你被GPS了嗎?

Sep 23, 2015

目前的GPS定位系統,須接收地球上空的3或4枚衛星的訊號,進而推算使用者的精確位置,日本三大錶廠所推出的GPS定位對時腕錶,也採用相同模式。

如果把一個GPS全球定位晶片放在你的口袋內,這樣可以追蹤你的個人行蹤嗎?相信會有不少人認為可以,因為電影裡都這樣演。像是電影《全民公敵》(英語:Enemy of the State)裡的主角威爾史密斯,身上被放置鈕扣般大小的衛星定位裝置,因此被NSA國安局幹員追蹤個人的行蹤。

但是電影的劇情總是比較誇大不實,一個GPS定位裝置,需要GPS晶片、發射天線與電池的等零組件,在大樓內或地下室中,更是無法追蹤。據說後來有NSA國安局人員說明劇情,表示攔截通信是可做到的事,但是點對點的追蹤則是非常困難。但隨著現在智慧型手機的普及,透過GPS與基地台的定位系統,已經比以前容易;但如果關閉手機,同樣也無法追蹤。

SEIKO精工在2014年推出的第二代Astron GPS太陽能腕錶,採用8X82機芯,不僅增加計時功能,錶款的直徑與厚度,也同步縮減。

美國於1993年建置完成24顆的GPS全球定位系統(Global Positioning System,簡稱GPS)後,這項定位系統便逐漸從軍用的層級,普及於一般的民用需求。在2000年,柯林頓政府將GPS定位的誤差值,從100米減低至10米,就是把軍用規格,開放給一般民眾使用。因此舉凡船隻、車輛的定位導航,或是汽車的防盜系統與孩童、老人防走失系統,都可運用這項技術,而且定位資訊已經非常精確。

而GPS定位系統,是透過接收地球上空的3或4枚衛星的訊號,進而推算使用者的精確位置,因此接受到的衛星訊號越多,定位也就越精確。由於GPS系統的原理(推算距離),是透過訊號傳輸的時間乘以光速,所以每一個衛星內部,都有裝載準確度極高,造價達數百萬台幣的銫原子鐘(每140萬年才會出現1秒誤差),並隨著訊號傳遞至GPS接收器內。

CITIZEN星辰錶是第一家推出衛星對時錶款的錶廠,2015年所發表的Eco-Drive Satellite Wave F900光動能衛星對時腕錶,加入了自動調整時區的功能。

當日本的各大錶廠,在生產電波時計之後,便將腦子動到GPS衛星之上。因為每一個電波對時發射基地台(同樣使用原子鐘),發送的訊號可達1千或2千公里,但是涵蓋的範圍仍然太少,全球僅有六個基地發射台;如果配戴者搭乘郵輪,或是前往非洲、澳洲等地,電波時計便失去校對的來源。

因此在2011年,CITIZEN星辰錶推出首款可接收衛星訊號的Eco-Drive Satellite Wave光動能衛星對時錶,它可接收GPS訊號中的時間訊息,達成精確對時的功能。透過節電的功能,錶款會自動達成休眠的功能,最長可達2.5年;而當腕錶再次接觸光源時,會啟動時間至正確的位置。隨後在2013年起,每年都推出不同款式的光動能衛星對時腕錶。在2015年的F900錶款,強調接收時間訊號最短只需三秒,並首度加入可以接收位置資訊,自動調整時區的功能,錶殼厚度也是目前最薄的設計。

早期GPS衛星定位接收器的體積十分龐大,如今已能縮小放在腕錶之中。圖片為SEIKO EPSON錶廠的研發人員,展示不同世代的7X52(圖左)與8X82機芯(圖右),兩者的尺寸有明顯的差異。

而SEIKO精工雖然在2012年才推出Astron GPS太陽能腕錶,不過第一代搭載7X52機芯的錶款,卻已具備自動調整時區功能。也就是錶款除了具備接收衛星的時間訊號之外,機芯也會同步接收定位資訊,因此時針與日期都會自動應對到正確的時間,而無須以手動調整時區,對於時常出差的商旅人士,或是喜愛前往不同城市旅遊的使用者來說,是非常方便的功能。隨後精工在2014年推出的第二代Astron GPS太陽能腕錶(使用8X82機芯),尺寸從47mm縮減到44.6mm,同時厚度也變更薄,同時還增加計時功能。

在前一陣子,剛好有機會前往SEIKO位於長野縣的SEIKO EPSON錶廠,這裡是生產GS Spring Drive錶款與Astron GPS太陽能腕錶的大本營,研發人員展示不同世代的7X52與8X82機芯,兩者的機芯厚度、天線大小與電池尺寸都有了明顯的不同。他們也提到,機芯的零件微型化、提升接收的速度與減少耗電量,都是最重要的研發目標。雖然兩款機芯的研發時間只有相差兩年左右,但是成效非常明顯。

CASIO卡西歐在2014年推出了首款搭載GPS與六局電波對時的G-SHOCK腕錶。在2015年,廠方則將這項功能移植於Oceanus系列之中,錶款採用鈦金屬材質製作,並具有GPS定位調整時區的功能。

從這裡,我們也可以看到人們的努力與研究,對於科技的進步產生了極為重大的影響。雖然一開始GPS定位系統完全是為了軍事用途,包括潛艦、航空器的定位更新,或是後來首次使用GPS定位系統的JDAM聯合直接攻擊彈藥。它可透過炸彈尾翼的GPS套件與輸入電腦的座標位置,自動調整炸彈滑翔的方位與距離;其精準度可在10米以內,足以產生二次世界大戰中,轟炸機所投擲數百枚炸彈的破壞力。

但是後來GPS定位系統擴展到民用領域,其影響力卻是無遠弗屆。不過受限於耗電量,許多GPS定位接收器,有一定的使用時間(短則數小時,長則1個月,端看接收模式與電池大小),等到電能耗盡,必須更換電池或加以充電;所以錶廠只能使用太陽能搭配GPS功能,因為錶款可以持續進行充電。隨著人們將零件的微型化,與減低耗電量,說不定鈕扣般大小的GPS追蹤器,也可能在數十年後被研發出來。