Warum verbraucht GPS auf dem iPhone so viel Strom?

Question

Ich lese in Artikeln, die GPS auf dem iPhone oder ein Handy in dieser Angelegenheit, immer wieder anwendet, aber ich habe noch nie eine Erklärung für das Warum gehört.

Warum ist das? Das Telefon muss nicht wie mit 3G oder WLAN übertragen.

Nimmt der tatsächliche Akt des Empfangens und Verstärkungsvermögens des Signals viel Macht an?

Oder wird es von der CPU verwendet? Es fällt mir schwer zu glauben, dass die zur Verarbeitung des GPS -Signals erforderliche Berechnung einen modernen Prozessor besteuern würde.

Woher kommt der Stromabfluss?

Answer 1

Um eine halb präzise GPS -Position zu erhalten, benötigen Sie mindestens drei Satelliten (aber normalerweise sind vier oder mehr erforderlich, um einen angemessenen Grad an Präzision zu erhalten), um Ihre Position zu triangulieren. Je mehr Sie die Genauigkeit haben.

Ein GPS -Empfänger muss seine Antenne mit Strom versorgen und das von jedem Satelliten gesendete Signal ständig verarbeiten. Denken Sie daran, dass Satelliten ständig Nachrichten übertragen. (50 Bit/s, soweit ich mich erinnern kann)

Satelliten geben Nachrichten aus, die ihren genauen Ort, ihre Flugbahn, die Geschwindigkeit, die Zeit, die jede Nachricht gesendet wurde, und die raue Position aller anderen Satelliten in der Konstellation angeben.

Durch den Vergleich dieser Informationen mit dem Zeitpunkt des Signals kann ein Abstand vom Satellit mit dem Empfänger ermittelt werden. Wenn Sie drei oder mehr Satelliten haben, können Sie Ihren Standort in drei Dimensionen relativ zu den Positionen der Satelliten triangulieren.

Das iPhone (und andere Telefone) nutzt A-GPS, das unter anderem dazu gedacht ist (zu glauben oder nicht), das GPS in schlechten Empfangsbereichen (Städte?) Verbessert und die Menge an Informationen, die der Empfänger benötigt, verringert Die Satelliten sparen damit Batteriestrom von der Antenne.

Die Teile des GPS-Signals über Ort, Geschwindigkeit und Orbitalbahn fallen normalerweise zuerst aus, wenn es in niedriger Rezeption eingeht. über das Mobilfunknetz. Jetzt muss das Telefon nur nach den kurzen Timing -Signalen von jedem Satelliten suchen, die leichter zu empfangen sind als die anderen Teile der Übertragung.

Wenn all diese Informationen berechnet werden, wird ein Algorithmus (soweit ich weiß) ein Algorithmus verwendet, um die Position des tatsächlichen Empfängers zu berechnen.

Fügen Sie nun die Tatsache hinzu, dass GPS -Nachrichten codiert werden und dass Satelliten die Nachrichten auf etwa 50 Bit pro Sekunde übertragen. Und dass jede Nachricht wirklich eine Teilmenge von Frames mit Zeit, Position, Fehlerkorrektur usw. ist.

Es gibt mehr Faktoren involvern, aber um dies einfach zu machen, muss die CPU des GPS das Radio (bereits hungrig) ständig verwenden, um das Signal (das möglicherweise schwach zu sein kann!) Normalerweise für vier oder mehr (manchmal bis zu 20! ) Satelliten, die ständig Pakete senden, dann müssen sie dekodieren und verarbeiten, Berechnungen zur Analyse der Ergebnisse durchführen und in einigen Fällen eine Karte zeichnen oder eine Anwendung mit den Informationen füttern.

Wie Sie sehen können, klingt dies einfach, aber nicht. Es gibt eine Menge CPU -Verarbeitung in der Rückseite (plus die Kraft der Antenne!)

Der GPS -Stromverbrauch kommt also normalerweise aus der Echtzeit der Operation. Mit Strom versorgt, die Antenne anstrengt, Informationen anhören und sie verarbeiten, Strom, mehr als nur eine Standby -Radio -Antenne (das Telefon), die auf einen Anruf wartet. Außerdem verwendet das A-GPS auch das Radio des Telefons und (falls verfügbar) Wi-Fi-Netzwerke, um den Standort zu bestimmen (und weniger GPS-Informationen zu verwenden). Dies bedeutet, dass gleichzeitig mehr Strom verwendet wird.

Das Wikipedia GPS Page enthält viele detaillierte Informationen, wenn Sie die Einzelheiten erhalten und/oder in mehr GPS -Geekery eintauchen möchten, einschließlich der Mathematik- und Fehlerkorrekturmaterial.

Answer 2

Obwohl Martins Antwort unzählige großartige Informationen enthält, werde ich eine Antwort hinzufügen, die sich von mehreren wichtigen Punkten unterscheidet, da ich mich nicht wohl fühle, seinen Artikel zu bearbeiten, um ihn erheblich zu ändern.

Kurz gesagt, die CPU übernimmt die Leistung und das GPS hält die CPU am Schlafen. Darüber hinaus können Apps mit Hintergrundort -Standort -Updates jetzt einen niedrigen Stromversorgungszustand eingeben, auch wenn Geo -Zäune und Fernaufzeichnungen aktiviert sind, sodass die App sich regelmäßig aufwachen kann, um genauere Korrekturen zu erhalten, ohne die CPU+GPS -Schaltung für Stunden aktiv zu halten. Durch das Auslösen einer hohen Genauigkeitsmessung, die alle 15 bis 45 Minuten während des Wanderns weitaus energieeffizienter ist, als die Aktualisierungen mit konstanten Standort zu benötigen, was das Betriebssystem jetzt ändert.

Ja, die GPS -Antennenschaltung erfordert eine zusätzliche Leistung, um die Timing -Berechnungen durchzuführen und einen Ort auszuspucken, aber da die Antenne nur empfangen wird und kein Signal verstärkt werden muss, ist dieser Leistungsabfluss eher ein Rundfehler als die Ursache für Hoch Energieverbrauch. Die Signalverarbeitung und die komplizierte Mathematik, um den Standort, die wahrscheinlichen Fehler und die Geschwindigkeitsvektoren auszuspucken, erfolgt im GPS -Siliziumchip und nicht im CPU des Telefons.

Alle tragbaren GPS -Einheiten müssen die GPS -Antennensignale empfangen und verarbeiten, sodass der Stromverbrauch über alle Geräte mit modernen GPS -Chipsätzen wahrscheinlich ähnlich ist. Auch die Energie von zwei AA -Batterien beträgt 4,2 WHR, was sehr gut mit den Akku -Kapazitäten des iPhone 3 und 4 verglichen wird. Daher ist der große Unterschied in den Laufzeiten zwischen einem Garmin und einem iPhone die App, die die Daten verwendet, eine viel leistungsstärkere iPhone -CPU und einen viel leistungsstärkeren iPhone -Bildschirm.

Eine App im Vordergrund zu haben, die ständig GPS -Daten (oder im Hintergrund, aber sehr viel weniger als normal) verarbeitet, macht das iPhone die Batterieenergie so viel schneller als eine einzelne GPS -Einheit. (Wessen Bildschirm und CPU verwenden viel weniger Leistung und schläft weit mehr Zeit als das iPhone)

Eine schlecht gestaltete iPhone -App, die ständig Daten überprüft und sendet, um einen Standort zu melden oder auf die neuesten neuen Daten zu reagieren, wird mehr Energie verbrauchen, als Sie vielleicht erwarten. Eine gut gestaltete App, die die ganze Zeit ausgeführt werden muss, wird die Batterie der meisten iPhones in 3 bis 5 Stunden in ähnlicher Weise abtropfen lassen.

Wenn das iPhone Daten überträgt oder nach schwachen Zellsignalen sucht, ist diese Schaltung auf dem höchsten Verbrauch. Das Wandern aus der Zellabdeckung ist ein "Doppelschlag" des Zellmodems, das mit hoher Leistung übersetzt, um mit einem entfernten Turm zu sprechen oder gleichzeitig nach Abdeckung zu suchen, die GPS -Standortdaten verhindern, dass die CPU so oft schlafen. Sie können dies sehen, indem Sie zur Einstellungs -App gehen und Vergleich der Standby- und Verwendungszeiten mit und ohne GPS aktiv.

Answer 3

GPS -Chips zeichnen ca. 50 MW bei voller Leistung (siehe auch hier, moderne mobile Chips zeichnen sogar weniger). Die Antenne zieht keine Leistung an, so funktionieren die Antennen nicht (ich nehme an, die Signalverstärkung und Filterung werden im GPS -Chip behandelt. Wenn nicht, würde dies leicht zum Leistungsabzug hinzufügen). In 1 Stunde zeichnet der Chip bei voller Leistung 50 mWh von der Batterie. Der iPhone -Akku hat eine Kapazität von ~ ~ 1400 mAh*3,8 V), was bedeutet, dass er den Chip 100 Stunden lang mit Strom versorgen kann, wenn dies das einzige wäre, was er tat. In Wirklichkeit wird der Chip nicht kontinuierlich mit voller Leistung ausgeführt und setzt auch dann nach, wenn GPS aktiviert ist, es sei denn, eine App erfordert aktiv GPS -Tracking.0,5-1,5W).

Answer 4

Einige reale Messungen, die mit GPS -Tracking, Offline -Karte (Galileo App), allen anderen Radios (Flugzeugmodus) und Stromspeicher durchgeführt wurden.

1. iPhone SE, iOS 9 konsumiert 220 MW Durchschnitt

2. iPhone 5s konsumiert 480 MW Durchschnitt

als Referenz vor Android, GPS mit Trekbuddy

3. Legacy Sonim verbraucht 700 MW Durchschnitt

Dies unterstützt die obige Erklärung, 50 MW (ein Viertel) der Stromversorgung werden für das GPS und den Rest für Display und andere Smarts im Telefon verwendet.

Sie können immer mehr Strom verbrennen, aber das liegt nicht an dem GPS, sondern am wahrscheinlichsten beim Laden von Online -Karten mit schlechter/marginaler mobiler Datenabdeckung.