Continuo a leggere negli articoli che il GPS sull'iPhone, o qualsiasi telefono cellulare, consuma molta energia, ma non ho mai sentito una spiegazione del perché.
Perchè è questo? Il telefono non deve trasmettere come fa con 3G o WiFi.
L'atto effettivo di ricevere e amplificare il segnale richiede molta potenza?
O è utilizzato dalla CPU? Trovo difficile credere che il calcolo necessario per elaborare il segnale GPS possa tassare un processore moderno.
Quindi da dove viene il consumo di energia?
Risposte:
Per ottenere una posizione GPS semi-precisa, sono necessari almeno tre satelliti (ma di solito sono necessari quattro o più per ottenere un discreto grado di precisione) per triangolare la posizione. Più hai, migliore è la precisione.
Un ricevitore GPS deve alimentare la sua antenna ed elaborare costantemente il segnale inviato da ciascun satellite. Ricorda che i satelliti trasmettono continuamente messaggi. (50 bit / sec per quanto posso ricordare)
I satelliti emettono messaggi che specificano la loro esatta posizione, traiettoria, velocità, l'ora in cui ciascun messaggio è stato inviato e la posizione approssimativa di tutti gli altri satelliti nella costellazione.
Confrontando queste informazioni con il tempo in cui è stato ricevuto il segnale, è possibile determinare una distanza dal satellite al ricevitore. Quando hai tre o più satelliti, puoi triangolare la tua posizione in tre dimensioni rispetto alle posizioni dei satelliti.
L'iPhone (e altri telefoni) usano l'A-GPS, che è progettato per (crederci o no) tra le altre cose, per far funzionare meglio il GPS in aree di scarsa ricezione (città?) E ridurre la quantità di informazioni di cui il ricevitore ha bisogno i satelliti, risparmiando così l'energia della batteria dall'antenna.
Le parti del segnale GPS relative a posizione, velocità e traiettoria orbitale di solito cadono per prime quando sono in ricezione bassa, ecco dove si inserisce A-GPS, fornendo al telefono le informazioni per ogni satellite in quella parte del mondo, da un database centrale tramite la rete mobile. Ora il telefono deve solo cercare i brevi segnali di temporizzazione di ciascun satellite, che sono più facili da ricevere rispetto alle altre parti della trasmissione.
Quando tutte queste informazioni vengono calcolate, un algoritmo (ce ne sono alcune per quanto ne so) viene utilizzato per calcolare la posizione del ricevitore effettivo.
Ora aggiungi a ciò 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 di frame con tempo, posizione, correzione errori, ecc. Ecc.
Ci sono più fattori che coinvolgono, ma allo scopo di renderlo semplice, la CPU del GPS deve costantemente utilizzare la radio (già affamata di energia) per catturare il segnale (che potrebbe essere debole!) Per di solito quattro o più (a volte fino a 20! ) satelliti che inviano costantemente pacchetti, quindi devono decodificarli ed elaborarli, eseguire calcoli per analizzare i risultati e in alcuni casi disegnare una mappa o alimentare un'applicazione con le informazioni.
Come puoi vedere, sembra facile ma non lo è. C'è un sacco di elaborazione della CPU coinvolta nella parte posteriore (oltre alla potenza dell'antenna!)
Quindi il consumo di energia GPS di solito deriva dalla natura in tempo reale dell'operazione. Alimentare l'antenna, ascoltare informazioni ed elaborarla, consuma energia, più di una semplice antenna radio di riserva (il telefono) in attesa di una chiamata. Inoltre, l'A-GPS utilizza anche la radio del telefono e (se disponibile) le reti Wi-Fi per determinare la sua posizione (e utilizzare meno informazioni GPS), il che significa che viene utilizzata più energia allo stesso tempo.
La pagina GPS di Wikipedia contiene molte informazioni dettagliate se si desidera ottenere le specifiche e / o immergersi in più geekery GPS, tra cui la matematica e la correzione degli errori.
Sebbene la risposta di Martin contenga tonnellate di ottime informazioni, aggiungerò una risposta che differisce su diversi punti chiave poiché non mi sento a mio agio a modificare il suo articolo per cambiarlo sostanzialmente.
In poche parole, la CPU prende la potenza e il GPS impedisce alla CPU di dormire. Inoltre, con gli aggiornamenti della posizione in background, le app possono ora entrare in uno stato di basso consumo anche quando la geo-fencing e la registrazione remota sono abilitate in modo che l'app possa svegliarsi periodicamente per ottenere correzioni più accurate senza mantenere i circuiti CPU + GPS attivi per ore e ore. Attivando una correzione GPS ad alta precisione una volta ogni 15 a 45 minuti durante l'escursionismo è molto più efficiente dal punto di vista energetico rispetto alla necessità di aggiornamenti costanti della posizione, che è ciò che il sistema operativo modifica ora consente.
Sì, il circuito dell'antenna GPS richiede un po 'di energia aggiuntiva per eseguire i calcoli di temporizzazione e sputare una posizione ma poiché l'antenna viene ricevuta e non è necessario amplificare alcun segnale, questo consumo di energia è più un errore di arrotondamento che la causa di alta consumo di energia. L'elaborazione del segnale e la matematica complicata per sputare posizione, probabile errore e vettori di velocità vengono eseguite nel chip di silicio GPS e non nella CPU del telefono.
Tutte le unità GPS portatili devono ricevere ed elaborare i segnali dell'antenna GPS, in modo che il consumo energetico sia probabilmente simile su tutti i dispositivi utilizzando i moderni chipset GPS. Anche l'energia di due batterie AA è 4.2 WHr che si confronta molto bene con le capacità della batteria di iPhone 3 e 4. Quindi la grande differenza nei tempi di esecuzione tra un Garmin e un iPhone è che l'app che utilizza i dati esegue una CPU e uno schermo iPhone molto più assetati di energia.
Avere un'app in primo piano che elabora costantemente i dati GPS (o in background ma dorme molto meno del normale) è ciò che rende l'iPhone a utilizzare l'energia della batteria molto più velocemente di un'unità GPS monouso. (il cui schermo e CPU consumano molta meno energia e dormono molto più tempo rispetto all'iPhone)
Un'app per iPhone mal progettata che controlla e invia / riceve costantemente dati per segnalare una posizione o reagire agli ultimi nuovi dati consumerà più energia di quanto ti aspetti. Un'app ben progettata che deve essere sempre in esecuzione scaricherà in modo simile la batteria della maggior parte degli iPhone in 3-5 ore.
Se l'iPhone sta trasmettendo dati o sta cercando segnali di cellule deboli, i circuiti saranno al massimo livello di consumo. L'escursione fuori dalla copertura cellulare è un "doppio colpo" del modem cellulare che trasmette ad alta potenza per parlare con una torre lontana o cercare copertura mentre i dati sulla posizione GPS impediscono alla CPU di dormire spesso. Puoi vederlo andando all'app delle impostazioni e confrontando i tempi di standby e di utilizzo con e senza GPS attivo.
I chip GPS assorbono circa 50 mW a piena potenza (vedi anche qui , i moderni chip mobili assorbono ancora meno ). L'antenna non assorbe energia, non è così che funzionano le antenne (suppongo che l'amplificazione del segnale e il filtraggio siano gestiti all'interno del chip GPS. In caso contrario, ciò aumenterebbe leggermente l'assorbimento di potenza). Quindi, in 1 ora, il chip assorbe 50mWh dalla batteria se a piena potenza. La batteria dell'iPhone ha una capacità di ~ 5000 mWh (~ 1400 mAh * 3,8 V), il che significa che potrebbe alimentare il chip per 100 ore, se fosse l'unica cosa che facesse. In realtà, il chip non funzionerà continuamente alla massima potenza e si spegnerà anche se il GPS è abilitato, a meno che un'app non stia attivamente richiedendo il tracciamento GPS - nel qual caso un assorbimento di potenza molto più alto è causato dalla CPU e dallo schermo ( 0,5- 1.5W).
Alcune misurazioni della vita reale, eseguite con il tracciamento GPS attivato, la mappa offline utilizzata (app Galileo), tutte le altre radio spente (modalità aereo) e il risparmio energetico attivato.
iPhone SE, iOS 9 consuma in media 220 mW
iPhone 5s consuma in media 480 mW
per riferimento, pre-android, GPS con Trekbuddy
Questo supporta l'affermazione sopra, 50 mW (un quarto) della potenza vengono utilizzati per il GPS e il resto per la visualizzazione e altre informazioni intelligenti nel telefono.
Puoi sempre bruciare più energia, ma ciò non è dovuto al GPS, ma molto probabilmente per il caricamento di mappe online con una copertura dei dati mobili scarsa / marginale.