军提供

全球定位系统它的起源可以追溯到太空飞行的诞生;它背后的原理是在美国科学家努力追踪的过程中形成的人造卫星1957年10月,苏联将这颗卫星送入轨道。约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的研究人员说。William Guier和George Weiffenbach发现,他们可以根据多普勒效应跟踪早期卫星的位置:当卫星接近或离开接收站时,从移动卫星发射的信号似乎会发生扭曲。通过测量失真的性质和严重程度,人们可以计算出卫星轨道的方向。乐动体育网站5.0

APL公司研究员Frank McClure建议,跟踪系统也可以相反:通过跟踪具有精确已知的轨道的卫星,并在其信号中评估所得到的多普勒班次,地面上的一个人可以识别他可以挑选的任何地方的位置乐动体育网站5.0向上信号。美国海军将该系统扩展到海军航行卫星系统,该系统在1964年之前积极引导船舶。(关于GPS的历史,看看我们的文章GPS接收者如何工作.)

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军方资助的研究一直持续到20世纪70年代和80年代,科学家们试图提高卫星导航的信号精度、可靠性和速度。乐动-软件技术从追踪多普勒频移转变为使用三角定位和信号定时:信号到达接收器的时间越长,卫星在发出信号的那一刻就离得越远。20世纪80年代,当美国政府开始允许广泛的平民使用这项技术时,GPS已经成为美国军队及其盟国的可靠工具。乐动-软件帕金森].

早期的民用GPS单位大而且沉重,限制了他们对去的用户的有用性。但他们遭受了更加瘫痪的缺点:他们并不是那么准确。防止敌人访问导航信号,美国军队抖动:故意干扰卫星的定时信号,即未经授权的用户无法解码。这种有限的民用GPS精度约为300英尺(100米)。直到2000年,美国政府终于去除了抖动,使平民能够成为可能。GPS然后成为任何需要了解他们在哪里的人的有用工具,他们旅行有多快或如何获得他们想去的地方[来源:帕金森;Navigon.].

这就解决了精度问题,但是GPS设备制造商是如何制造出合适便携尺寸的产品的呢?

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令人难以置信的缩小的GPS单元

这些空军GPS单元从1999年起似乎约为6英寸(15厘米)长,轻量级,但今天的小GPS技术很远。乐动-软件"width=
这些空军GPS单元从1999年起似乎约为6英寸(15厘米)长,轻量级,但今天的小GPS技术很远。乐动-软件
美国空军技术军士兰斯张摄于乐动-软件国防部

对无抖动GPS技术的进入恰逢电子产品小型化的革命 - 想想多乐动-软件么现代笔记本电脑比你1996年用的还重。GPS开发人员接受了诸如表面贴装技术乐动-软件SMT.),其中将微小的部件直接焊接到电路板(而不是使用线材,以使连接),以及机器人组件,其有助于将GPS接收器的心脏的正时和信号处理芯片缩小到MINISTULE组件中。乐动体育网站5.0今天他们几乎太小而无法清楚地看到没有倍率[来源:普尔].

研究人员通过申请进一步缩减GPS单元分形几何它包括由重复的、可扩展的图案组成的形状,以设计强大的接收器天线,实际上可以折叠到很小的空间里。这个重要的(曾经庞大的)部分GPS接收器包裹变得小到足以隐藏在智能手机的苗条案例中 - 或者在手表的身体内[来源:Rusu和Baican;Mikkola].

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第一代GPS手表本质上是手持GPS设备的小版本,长约2至3英寸(约50至75毫米),宽约1英寸(约25毫米),配有腕带。即使他们确实是更小、更轻比大多数其他GPS的21世纪初,他们仍然足以使长距离奔跑——更不用说运动后跑到咖啡店你手臂上的东西,更多的麻烦比值得许多运动员[来源:Wollman].

在这一微型化过程中,诸如高尔夫等依赖于知道一个人相对于目标的位置的运动在早期就采用了GPS。乐动体育网站5.0例如,著名的高尔夫冠军和球场设计师Greg Norman在2002年成为与高尔夫相关的GPS产品生产商Inforetech的顾问。乐动-软件GPS行业].但总的来说,消费者开始大规模采用GPS手表需要两个技术步骤。乐动-软件

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使GPS手表有用

为跑步者、高尔夫球手和其他重视轻便装备的运动爱好者设计的GPS手表,如今的尺寸几乎(如果有的话)不比时尚手表大。"width=
为跑步者、高尔夫球手和其他重视轻便装备的运动爱好者设计的GPS手表,如今的尺寸几乎(如果有的话)不比时尚手表大。
极盛时期/思想库

为了真正有用(并且因此销售),GPS手表必须首先变成,嗯,看不起。这一点终于达到了2010年左右,截至2012年,您可以购买GPS观看与市场上任何其他乐动体育网站5.0时尚手表相同的大小,形状和一般风格。由爱普生发布的一些型号,如13毫米(0.51英寸)厚的原型,实际上小于许多非GPS运动手表[来源:塔克].

虽然小尺寸并不意味着少数功能,而且在这里是GPS手表真正成为有用的培训工具的地方。乐动体育网站5.0完全了解你在任何特定时刻的位置很好,但除非你在无人中的中间或试图在一个未知球道中间选择一个俱乐部,否则应用程序有限。GPS手表制造商看到了这一点,并通过从其他运动器件(如Bike 乐动体育网站5.0Computers,Diremeters和Heart Resultors)等其他运动器件的功能增加了他们的产品的多功能性。

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许多GPS手表可以通过无线信号与其他设备同步,比如ANT+,一种小型节能系统。乐动体育网站5.0这些额外的装置通常是用来测量的生物识别学:身体系统的测量,如心率,运动员可以用来衡量他们的训练强度。GPS手表中的其他传感器可能包括安装在鞋上的节奏监控器,它可以跟踪跑步者的步幅,安装在自行车上的传感器可以检测车轮速度和骑者通过踏板施加的力。这些手表所附带的电脑软件可以让用户下载一系列由手表通过无线或电脑收集的锻炼数据USB端口。通过进入手表的高度,体重和年龄等基本信息,技术精明的运动员可以具有精确的体育专用工具,是21世纪的运动员培训日记。乐动-软件乐动体育网站5.0

定位和生物特征数据的结合是让GPS手表物有所值的关键。但就像许多科技设备一样,它很容乐动-软件易被可用的选项压垮。GPS手表的价格各不相同,但2012年初不同型号手表的价格从100美元到400美元不等,这仍然是一笔不小的开销。如何选择最适合自己需求的GPS手表?

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为工作的正确GPS工具

如果你想在白浪的急流中航行,你是不会买帆船的。同样,在你把辛苦赚来的钱花在GPS手表上之前,你需要确保它能满足你的预期需求。你是将这款手表用于一项运动,还是想要一款适用于多种活动的手表?你更关心的是你可以下载到你的电脑,并跟踪一段时间,还是你更喜欢一个设备,为你提供你需要的信息在现场?你会去可能会迷路的地方吗?或者你的活动会让你在标记明显的小径和道路上吗?你对所有这些问题的答案将缩小你的手表选择范围。

以最后一个问题为例:如果你是一个狂热者徒步旅行者或者喜欢在边远地区漫步的越野滑雪者,拥有一个带有移动地图显示的GPS手表肯定会很有帮助,它可以显示你相对于其他路径点的位置。这样做的代价是尺寸:显示地图细节所需的更大显示屏意味着这类手表可能太笨重,如果你主要是想要一款轻薄光滑的手表来追踪下一次的裂痕的话马拉松[来源:Geek.com].同样,崎岖的运动乐动体育网站5.0运动员如滑雪者或山地骑自行车的运动员可能希望避免使用触摸屏界面的手表,交换时尚,如果由于它意外地被树枝打击而无法重新校准的东西。另一方面,跑步者可能会发现触摸屏非常适合快速检查数据。

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GPS手表制造商在其网站上列出了各自型号的功能,为你提供了一个快速、简单的方法来比较整个市场的功能和价格。但是,当你缩小搜索范围时,它会帮助你获得一个真实的视角。和当地自行车店、跑步店或徒步旅行用品店的人聊聊,不要害怕去纠缠朋友们的GPS手表。乐动体育网站5.0您将获得的第一手提示和真实的评论将让您做好充分的准备,以做出正确的购买,以补充您所选择的活动。

使用有用的GPS手表

想知道GPS技术还用于什么吗?乐动-软件看看这些视频,了解全球定位系统在从鲨鱼追踪到武器制造等各个领域的应用。
发现

基本的好处全球定位系统如果您的激情是户外冒险,诸如Backcountry徒步旅行,海皮划艇或狩猎等职业,则是清楚的;这些小电脑是量身定制的,以帮助您进入荒野,并越来越损失风险。只记得包装地图和指南针,并知道如何使用它们;乐动体育网站5.0冒险Lore充满了关于GPS电池在最糟糕的时刻死亡的故事。

体育和健身的用户也可以使用WASFINDING功能来尝试新的运行路线或在旅行时进行培训。但这只会抓住你可以用这种高科技培训工具做的表面。乐动-软件

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GPS手表可以测量你的表现,其精确度曾经只有研究人员和专业运动员才能达到。知道你跑完半程马拉松花了多长时间是件很好的事情,但是GPS表可以准确地告诉你在13.1英里(21.1公里)的赛程中你最快和最慢的位置。有了这些设备上非常标准的数据下载功能,您可以比较每次运行以了解性能趋势。也许你会注意到在第10英里之后你失去了太多的时间,或者你没有像去年在相同的赛道上那样快速地爬山。

一旦你发现了自己表现中的这些薄弱环节,GPS手表的综合功能可以给你即时反馈,让你的训练更具体、更高效。例如,许多自行车手在赛季前的第一部分是通过长期稳定的努力来增强心血管力量。这有助于为今年晚些时候的短跑和爬坡训练奠定基础。用感觉努力来追踪“中等配速”——你在锻炼过程中的感觉——充其量是一个可变的测量方法。装备一个GPS手表,它可以读取心率监视器、节奏传感器和车轮速度传感器的数据,然后你就可以对骑行的每一英里进行微调,让你的努力保持在速度、心率和时间的精确范围内。乐动体育网站5.0

这种特定培训的结果可能是戏剧性的。如果你绑在一段时间,你现在可以充分利用锻炼的每一分钟。因此,您将花费更少的时间担心体育,家庭和工作的平衡。当游戏日到来时,你会确切地知道你可以推动自己,无论是在比赛课程,踪迹还是轨道上。这是技术可以帮助乐动-软件您培训更聪明,不仅更难。

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更多的信息

GPS手表是如何工作的:作者笔记

尽管我对自行车速度快速充满热情,但我一直很慢地过来GPS训练 - 设备营地。我用一台追踪我的速度,节奏,距离和心率的电脑骑行,所以我不是一个完整的极简主义者。但是,在多年的几年里,我认为“GPS的事情”作为一个更加昂贵的小工具,不会像我目前所拥有的工具一样努力训练。事实上,每当我在欺骗的自行车上打印一个带有GPS单位的人绑在车把上时,我都会承认真的很好。

但在今年的夏季计时赛中,我的观点开始改变。每周,我都加入一组在10英里平坦赛道上与时间赛跑的选手。座椅和车把被一厘米一厘米地调整。我们的谈话开始围绕着一些神秘的细节,比如轮胎气压的PSI(是的,这是有区别的),以及用胶带封住头盔排气口的空气动力优势(到最后,我们得到的所有有趣的表情都不值这个)。我的一个队友整个赛季都在使用GPS,可以准确地告诉我们他的速度在哪里增加、保持稳定或下降。乐动体育网站5.0他利用了这一点,在我坚持“如果受伤了,那你做的一定是对的”的理念时,他在心理上为自己准备了课程中较难的部分。

我们经过的时间相当近最少几周,但这家伙七年我的高级的因素。他是一个强大的骑手,但我没有懒散;我已经进入了比他拥有的运动,我的自我告诉我,我应该能够走出他。我必须思考他花在分析每次骑行的时候,他的Garmin涓涓细流到更多的效率。也许这只是几秒钟总数,但这就是他所需要的是整个排名中的四个地方扼杀我。虽然我仍然将GPS单位与GPS单位的人民一起通过那个骑自行车来传递给GPS单元,但这是一辆自行车 - 多次 - 这可能足以让我本赛季进入GPS俱乐部。

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