Почему GPS на iPhone использует так много питания?

Question

Я продолжаю читать в статьях, которые GPS на iPhone или в любом мобильном телефоне в этом отношении используют много энергии, но я никогда не слышал объяснения, почему.

Почему это? Телефон не должен передаваться так, как это происходит с 3G или Wi -Fi.

Приобретает ли фактический акт получения и усиления сигнала много энергии?

Или он используется процессором? Мне трудно поверить, что вычисления, необходимые для обработки сигнала GPS, будут облагаться налогом современного процессора.

Так откуда взялась утечка питания?

Answer 1

Чтобы получить полу точную позицию GPS, вам нужно как минимум три спутника (но обычно требуется четыре или более, чтобы получить достойную степень точности), чтобы триангулировать вашу позицию. Чем больше у вас есть точность.

Приемник GPS должен питать свою антенну и постоянно обрабатывать сигнал, отправленный каждым спутником. Помните, что спутники постоянно передают сообщения. (50 битов/сек, насколько я могу помнить)

Спутники излучают сообщения, указывающие их точное местоположение, траекторию, скорость, время отправлено каждое сообщение, а также грубое расположение всех других спутников в созвездии.

Сравнивая эту информацию с временем, когда сигнал был получен на расстоянии от спутника до приемника, можно определить. Когда у вас есть три или более спутников, вы можете триангулировать свое местоположение в трех измерениях по сравнению с положениями спутников.

IPhone (и другие телефоны) используют A-GPS, который предназначен для (верьте или нет), среди прочего, заставляют GPS лучше в плохих зонах приема (города?) И уменьшить объем информации, которая нуждается в приемнике от Спутники, тем самым экономя мощность аккумулятора от антенны.

Части GPS сигнализируют о местоположении, скорости и орбитальной траектории, как правило, выпадают сначала, когда в низком приеме, именно здесь A-GP через мобильную сеть. Теперь телефон просто должен искать короткие сигналы времени с каждого спутника, которые легче получить, чем другие части передачи.

Когда вся эта информация рассчитывается, насколько я знаю, алгоритм (есть несколько) используется для вычисления позиции фактического приемника.

Теперь добавьте к этому тот факт, что сообщения GPS закодированы и что спутники транслируют сообщения со скоростью около 50 бит в секунду. И что каждое сообщение на самом деле является подмножеством кадров со временем, положением, коррекцией ошибок и т. Д. И т. Д.

Существует больше факторов, но для того, чтобы сделать это простым, процессор GPS должен постоянно использовать радио (уже голодное власть) для захвата сигнала (который может быть слабым!), Обычно четыре или более (иногда до 20! ) Спутники, которые постоянно отправляют пакеты, затем они должны декодировать и обрабатывать их, выполнять вычисления для анализа результатов, а в некоторых случаях нарисуйте карту или подачу приложения с информацией.

Как видите, это звучит легко, но это не так. В задней части связана много процессора (плюс сила антенны!)

Таким образом, энергопотребление GPS обычно происходит от природы операции в реальном времени. Питание антенны, прослушивание информации и ее обработка, использует мощность, больше, чем просто резервная радиоанена (телефон), ожидающая вызова. Кроме того, A-GPS использует также радио телефонного радио и (если доступно) Wi-Fi Networks для определения его местоположения (и использования меньшего количества GPS), что означает, что в то же время используется больше мощности.

А Википедия GPS У Page есть много подробной информации, если вы хотите получить специфику и/или погрузиться в большее GPS Geekery, включая материалы по математике и исправлению ошибок.

Answer 2

Хотя в ответе Мартина есть множество отличной информации, я собираюсь добавить ответ, который отличается по нескольким ключевым моментам, так как мне не удобно редактировать его статью, чтобы существенно изменить ее.

Короче говоря, процессор берет силу, а GPS удерживает процессор от сна. Кроме того, с обновлениями фонового местоположения приложения теперь могут вводить состояние с низким уровнем мощности, даже если включено в эксплуатацию Geo Furfing и удаленная запись, так что приложение может периодически проснуться, чтобы получить более точные исправления, не поддерживая схему CPU+GPS активной в течение нескольких часов. Запуская высокую точность GPS, исправляя один раз каждые 15-45 минут, в то время как пешие прогулки гораздо более энергоэффективны, чем требуют постоянных обновлений местоположения, что теперь позволяет изменять ОС.

Да, схема антенны GPS действительно требует дополнительной мощности для выполнения расчетов времени и выпредить местоположение, но, поскольку антенна принимается только и сигнал не требует усиления, этот источник мощности является скорее ошибкой округления, чем причиной высокой энергопотребление. Обработка сигнала и сложная математика, чтобы выплевывать местоположение, векторы вероятной ошибки и скорости выполняются в кремниевом чипе GPS, а не в процессоре телефона.

Все портативные единицы GPS должны получать и обрабатывать сигналы антенны GPS, так что использование энергии, вероятно, будет одинаковым на всех устройствах с использованием современных чипсетов GPS. Кроме того, энергия двух батарей AA составляет 4,2 WHR, что очень хорошо сравнивается с емкостью батареи iPhone 3 и 4. Таким образом, большая разница в времени выполнения между, скажем, Garmin и iPhone - это приложение, которое использует данные, которые запускают гораздо более голодный процессор и экран iPhone.

Наличие приложения на переднем плане, постоянно обрабатывать данные GPS (или на заднем плане, но спь намного меньше, чем обычно) - это то, что заставляет iPhone использовать энергию батареи намного быстрее, чем единая целевая GPS -блока. (Чьи экран и процессор используют гораздо меньше мощности и сон гораздо больше времени, чем iPhone)

Плохо разработанное приложение для iPhone, которое постоянно проверяет и отправляет / принимает данные для сообщений о местоположении или реагирует на последние новые данные, будет использовать больше энергии, чем вы могли бы ожидать. Хорошо разработанное приложение, которое должно работать все время, будет аналогичным образом истощает батарею большинства iPhone за 3-5 часов.

Если iPhone передает данные или ищет слабые сигналы ячейки - эта схема будет на самом высоком уровне потребления. Поход из охвата ячеек - это «двойной удар» модема ячейки, передаваемого при высокой мощности, чтобы поговорить с далекой башней или поиска охвата в то же время данные о местоположении GPS предотвращают спать процессора так часто. Вы можете увидеть это, перейдя в приложение «Настройки» и Сравнение времени в режиме ожидания и использования с активным GPS.

Answer 3

GPS Chips рисует около 50 МВт при полной мощности (смотрите также здесь, современные мобильные чипсы рисуют даже меньше) Антенна не рисует мощность, это не так, как работают антенны (я предполагаю, что усиление сигнала и фильтрация обрабатываются внутри чипа GPS. Если нет, это немного добавило бы к рисованию мощности). Таким образом, через 1 час чип рисует 50 мВ. от батареи, если при полной мощности. Батарея iPhone имеет емкость ~ 5000 МВтч (~ 1400 мАч*3,8 В), что означает, что он может питать чип в течение 100 часов, если бы это было единственное, что он сделал. В действительности, чип не будет постоянно работать при полной мощности, и он будет включать вниз, даже если GPS будет включен, если только приложение не требует отслеживания GPS - в этом случае гораздо более высокий розыгрыш мощности вызван ЦП и экраном (0,5-1,5 Вт).

Answer 4

Некоторые измерения реальной жизни, сделанные с помощью GPS -отслеживания, используемой автономной карты (приложение Galileo), все другие радиопередачи (режим самолета) и сохранение питания.

1. iPhone SE, iOS 9 потребляет 220 МВт средний

2. iPhone 5s потребляет 480 МВт средний

Для справки, предварительно-ан-ан-ан-Android, GPS с Trekbuddy

3. Наследие Соним потребляет 700 МВт средний

Это поддерживает приведенное выше заявление: 50 МВт (одна четверть) мощности используется для GPS, а остальные для дисплея и других умных в телефоне.

Вы всегда можете сжечь больше мощности, но это не из -за GPS, но, скорее всего, для загрузки онлайн -карт с плохим/маргинальным покрытием мобильных данных.