אני ממשיך לקרוא במאמרים ש- GPS באייפון, או כל טלפון נייד לצורך העניין, משתמש בכוח רב, אך מעולם לא שמעתי הסבר מדוע.
מדוע זה? הטלפון לא צריך לשדר כמו עם 3G או WiFi.
האם הפעולה בפועל של קבלת האות והגברתה דורשת כוח רב?
או האם הוא משמש את המעבד? אני מתקשה להאמין שהחישוב הדרוש לעיבוד אות ה- GPS יחייב מיסוי על מעבד מודרני.
אז מאיפה נובע החשמל?
כדי להשיג מיקום GPS חצי מדויק, אתה זקוק לפחות לשלושה לוויינים (אך בדרך כלל נדרשים ארבעה ומעלה כדי להשיג מידה ראויה של דיוק) כדי לשלש את המיקום שלך. ככל שיש לך יותר כך הדיוק יהיה טוב יותר.
מקלט GPS צריך להפעיל את האנטנה שלו ולעבד כל הזמן את האות שנשלח על ידי כל לווין. זכור כי לוויינים מעבירים ללא הרף הודעות. (50 ביט / שנייה עד כמה שזכור לי)
לוויינים משדרים הודעות המציינות את מיקומם המדויק, מסלולם, מהירותם, זמן כל הודעה ונשלח והמיקום הגס של כל שאר הלוויינים בקבוצת הכוכבים.
על ידי השוואת מידע זה לזמן קבלת האות ניתן לקבוע מרחק מהלוויין למקלט. כשיש לך שלושה לוויינים או יותר תוכל לשלש את מיקומך בתלת מימד ביחס למיקומי הלוויינים.
האייפון (וטלפונים אחרים) משתמשים ב- A-GPS, שנועד בין השאר (תאמינו או לא), לגרום ל- GPS לעבוד טוב יותר באזורי קליטה גרועים (ערים?) ולהפחית את הכמות מידע שהמקלט זקוק לו מהלוויינים ובכך חוסך כוח סוללה מהאנטנה.
החלקים של אות ה- GPS לגבי מיקום, מהירות מסלול מסלול בדרך כלל נושרים קודם בקליטה נמוכה, שם A -GPS משתלב ומזין את המידע לכל לוויין באותו חלק בעולם לטלפון, ממסד נתונים מרכזי דרך הרשת הסלולרית. עכשיו הטלפון רק צריך לחפש את אותות התזמון הקצרים מכל לוויין, שקל יותר לקבל מאשר חלקי השידור האחרים.
כשמחושבים את כל המידע הזה, משתמשים באלגוריתם (יש כמה עד כמה שידוע לי) כדי לחשב את המיקום של המקלט בפועל.
כעת הוסף לכך את העובדה שהודעות GPS מקודדות וכי לוויינים משדרים את ההודעות בכ- 50 ביט לשנייה. ושכל הודעה היא באמת קבוצת משנה של זמן, מיקום, תיקון שגיאות וכו 'וכו' הרדיו (שכבר רעב לחשמל) לתפוס את האות (שעשוי להיות חלש!) בדרך כלל לארבעה או יותר (לפעמים עד 20!) לוויינים ששולחים כל הזמן חבילות, ואז עליו לפענח ולעבד אותם, לבצע חישובים כדי לנתח את תוצאות ובמקרים מסוימים לצייר מפה או להזין יישום עם המידע.
כפי שאתה יכול לראות, זה נשמע קל אבל זה לא. יש הרבה עיבוד מעבד שמעורב בחלק האחורי (בתוספת כוח האנטנה!)
אז צריכת החשמל של GPS בדרך כלל מגיעה מאופי הפעולה בזמן אמת. הפעלת האנטנה, האזנה למידע ועיבודו, משתמשת בחשמל, ולא רק באנטנת רדיו המתנה (הטלפון) הממתינה לשיחה. בנוסף ה- A-GPS משתמש גם ברדיו של הטלפון וברשתות ה- Wi-Fi (אם קיימות) כדי לקבוע את מיקומו (ולהשתמש בפחות מידע GPS), כלומר נעשה שימוש רב יותר באותו זמן.
בדף ויקיפדיה GPS יש הרבה מידע מפורט אם ברצונך להביא את הפרטים ו / או לצלול לעוד גיאוגרפי GPS, כולל מתמטיקה ותיקון שגיאות.
למרות שלתשובה של מרטין יש טונות של מידע נהדר, אני הולך להוסיף תשובה שתשונה בכמה נקודות מרכזיות מכיוון שלא נעים לי לערוך את המאמר שלו כדי לשנות אותו באופן מהותי.
בקיצור נמרץ, המעבד לוקח את הכוח וה- GPS מונע את המעבד מלהירדם. יתר על כן, עם עדכוני מיקום הרקע, אפליקציות יכולות כעת להיכנס למצב צריכת חשמל נמוכה גם בזמן שגידור גיאוגרפי והקלטה מרחוק מופעלים כך שהאפליקציה יכול להעיר את עצמו מעת לעת כדי לקבל תיקונים מדויקים יותר מבלי להשאיר את המעבד + ה- GPS פעיל במשך שעות על גבי שעות. על ידי הפעלת תיקון GPS ברמת דיוק גבוהה אחת ל -15 עד 45 דקות בזמן טיול הוא הרבה יותר חסכוני באנרגיה מאשר צורך בעדכוני מיקום קבועים וזה מה שהשינויים במערכת ההפעלה מאפשרים כעת.
כן, מעגלי האנטנה של ה- GPS אכן דורשים כוח נוסף בכדי לבצע את חישובי התזמון ולירוק מיקום, אך מכיוון שהאנטנה מתקבלת בלבד ואין צורך להגביר אות, ניקוז ההספק הזה הוא יותר שגיאת עיגול מאשר הגורם לצריכת חשמל גבוהה. עיבוד האות ומתמטיקה מסובכת ליריקת מיקום, וקטורי שגיאה ומהירות אפשריים נעשה בשבב הסיליקון GPS ולא במעבד הטלפון.
כל יחידות ה- GPS הניידות צריכות לקבל ולעבד את אותות האנטנה של ה- GPS - כך שצריכת החשמל עשויה להיות דומה בכל המכשירים המשתמשים בערכות שבבים GPS מודרניות. כמו כן האנרגיה של שתי סוללות AA הינה 4.2 WHr אשר משתווה היטב את יכולות הסוללה של אייפון 3 ו -4. לפיכך ההבדל הגדול בזמני הריצה בין נניח Garmin ו- iPhone הוא האפליקציה המשתמשת בנתונים מפעילה מעבד iPhone ומסך רעב בהרבה.
שאפליקציה בחזית מעבדת כל הזמן נתוני GPS (או ברקע אבל ישנה הרבה פחות מהרגיל) היא זו שגורמת לאייפון להשתמש באנרגיית הסוללה הרבה יותר מהר מיחידת GPS ייעודית אחת. (שהמסך והמעבד שלהם משתמשים בהרבה פחות כוח וישנים הרבה יותר זמן מאשר האייפון)
אפליקציית iPhone שתוכננה בצורה גרועה, שבודקת ושולחת / מקבל נתונים כל הזמן כדי לדווח על מיקום או להגיב לנתונים החדשים האחרונים תשתמש באנרגיה רבה מכפי שציפית. אפליקציה מעוצבת היטב שצריכה לפעול כל הזמן תנקז באופן דומה את הסוללה של מרבית מכשירי האייפון תוך 3 עד 5 שעות.
אם האייפון מעביר נתונים או מחפש אותות תאים קלושים - המעגל הזה יהיה ברמת הצריכה הגבוהה ביותר. טיול מחוץ לכיסוי התאים הוא "כווימה כפולה" של מודם התאים המשדר בכוח רב כדי לדבר עם מגדל רחוק או לחפש כיסוי באותו זמן נתוני מיקום GPS מונעים מהמעבד לישון בתדירות גבוהה. תוכלו לראות זאת על ידי מעבר לאפליקציית ההגדרות ו השוואה בין זמני המתנה ושימוש עם ובלי GPS פעיל.
שבבי GPS שואבים כ- 50 mW במלוא העוצמה (ראה גם כאן, שבבים ניידים מודרניים שואבים אפילו פחות). האנטנה לא שואבת כוח, כך לא עובדות האנטנות (אני מניח שהגברת האות והסינון מטופלים בתוך שבב ה- GPS. אם לא, זה יוסיף מעט את משיכת החשמל). אז תוך שעה אחת, השבב שואב 50mWh מהסוללה אם בעוצמה מלאה. לסוללת האייפון קיבולת של ~ 5000 מוו"ש (~ 1400mAh * 3.8V), כלומר היא יכולה להניע את השבב למשך 100 שעות, אם זה היה הדבר היחיד שהיא עשתה. במציאות, השבב לא יפעל ברציפות במלוא העוצמה והוא יופעל גם אם GPS מופעל, אלא אם כן אפליקציה דורשת מעקב GPS באופן פעיל - ובמקרה זה נגרמת משיכת כוח גבוהה בהרבה על ידי המעבד והמסך ( 0.5-1.5 ואט).
כמה מדידות בחיים האמיתיים, שצולמו עם מעקב GPS מופעל, נעשה שימוש במפה לא מקוונת (אפליקציית Galileo), כל שאר הרדיו כבוי (מצב טיסה) וחיסכון בחשמל מופעל.
iPhone SE, iOS 9 צורכת ממוצע 220 mW
אייפון 5s צורכת ממוצע 480 mW
להפניה, pre-android, GPS עם Trekbuddy
זה תומך בהצהרה שלמעלה, 50 mW (רבע) מההספק משמש ל- GPS והשאר לתצוגה ושאר חכמות בטלפון.
אתה תמיד יכול לשרוף יותר כוח, אבל זה לא בגלל ה- GPS, אלא ככל הנראה לטעינת מפות מקוונות עם כיסוי נתונים סלולרי גרוע / שולי.