Was ist Zweifrequenz-GPS und warum verwendet Apple es?

Apple scheint mit der Uhr in eigener Sache zu arbeiten. Auf der Veranstaltung im September 2022 stellte der Technologieriese neben der Apple Watch Series 8 und der zweiten SE-Generation, der Apple Watch Ultra, eine brandneue Ergänzung seiner Smartwatch-Reihe vor. Zweifellos bin ich mit dem Ultra bis zum Äußersten gegangen und habe es mit Doppelfrequenz-GPS-Genauigkeit ausgestattet. Dieselbe Funktion wurde auch der iPhone 14-Reihe hinzugefügt.

Es ist kein Geheimnis, dass eines unserer Lieblingsfeatures die Möglichkeit ist, ein System zu verwenden globale Positionierung (GPS) Um zu navigieren, ob direkt von unserem Handgelenk oder über ein Smartphone. Aber GPS ist wirklich genau. Was ist also die Notwendigkeit für Dualband-GPS?

Nun, Apple versucht, die Genauigkeit von GPS-Signalen durch diesen Prozess zu erhöhen. Aber das Feature ist an und für sich nicht neu. Wenn Sie ein OnePlus-, Xiaomi- oder sogar ein Huwaei-Telefon haben, verwenden Sie diese Funktion wahrscheinlich bereits. Lassen Sie uns eintauchen, um mehr darüber zu erfahren und wenn Sie es brauchen.

Was ist ein GPS-Zweifrequenzband?

Wegbeschreibungen in Ihrer Navigations-App sind das Ergebnis eines von einem Satelliten empfangenen GPS-Signals. Wie alle elektronischen Signale arbeitet auch GPS auf einem bestimmten Frequenzsystem. Der Frequenzbereich, auf dem das Signal arbeitet, wird als Frequenzband bezeichnet, und es gibt mehrere Frequenzbänder. Heutzutage arbeiten die meisten GPS-Systeme auf einem einzigen Frequenzband – dem so genannten L1-Band (mehr dazu später).

Um die Genauigkeit der Positionierung zu erhöhen, kann nun ein Gerät gebaut werden, das ein zusätzliches Frequenzband verwendet. Dies wird als Zweifrequenz-GPS bezeichnet. Es war einer der Hauptschwerpunkte von Apple, als es die neue Reihe von Apple Watches und das iPhone 14-Sortiment vorstellte.Verpassen Sie nicht die brandneuen Hintergrundbilder der iPhone 14-Serie.)

Sehen wir uns den Unterschied zwischen Einzelfrequenz- und Zweifrequenz-GPS im Detail an.

GPS Single- vs. Dualfrequenz

Der bemerkenswerteste Unterschied besteht darin, dass das herkömmliche Einfrequenz-GPS eine Genauigkeit von bis zu 5 Metern bietet, während das Zweifrequenz-GPS eine Genauigkeit von Zentimetern bieten kann.

Wie bereits erwähnt, verwenden die meisten Einfrequenzgeräte seit Jahren das L1-Band. Die größte Einschränkung des L1-Bereichs besteht darin, dass sein Signal hohe Objekte, atmosphärische Verzerrungen oder sogar das dichte Laub des Wegs nicht umgehen kann. Dies führt zu Ungenauigkeiten.

Hier erweist sich das Dual-Frequenz-System als effektiv. Apple verwendet das L1-Band zusammen mit dem L5-Band im Dual-Band-System, um die mit dem vorherigen Band verbundenen Einschränkungen zu überwinden.

Es ist zwar sinnvoll, das L5-Signal allein für mehr GPS-Genauigkeit zu verwenden, aber es ist nicht möglich. Das L5-Band befindet sich derzeit in der präoperativen Phase. Daher kombiniert Apple L1 und L5, um das Beste ohne Probleme zu liefern. In naher Zukunft könnten wir L5-Signale sehen, die das GPS-Erlebnis auf iPhones antreiben; Man weiß nie.

Wie genau Dual-Frequenz-GPS funktioniert

Das Hauptziel des Zweifrequenzsystems besteht darin, die Qualität des Eingangssignals zu verbessern, indem Rauschen reduziert und Fehler beseitigt werden. Ein großer Fehler, der die Signalverarbeitung behindert, wird als Mehrwegfehler bezeichnet.

Was sind Multipath-Fehler?

Wenn Sie Navigationsdaten anfordern, verwenden Sie Ihre Uhr (oder Ihr Telefon) als Empfänger, der ein Signal und Informationen von einem Satelliten, dem Sender, anfordert. Nun muss das Signal vom Satelliten (Sender) zu Ihrem Gerät (Empfänger) wandern.

Der Weg zwischen den beiden ist unklar und hat eine Menge Dinge dazwischen, von größeren Objekten wie Wolkenkratzern bis hin zu kleineren wie Partikeln in der Ionosphäre. Das Signal wird von diesen Objekten reflektiert, um mehrere Signalpfade zu bilden. Die reflektierten neuen Signalpfade werden keine nützlichen Informationen enthalten.

Dies führt zu Fehlern in den empfangenen Informationen, sie werden Mehrwegfehler genannt und müssen behoben werden.

Wie verstärkt das L5-Frequenzband GPS-Signale?

Das L5-Band hat viele Vorteile gegenüber dem L1-Band, wie z. B. hohe Leistung und hohe Genauigkeit, aber der Hauptvorteil ist seine Fähigkeit, unerwünschte reflektierte Signale zu erkennen, die durch Mehrwegefehler verursacht werden. Sobald die Bänder L1 + L5 eingeschaltet sind, identifizieren sie daher unerwünschte Signale und stellen sicher, dass sie die Ausgangsinformationen am Empfängerende nicht beeinflussen.

Der andere Parameter, den wir kennen müssen, ist die Chiprate – die Anzahl der Impulse, die pro Sekunde gesendet oder empfangen werden. Die Chiprate von L5-Signalbändern ist zehnmal höher als die von L1-Signalbändern. Die Fähigkeit, Fehler zu reduzieren, ist direkt proportional zur Slice-Rate. Somit werden Fehler und Rauschen bei Verwendung der L5-Reihe um das Zehnfache reduziert.

Benötigen Sie ein Zweifrequenz-GPS

Das Ziel des Dualband-Frequenzsystems ist es, die Genauigkeit von GPS-Daten zu verbessern. Aber seien wir ehrlich, wir haben nicht viele Benutzer, die sich über die aktuelle Single-Band-GPS-Technologie beschweren. Für wen ist es also gedacht?

Apple hat uns während des Launch-Events ein zuverlässiges Beispiel gegeben – den Boston-Marathon. Die Marathonstrecke hat viele Wolkenkratzer und wie bereits erwähnt, kann dies zu einigen Fehlern im GPS-Signal führen. Daher kann ein Zweifrequenzsystem Abhilfe schaffen.

Wenn Sie außerdem ein abenteuerlustiger Mensch sind und sich oft in die Wildnis wagen oder in Gebieten mit wenig bis gar keiner Kommunikation leben, ist das Dual-Frequenz-System genau das Richtige für Sie. Darüber hinaus hat Apple auch veröffentlicht Notfall-SOS-Funktion Über Satellit zu Ihrer Sicherheit.

Da dies auch in der iPhone 14 Pro-Serie enthalten ist, sind wir sicher, dass ein anderer Anwendungsfall dieses System verwenden könnte, um Drohnen sicher zu steuern und zu landen. Die Genauigkeit auf Zentimeterebene kann Ihnen helfen, Ihre Drohnen genau zu überwachen und zu lokalisieren.

Jetzt müssen wir warten, bis diese Geräte realen Tests unterzogen werden, um zu sehen, wie die neuen GPS-Preise aussehen und ob es in mehr Situationen helfen kann, als wir denken.

Dualband-GPS für überragende GPS-Genauigkeit

Das war alles, was Sie über das Dualband-GPS der Apple Watch Ultra wissen mussten. Das Erstaunliche ist, dass diese Technologie nur in fortschrittlichen Industriesystemen verwendet wurde. Das L5-Band ist ebenfalls ein Band, das zuvor nur Flugfunkdiensten vorbehalten war. Aber dank der Verfügbarkeit von kostengünstigen Komponenten können wir es auf Geräten wie der Apple Watch Ultra sehen. Wir sind so gespannt, wie dies in der realen Welt passiert, und wir hoffen, Sie sind es auch!