Я постійно читаю в статтях, що GPS на iPhone або будь-який мобільний телефон для цього використовує багато енергії, але я ніколи не чув пояснення того, чому.
Чому це? Телефон не повинен передавати, як це робиться з 3G або WiFi.
Чи дійсно акт прийому та посилення сигналу займає багато сили?
Або використовується ЦП? Мені важко повірити, що обчислення, необхідні для обробки сигналу GPS, оподаткують сучасний процесор.
То звідки береться витік електроенергії?
Відповіді:
Для отримання напівточної позиції GPS вам потрібні щонайменше три супутники (але зазвичай для отримання гідної ступеня точності потрібно чотири або більше), щоб тріангулювати своє положення. Чим більше у вас є, тим краща точність.
GPS-приймач повинен живити свою антену та постійно обробляти сигнал, що надсилається кожним супутником. Пам'ятайте, що супутники постійно передають повідомлення. (50 біт / сек, наскільки я пам'ятаю)
Супутники випромінюють повідомлення, вказуючи їх точне місце розташування, траєкторію, швидкість, час надсилання кожного повідомлення та приблизне розташування всіх інших супутників у сузір'ї.
Порівнюючи цю інформацію з часом прийому сигналу, можна визначити відстань від супутника до приймача. Якщо у вас є три або більше супутників, ви можете тріангулювати своє місцезнаходження у трьох вимірах щодо позицій супутників.
В iPhone (та інших телефонах) використовується A-GPS, який призначений (вірити чи ні), крім іншого, змусити GPS працювати краще в місцях поганого прийому (містах?) Та зменшити кількість інформації, від якої потрібен приймач. супутники, тим самим економлячи енергію акумулятора від антени.
Части сигналу GPS про місцезнаходження, швидкість та орбітальну траєкторію зазвичай випадають спочатку, коли в режимі низького прийому є місце, де A-GPS вписується, подаючи цю інформацію для кожного супутника в тій частині світу до телефону, з центральної бази даних через мобільну мережу. Тепер телефон просто повинен шукати короткі сигнали синхронізації від кожного супутника, які легше приймати, ніж інші частини передачі.
Коли вся ця інформація обчислюється, алгоритм (наскільки я знаю декількох) використовується для обчислення положення фактичного приймача.
Тепер додамо до цього той факт, що GPS-повідомлення кодуються і що супутники транслюють повідомлення зі швидкістю 50 біт на секунду. І що кожне повідомлення - це дійсно підмножина кадрів із часом, положенням, виправленням помилок тощо, тощо.
Прихильників є більше, але для того, щоб зробити це простим, процесор GPS повинен постійно використовувати радіо (вже голодний живлення) для зйомки сигналу (який може бути слабким!) Зазвичай на чотири і більше (іноді до 20! ) супутники, які постійно надсилають пакети, тоді він повинен їх декодувати і обробляти, виконувати обчислення для аналізу результатів і в деяких випадках складати карту або подавати додаток з інформацією.
Як бачите, це звучить легко, але це не так. Задня частина задіяна багато процесорної обробки (плюс потужність антени!)
Таким чином, споживання енергії GPS, як правило, виходить із характеру роботи в режимі реального часу. Харчування антени, прослуховування інформації та її обробка використовує живлення, більше ніж просто радіо-антена в режимі очікування (телефон), яка чекає дзвінка. Крім того, A-GPS використовує також радіо телефону та (якщо вони доступні) мережі Wi-Fi для визначення місця його розташування (та використання меншої кількості інформації про GPS), що означає, що одночасно використовується більше енергії.
Сторінка GPS Вікіпедії містить багато детальної інформації, якщо ви хочете отримати детальну інформацію та / або зануритися в більше GPS-вишукування, включаючи математику та виправлення помилок.
Хоча у відповіді Мартіна є багато чудової інформації, я хочу додати відповідь, яка відрізняється в декількох ключових моментах, оскільки мені не комфортно редагувати його статтю, щоб суттєво її змінити.
Коротше кажучи, процесор забирає живлення, а GPS утримує процесор від сну. Крім того, із оновленнями фонового розташування програми тепер можуть переходити в стан низької потужності, навіть якщо географічне огородження та віддалене записування ввімкнено, щоб програма могла періодично прокидатися, щоб отримати більш точні виправлення, не підтримуючи схему CPU + GPS активною годинами. Ініціюючи виправлення GPS з високою точністю раз на 15 - 45 хвилин, а піші прогулянки набагато енергоефективніші, ніж необхідність постійних оновлень місцеположення, що дозволяють зміни в ОС.
Так, схема GPS-антени вимагає додаткової потужності, щоб зробити розрахунки часу і виплюнути місце, але оскільки антена приймається тільки і сигнал не повинен посилюватися, цей злив живлення є скоріше помилкою округлення, ніж причиною високої споживання енергії. Обробка сигналів і складна математика, щоб виплюнути місце розташування, ймовірні вектори помилок і швидкості, здійснюються в силіконовому мікросхемі GPS, а не в процесорі телефону.
Усі портативні GPS-пристрої повинні приймати та обробляти сигнали GPS-антени - таким чином, споживання енергії, ймовірно, буде подібним на всіх пристроях, що використовують сучасні GPS-чіпсети. Також енергія двох батарей AA становить 4,2 WHr, що дуже добре порівнюється з ємністю акумуляторів iPhone 3 і 4. Таким чином, велика різниця в режимі роботи між скажімо Garmin та iPhone - це додаток, який використовує дані, працює набагато більше енергосистемних процесорів iPhone та екрану.
Наявність програми на передньому плані, яка постійно обробляє GPS-дані (або на задньому плані, але вони сплять набагато менше, ніж зазвичай), - це те, що iPhone споживає енергію акумулятора набагато швидше, ніж єдиний цільовий GPS-пристрій. (чий екран і процесор використовують набагато менше енергії і сплять набагато більше часу, ніж iPhone)
Неправильно розроблений додаток iPhone, який постійно перевіряє та надсилає / отримує дані, щоб повідомити про місцеположення або реагувати на новітні нові дані, витратить більше енергії, ніж ви могли очікувати. Добре розроблений додаток, який потрібно запускати весь час, аналогічно зарядить батарею більшості iPhone на 3–5 годин.
Якщо iPhone передає дані або шукає слабкі сигнали стільника - ця схема буде на найвищому рівні споживання. Походи поза покриттям комірок - це "подвійне бажання" стільникового модему, що передає з великою потужністю, щоб спілкуватися з далекою вежею або одночасно шукати покриття, і дані про місцезнаходження GPS заважають процесорові спати так часто. Це можна побачити, перейшовши в додаток налаштувань і порівнявши час очікування та використання з активним GPS і без нього.
GPS-мікросхеми споживають близько 50 мВт на повній потужності (дивіться також тут , сучасні мобільні мікросхеми тягнуть ще менше ). Антена не отримує живлення, це не так, як працюють антени (я припускаю, що посилення сигналу та фільтрація обробляються всередині чіпа GPS. Якщо ні, це трохи додасть живлення). Тож за 1 годину чіп витягує 50мВт-год з акумулятора, якщо на повній потужності. Акумулятор iPhone має ємність ~ 5000 мВт * год (~ 1400mAh * 3,8 V), тобто він може живити чіп протягом 100 годин, якби це було єдиним, що він робив. Насправді чіп не буде постійно працювати на повну потужність, і він буде вимикатись, навіть якщо GPS увімкнено, якщо додаток не вимагає активного відстеження GPS - у цьому випадку процесор і екран спричиняють значно більший потенціал енергії ( 0,5- 1,5 Вт).
Деякі вимірювання реального життя, зроблені з відстеженням GPS, використовуваною офлайн-карткою (додаток Galileo), всі інші радіостанції вимкнено (режим літака) та енергозбереження.
iPhone SE, iOS 9 споживає в середньому 220 мВт
iPhone 5s споживає в середньому 480 мВт
для довідок, перед-андроїд, GPS з Trekbuddy
Це підтверджує вищевикладене твердження: 50 мВт (одна чверть) потужності використовується для GPS, а решта для відображення та інших розумних можливостей телефону.
Ви завжди можете спалити більше енергії, але це не через GPS, але, швидше за все, для завантаження онлайн-карт із поганим / граничним покриттям мобільних даних.