Perché GPS sull'uso iPhone così tanto potere?

Question

Continuo a leggere in articoli che il GPS su iPhone, o qualsiasi telefono cellulare è per questo, usa un sacco di potenza, ma non ho mai sentito una spiegazione del perché.

Perché è questo? Il telefono non deve trasmettere come fa con 3G o WiFi.

Fa il vero e proprio atto di ricevere e amplificare il segnale di prendere un sacco di potenza?

O è utilizzato dalla CPU? Trovo difficile credere che il calcolo necessaria per elaborare il segnale GPS sarebbe tassare un processore moderno.

Quindi, da dove viene la perdita di energia viene?

Answer 1

Per ottenere una posizione semi precisa GPS, avete bisogno almeno di tre satelliti (ma di solito quattro o più è necessaria per ottenere un discreto grado di precisione) per triangolare la propria posizione. Quanto più si ha la meglio la precisione.

Un GPS esigenze del ricevitore al potere la sua antenna, e costantemente elaborare il segnale inviato da ciascun satellite. Ricordate che i satelliti sono continuamente trasmette messaggi. (50 bit / sec, per quanto posso ricordare)

I satelliti emettono messaggi che specificano la loro esatta posizione, traiettoria, velocità, il tempo di ciascun messaggio è stato inviato e la posizione di massima di tutti gli altri satelliti della costellazione.

Confrontando queste informazioni per il momento il segnale è stato ricevuto una distanza dal satellite al ricevitore può essere determinato. Quando si hanno tre o più satelliti è possibile triangolare la propria posizione in tre dimensioni relative alle posizioni dei satelliti.

L'iPhone (e altri telefoni) uso A-GPS, che è stato progettato per (che ci crediate o no) tra le altre cose, rendere il lavoro GPS meglio in aree di accoglienza povere (città?) E ridurre la quantità di informazioni che il esigenze ricevitore da satelliti, risparmiando così potenza della batteria dall'antenna.

Le parti del segnale GPS sulla posizione, la velocità e la traiettoria orbitale di solito drop out per primo quando in condizioni di scarsa ricezione, è lì che A-GPS si adatta a, alimentando queste informazioni per ogni satellite in quella parte del mondo, al telefono, da un database centrale tramite la rete mobile. Ora il telefono deve solo cercare i brevi segnali di temporizzazione da ciascun satellite, che sono più facili a ricevere rispetto alle altre parti della trasmissione.

Quando tutte queste informazioni viene calcolato, un algoritmo (ci sono pochi per quanto ne so) viene utilizzato per calcolare la posizione del ricevitore vero e proprio.

Ora aggiungere a questo il fatto che i messaggi GPS sono codificati e che i satelliti trasmettono i messaggi a circa 50 bit al secondo. E che ogni messaggio è in realtà un sottoinsieme dei telai con il tempo, la posizione, la correzione degli errori, ecc, ecc

Non ci sono più fattori Involver, ma per lo scopo di fare questa semplice, la CPU del GPS devono utilizzare costantemente la radio (già assetati di potere) per catturare il segnale (che può essere debole!) Per il solito quattro o più (a volte fino a 20!) satelliti che sono costantemente inviano pacchetti, allora deve decodificare ed elaborarli, eseguire calcoli per analizzare i risultati e, in alcuni casi, disegnare una mappa o di alimentare la domanda con le informazioni.

Come si può vedere, questo suona facile ma non lo è. C'è un sacco di elaborazione della CPU coinvolti nella parte posteriore (più potenza dell'antenna!)

Quindi, il consumo energetico GPS di solito viene dalla natura in tempo reale dell'operazione. Accensione l'antenna, l'ascolto per le informazioni e l'elaborazione di esso, il potere usi, più di una semplice antenna radio stand-by (il telefono) in attesa di una chiamata. Inoltre l'A-GPS utilizza anche la radio e del telefono (se disponibile) le reti Wi-Fi per determinare la sua posizione (e l'uso meno informazioni GPS), che significa, più potere viene utilizzato allo stesso tempo.

La pagina Wikipedia GPS ha un sacco di informazioni dettagliate, se si desidera ottenere le specifiche e / o tuffarsi in più geekery GPS, tra cui la roba la matematica e la correzione degli errori.

Answer 2

Anche se la risposta di Martin ha un sacco di grandi informazioni, ho intenzione di aggiungere una risposta che differisce in diversi punti chiave come io non sentirsi a proprio agio modificando il suo articolo di cambiare sostanzialmente.

In poche parole, la CPU prende il potere e il GPS mantiene la CPU di dormire. , inoltre, con aggiornamenti in background location, le applicazioni possono ora entrare stato di basso consumo anche mentre scherma geo e registrazione a distanza è abilitato in modo che l'applicazione può svegliare se stesso periodicamente per ottenere le correzioni più accurate senza mantenere la CPU + GPS circuiti attivi per ore e ore. Innescando un fix GPS ad alta precisione di una volta ogni 15 a 45 minuti, mentre le escursioni è molto più efficiente di quello che necessitano di costanti aggiornamenti sulla posizione che è ciò che il sistema operativo cambia ora consentono.

Sì, l'antenna GPS circuiteria ci vuole un certo potere aggiuntivo per eseguire i calcoli di temporizzazione e sputare una posizione ma poiché l'antenna è riceve solo e non necessità di segnale da amplificare, questo assorbimento di potenza è più di un errore di arrotondamento del causare di elevato consumo di energia. L'elaborazione del segnale e la matematica complicato sputare posizione, probabile errore e vettori di velocità è fatto in chip di silicio GPS e non la CPU del telefono.

Tutte le unità GPS portatili hanno per ricevere ed elaborare i segnali antenna GPS - in modo che il consumo di energia è probabile che sia simile in tutti i dispositivi che utilizzano moderni chipset GPS. Anche l'energia di due batterie AA è 4,2 Wh che confronta molto bene per iPhone 3 e 4 capacità delle batterie. Così la grande differenza in tempi di esecuzione tra il dire un Garmin e un iPhone è l'applicazione che utilizza i dati viene eseguito molto più assetati di potere CPU iPhone e lo schermo.

Avere un app in primo piano il trattamento costantemente i dati GPS (o in background, ma dorme molto meno del normale) è ciò che rende l'uso di energia della batteria iPhone in modo molto più veloce di una singola unità scopo GPS. (Il cui schermo e l'utilizzo della CPU molto meno potere e dormire molto più del tempo che l'iPhone fa)

Un mal progettato per iPhone che viene costantemente controllando e l'invio / ricezione di dati per segnalare una posizione o reagire agli ultimi nuovi dati utilizzerà più energia di quanto si potrebbe aspettare. Un'applicazione ben progettata che ha bisogno di essere in esecuzione tutto il tempo sarà simile scaricare la batteria della maggior parte di iPhone nel 3 a 5 ore.

Se l'iPhone sta trasmettendo dati o alla ricerca di segnali cellulari deboli - che il circuito sarà su di essa la più alto livello di consumo. Escursione fuori copertura cellulare è un "doppio smacco" della trasmissione del modem cellulare ad alta potenza per parlare con una torre distante o la ricerca di una copertura allo stesso tempo dati di localizzazione GPS impedisce la CPU di dormire il più spesso. Si può vedere questo andando l'applicazione Impostazioni e confrontando lo standby e tempi di utilizzo con e senza GPS attivo.

Answer 3

GPS chip disegnano circa 50 mW a piena potenza (vedi anche qui , moderni chip mobile trarre ancora meno ) . L'antenna non disegna il potere, che non è come le antenne di lavoro (presumo l'amplificazione del segnale e filtraggio viene gestito all'interno del chip GPS. In caso contrario, questo aggiungerebbe un po 'per l'assorbimento di potenza). Quindi, in 1 ora, il chip trae 50mWh dalla batteria se a piena potenza. La batteria di iPhone ha una capacità di circa 5000 MWh (~ 1400mAh * 3.8V), il che significa che potrebbe alimentare il circuito integrato per 100 ore, se fosse l'unica cosa che ha fatto. In realtà, il chip non sarà continuamente eseguito a piena potenza e si spegnerà anche se il GPS è attivo, a meno che un app è che richiedono attivamente tracking GPS - nel qual caso un assorbimento di potenza molto più elevata è causata dalla CPU e lo schermo ( 0.5-1.5W ).

Answer 4

Alcune misurazioni di vita reale, scattate con il GPS di monitoraggio su, in linea mappa utilizzata (Galileo app), tutte le altre radio off (modalità aereo) e di risparmio energetico su.

1. iPhone SE, iOS 9 consuma 220 mW medio

2. iPhone 5s consuma 480 mW medio

per riferimento, pre-Android, GPS con Trekbuddy

3. legacy Sonim consuma 700 mW medio

Questo sostiene la dichiarazione di cui sopra, 50 mW (un quarto) della potenza viene utilizzato per il GPS e il resto per la visualizzazione e altre intelligenza nel telefono.

È sempre possibile bruciare più energia, ma che non è a causa del GPS, ma molto probabilmente per il caricamento online le mappe con una copertura mobile di dati poveri / marginale.