¿Por qué GPS en el iPhone uso tanto poder?

Question

sigo leyendo en los artículos que el GPS en el iPhone o cualquier teléfono celular para el caso, utiliza una gran cantidad de energía, pero nunca he escuchado una explicación de por qué.

¿Por qué es esto? El teléfono no tiene que transmitir al igual que lo hace con 3G o WiFi.

¿El acto de recibir y amplificar la señal de tomar una gran cantidad de energía?

O es utilizado por la CPU? Me resulta difícil creer que el cálculo necesaria para procesar la señal GPS gravaría un procesador moderno.

Entonces, ¿dónde la fuga de energía viene?

Answer 1

Para obtener una posición semi precisa GPS, se necesitan al menos tres satélites (pero por lo general cuatro o más se requiere para obtener un grado decente de precisión) para triangular su posición. Cuanto más tienes mejor será la precisión.

Un GPS receptor necesita poder a su antena, y constantemente procesar la señal emitida por cada satélite. Recuerde que los satélites están transmitiendo mensajes de manera permanente. (50 bits / seg por lo que yo puedo recordar)

Satélites emiten mensajes que especifican su ubicación exacta, la trayectoria, la velocidad, el momento en que se envía cada mensaje y la ubicación aproximada de todos los otros satélites de la constelación.

Al comparar esta información a la vez que la señal se ha recibido una distancia del satélite al receptor se puede determinar. Cuando usted tiene tres o más satélites se puede triangular su ubicación en tres dimensiones relativas a las posiciones de los satélites.

El iPhone (y otros teléfonos) el uso de A-GPS, que está diseñado para (aunque no lo crean), entre otras cosas, hacer el trabajo de GPS mejor en zonas con poca recepción (ciudades?) Y reducir la cantidad de información que la necesidades del receptor de los satélites, ahorrando así energía de la batería de la antena.

Las partes de la señal GPS sobre la ubicación, velocidad y la trayectoria orbital generalmente abandonan por primera vez cuando en baja recepción, que es donde A-GPS entra en, alimentando esa información para cada satélite en esa parte del mundo para el teléfono, desde una base de datos central a través de la red móvil. Ahora el teléfono sólo tiene que buscar los breves señales de temporización de cada satélite, que son más fáciles de recibir que las otras partes de la transmisión.

Cuando se calcula toda esa información, un algoritmo (hay algunos por lo que yo sé) se utiliza para calcular la posición del receptor real.

Ahora añade a esto el hecho de que los mensajes se codifican GPS y que los satélites transmiten los mensajes a unos 50 bits por segundo. Y que cada mensaje es en realidad un subconjunto de marcos con el tiempo, la posición, la corrección de errores, etc, etc.

Hay más factores involucrador, pero con el propósito de hacer este sencillo, la CPU del GPS deben utilizar constantemente la radio (ya hambriento de poder) para capturar la señal (que puede ser débil!) Por lo general cuatro o más (a veces hasta a 20!) satélites que están enviando constantemente paquetes, entonces tiene que decodificar y procesarlas, realizar cálculos para analizar los resultados y, en algunos casos dibujar un mapa o alimentar una aplicación con la información.

Como se puede ver, esto suena fácil pero no lo es. Hay una gran cantidad de procesamiento de la CPU involucrado en la parte posterior (más de potencia de la antena!)

Así que el consumo de energía del GPS por lo general proviene de la naturaleza en tiempo real de la operación. Alimentación de la antena, la escucha de la información y procesarla, usos de energía, más que una antena de radio de disponibilidad (el teléfono) a la espera de una llamada. Además, el A-GPS utiliza también la radio y del teléfono (si está disponible) redes Wi-Fi para determinar su ubicación (y el uso de menos información GPS), lo que significa, más energía se utiliza al mismo tiempo.

La página de Wikipedia GPS tiene una gran cantidad de información detallada si desea obtener los detalles y / o sumergirse en más geekery GPS, incluyendo la materia de matemáticas y corrección de errores.

Answer 2

A pesar de que la respuesta de Martin tiene un montón de gran información, voy a añadir una respuesta que difiere en varios puntos clave, ya que no se siente cómodo editando su artículo para cambiar sustancialmente.

En pocas palabras, la CPU toma el poder y el GPS mantiene a la CPU de dormir. Por otra parte, con las actualizaciones de ubicación de fondo, las aplicaciones pueden ahora entrar en estado de baja energía incluso mientras cercas geográficas y grabación remota es habilitado para que la aplicación puede despertar en sí periódicamente para obtener las correcciones más precisas sin mantener la CPU + GPS circuitos activos durante horas y horas. Mediante la activación de una señal GPS de alta precisión de una vez cada 15 a 45 minutos, mientras que el senderismo es mucho más eficiente en energía que necesitan actualizaciones de ubicación constante que es lo que el sistema operativo cambia ahora permiten.

Sí, la antena GPS circuitos Hace falta algo de potencia adicional para hacer los cálculos de tiempo y escupir una ubicación pero desde la antena es recibir solamente y no hay necesidades de señal a amplificar, esta fuga de energía es más de un error de redondeo que la causa de alto consumo de energía. El procesamiento de señales y matemáticas complicadas para escupir lugar, el error probable y vectores de velocidad se realiza en el chip de silicio GPS y no la CPU del teléfono.

Todas las unidades portátiles de GPS tienen que recibir y procesar las señales de la antena GPS - de manera que el consumo de energía es probable que sea similar en todos los dispositivos que utilizan conjuntos de chips GPS modernos. También la energía de dos baterías AA es 4,2 Wh, que se compara muy bien a iPhone 3 y 4 capacidades de batería. Así, la gran diferencia en los tiempos de funcionamiento entre decir un Garmin y un iPhone es la aplicación que utiliza los datos se ejecuta un mucho más hambriento de poder iPhone CPU y la pantalla.

Tener una aplicación en primer plano el procesamiento de datos GPS constantemente (o en el fondo, sino que duerme mucho menos de lo normal) es lo que hace que el uso de la energía de la batería iPhone mucho más rápido que una unidad única finalidad GPS. (Cuya pantalla y el uso de la CPU mucha menos energía y dormir mucho más del tiempo que el iPhone lo hace)

Un mal diseñado aplicación para el iPhone que está en constante control y envío / recepción de datos para informar de una ubicación o reaccionar a las últimas novedades de datos va a utilizar más energía de la que cabría esperar. Una aplicación bien diseñada que deberá estar funcionando todo el tiempo de manera similar se agotará la batería de la mayoría de iPhones en 3 a 5 horas.

Si el iPhone está transmitiendo datos o la búsqueda de señales celulares débiles - que los circuitos será en él de más alto nivel de consumo. Senderismo fuera de la cobertura celular es un "doble golpe" de la transmisión del módem celular de alta potencia para hablar con una torre distante o buscar cobertura al mismo tiempo, los datos de localización GPS es la prevención de la CPU de dormir con tanta frecuencia. Se puede ver esto de ir a la configuración de la aplicación y comparar el modo de espera y tiempos de uso con y sin GPS activo.

Answer 3

GPS fichas para el sorteo cerca de 50 mW a plena potencia (véase también aquí , chips móviles modernos dibujar incluso menos ) . La antena no consume energía, no es así como antenas de trabajo (que supongo que la amplificación de la señal y el filtrado se maneja dentro del chip GPS. Si no es así, esto añadiría un poco a la consumo de energía). Así, en 1 hora, el chip dibuja 50 MWh de la batería si a plena potencia. La batería del iPhone tiene una capacidad de 5.000 MWh ~ (~ * 1400mAh 3.8V), lo que significa que podría alimentar el chip durante 100 horas, si ese fuera el único que lo hizo. En realidad, el chip no funciona continuamente a plena potencia y se apagará incluso si el GPS está activado, a menos que una aplicación está requiriendo de forma activa la localización por GPS - en cuyo caso un consumo de energía mucho más alta es causada por la CPU y la pantalla ( 0.5-1.5W ).

Answer 4

Algunas mediciones de la vida real, tomadas con el seguimiento de GPS, fuera de línea mapa utilizado (Galileo aplicación), todos los radios (modo Avión) y el ahorro de energía en.

1. iPhone SE, IOS 9 consume 220 mW medio

2. iPhone 5s consume 480 mW medio

para la referencia, pre-androide, GPS con TrekBuddy

3. Legacy consume Sonim 700 mW medio

Esto apoya la declaración anterior, 50 mW (un cuarto) de la potencia se utiliza para el GPS y el resto para la exhibición y otras inteligencia en el teléfono.

Siempre se puede quemar más energía, pero eso no es debido a que el GPS, pero lo más probable para la carga en línea con los mapas de cobertura de datos móviles pobres / marginal.