運動錶的GPS是怎麼定位呢?我的錶是不是有問題?

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發表於 2019/08/27 5,479 次點閱 4 人收藏 0 人給讚

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在講GPS與GPS+Glonass之前先請大家看一下GPS系統(以下擷取維基百科)

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全球定位系統（英語：Global Positioning System，通常簡稱GPS），又稱全球衛星定位系統，是美國國防部研製和維護的中距離圓型軌道衛星導航系統。它可以為地球表面絕大部分地區（98%）提供準確的定位、測速和高精度的標準時間。全球定位系統可滿足位於全球地面任何一處或近地空間的軍事用戶連續且精確地確定三維位置、三維運動和時間的需求。該系統包括太空中的31顆GPS人造衛星；地面上1個主控站、3個數據注入站和5個監測站，及作為用戶端的GPS接收機。最少只需其中3顆衛星，就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔高度；所能接收到的衛星訊號數越多，解碼出來的位置就越精確。

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進行定位作業 (擷取敏感度) 所需的最小 C/N 比值介於 28 到 32 dB-Hz 之間。因此，對特定接收器而言，您可以把敏感度定義為「接收器產生最低定位 C/N 比值所需的最低功率位準」。

(取自NI(National Instruments)的介紹網頁)

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上述重點是只要三顆衛星就可以定位，第四顆衛星來校正誤差與3D定位，在這特別解釋一下，如果收到7~8顆衛星的訊號，設備的接受器會以CN ratio大於30以上的衛星來做定位(不是收到訊號強度的平均)，至於現在天上到底有多少GPS衛星?通常不會只有3顆衛星在天上，在設計軌道的時候會平均分配在球體上，下圖一樣取自維基百科

我在日常工作內容中同時可以看到11顆也有過，同時看到7顆也是有的，一切都看運氣，所以之後有了Glonass+GPS這種系統出來(Glonass Only的系統就不多說了)，自從有了GPS+Glonass的系統出來後使用者就多了24顆衛星可以用，增加了使用者在地球表面上可以看到open sky的衛星數量，也可以改善定位時間與定位精準度。

'所以不會有GPS only定位狀況比GPS+Glonass好的狀況'

(很重要所以說三遍)

要是Glonass的訊號比較差，沒有排在收到訊號的前幾名的話，它也可以去輔助

關掉Glonass只會讓'輔助定位的衛星變少'或是'沒辦法用到剛好訊號很好的Glonass衛星'

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接下來講到定位時間與定位精準度，拿測試儀器製造商NI(National Instruments)的介紹網頁來看，定位的基本測試大概就是這些。

敏感度
首次定位時間 (TTFF，Time to first fix)
定位準確度與重複性
追蹤準確度與重複性

第三與第四不多詳述，因為就是重複測試系統穩定性，最主要的是非常有關連的第一與第二項，敏感度可以當作裝置可以接收的最小訊號(測試常用的一個值叫做CN，等等再回來看)，當收訊越好時，首次定位時間就會越快，但是在怎麼快都有個極限，再拿測試儀器製造商的介紹網頁來看，

'為進行定位作業，大部分 GPS 接收器都必須更新天文年曆 (almanac) 和星曆表 (ephemeris) 的資訊。'

'事實上，首次定位時間 (TTFF) 測試往往會超過 30 秒，因為 30 秒是接收器擷取完整框架所需的最短時間。 '

上述就是為何你的錶到一個陌生的地方或是很久沒用時會需要比較長時間的關係。

就理論而言空曠區域(抬頭看天空一覽無遺)最少最少最少也要30秒，實際上一定比30秒多。

定位分為

冷開機 (Cold Start)：接收器必須下載天文年曆與星曆表資訊，才能進行定位。因為至少必須從各組衛星下載一組 GPS 框架，目前大部分接收器在冷開機狀態下需要 30 到 60 秒的時間才能進行定位。
暖開機 (Warm Start)：接收器具備一週內部分的天文年曆資訊，但沒有任何星曆表資訊。一般來說，此接收器可於 20 秒內得知目前時間，並可進行 100 公里以內的定位作業 [2]。大多數處於暖開機狀態的新款 GPS 接收器可於 60 秒內進行定位，有時候僅需更短的時間。
熱開機 (Hot Start)：接收器具備最新的天文年曆與星曆表資訊時，就處於熱開機狀態。在此情況下，接收器只需要取得各組衛星的時序資訊，就可以回傳其定位位置。大多數新款 GPS 接收器在處於熱開機狀態時，只要 0.5 到 20 秒就可以開始定位作業。

當第一次定位後你的錶要是再次定位，你的錶就會處於暖開機或是熱開機的狀況下，所以定位時間都會比較快。

前面講到的敏感度也影響到定位時間，C/N min就是最小可接受訊號