全球定位系统（GPS 的缩写）是最广泛使用的系统，通过与卫星建立无线通信信道来进行定位和估算时间。智能手机依赖于该系统，智能手表也是如此，尤其是针对运动爱好者的智能手表。然而，当涉及到水肺潜水或深海浮潜等水下活动时，它就没有多大用处了。
这是因为 GPS 波在液体穿透方面根本无法提供太多帮助，因为它所依赖的无线电波在水中会迅速分解。这意味着，如果您戴着 Apple Watch 去游泳并试图探索一些水下地点，请不要依靠 GPS 来让别人监视并找到您。但有一种新颖的解决方案可以为几乎所有智能手表提供类似 GPS 的定位超能力。
华盛顿大学的研究人员开发了一款应用程序，允许水下潜水员通过智能手机相互通信，本质上是创建一个类似于 GPS 的三维位置三角测量网。这里的主要好处是，团队领导者可以始终关注与他们一起在水下冒险的其他潜水员，并确保他们不会偏离团队。
这样的解决方案可以挽救生命，特别是在水下能见度较低的情况下，团队领导者很难甚至不可能看到团队中的每一位潜水员。如果其中一名潜水员被绳子缠住或发生任何其他紧急情况，该应用程序可以帮助三角测量他们的位置并挽救他们的生命。
智能手表应用程序的工作原理
该应用程序能够对 30 米范围内的一组潜水员进行水下坐标三角测量。该应用程序的作用是将每个潜水员的智能手表视为一个节点，然后在发送音频 ping 时根据与队长智能手表的相对距离创建 3D 位置图。
随着越来越多的潜水员加入到该小组中，只要每个潜水员都在 30 米的范围内，该应用程序的位置估计也会扩展。对于涉及四到五个智能手表的示例网络，估计水下 3D 位置的中值误差在 0.5-0.9 m 和 0.9-1.6 m 之间。
好吧，所以该应用程序将帮助团队领导者关注整个团队 – 但对于地面上的人来说，他们的真实位置又如何呢？华盛顿大学艾伦学院教授、该 研究论文的主要作者 Shyam Gallakota 告诉 Digital Trends：“你需要一个高于水面的锚定装置，例如固定在浮标上或放置在船上。”
具体来说，领导者的智能手表必须无线连接到锚定设备，以进行“正确”的位置估计，以便水面上的人可以监视领导者及其整个团队在水面下的三维阵型。
无需特殊装备
这里最大的胜利是该应用程序不使用任何专门的硬件来完成其工作。您所需要的只是一块 Apple Watch 或 Wear OS 智能手表，它可以提供在水下生存所需的入口保护，然后您就可以出发了。这是因为新颖的位置跟踪系统依赖于声波。
该应用程序提示智能手表使用其内置扬声器阵列发出声音，同时麦克风在水下拾取信号。 Gollakota 解释说，音频 ping 信号大约需要 1.5 秒才能返回团队领导的智能手表。
Gollakota 将这项创新定义为“首款用于智能手表的水声 3D 定位系统”，不需要任何外部装备。有趣的是，该系统在智能手机上也应该可以正常工作，因为它们还配备了扬声器和麦克风阵列，可用于 3D 位置估计。 “智能手表基本上会传输非常微小的鸣叫声，然后使用麦克风进行通信，”他解释道。
事实上，部署手机很可能为视觉里程计打开大门。当被问及为什么团队跳过这一侧时，“嗯，带着智能手机进行水下潜水并不像智能手表那么方便，”Gollokota 告诉我。这是一个有效的观点。此外，没有多少智能手机能够在深水冒险运动所需的深度沉浸。
是什么赋予了？
该系统并非没有局限性。 Gollakota 告诉我们，要使系统正常工作，组中至少需要三块智能手表通过声波相互通信。当只有两个智能手表时，应用程序只能提供测距信息。这是因为组中的每个智能手表都充当一个节点。越多越好，因为连接池中拥有三个以上的智能手表只会提高位置三角测量的准确性。
另一个陷阱是它不是一个连续的位置跟踪系统。相反，它是一个自愿定位系统，这意味着团队负责人必须按下按钮，以便他们的智能手表发出音频信号，然后附近的其他智能手表会接收到该信号。
然而，最大的警告是该应用程序目前无法从苹果或谷歌的应用程序商店下载。相反，华盛顿大学的团队已将整个代码上传到 GitHub，希望开发者社区能够采纳它来制作一款应用程序，随后在 Google Play Store 和 Apple App Store 上发布。
尽管该代码是免费提供的，但这本身就是一个小小的不便。与简单地从数字商店安装应用程序相比，从 GitHub 上运行代码运行应用程序需要一定水平的技术专业知识。 Gollakota 告诉我们，该团队正在努力解决问题，但他表示，鉴于 App Store 上严格的质量和用户体验规则，创建 Apple Watch 应用程序并不是一个特别容易的过程。
尽管团队在测试阶段使用了Apple Watch Ultra ，但 Gollakota 告诉 Digital Trends，该代码也与 Android 兼容。这意味着它可用于创建在 Wear OS（由 Google 提供）智能手表上运行的应用程序。然而，当涉及到运行基于 RTOS 基础的定制皮肤的通用智能手表时（例如 OnePlus、荣耀、小米等销售的手表），该应用程序没有可行的未来。
尽管存在上述技术限制，华盛顿大学专家开发的水下 GPS 应用程序仍然是一个巨大的飞跃。最好的部分是，它不会给普通智能手机用户带来负担，让他们花钱购买任何专门的智能手表设备。在应用程序商店以最终形式提供该应用程序之前，这只是时间问题和一些运气。
有趣的是，同一机构的专家采用了类似的声学方法，不久前开发了第一个水下消息应用程序。 Digital Trends 还与华盛顿大学的研究生 Joseph Breda 进行了交谈，他开发了一款应用程序， 允许智能手机测量体温，而不需要任何专门的附加套件或传感器。