Обмеження швидкості руху датчиків

Після того, як я переглянув це відео зі стикувальної сцени в Інтерстелларі, використовуючи лампочку та вентилятор , я задумався:

Чи існують обмеження швидкості з датчиками, що рухаються, наприклад, наприклад, для вимірювання прядки?

Я знаю, що телефони можуть нести інформацію по шосе, і літаки можуть спілкуватися з УВД на дуже високій швидкості. Тож я зосереджуюсь на конкретному протоколі: Bluetooth LE

• чи впливають датчики, що швидко рухаються, на міру швидкості, яку вони передають?
• чи набори мікросхем IoT обробляють швидкі зміни відстані?

Надійний зв'язок між цифровими пристроями вимагає певного ступеня обробки сигналів для синхронізації даних та часу (годинника). Додавання відносного руху між передавачем і приймачем може ускладнити проблему. Вам, напевно, відомо, що відносний рух може надавати доплерівські зрушення частоти. Це також впливає на час потоку бітів.

Такий пристрій, як ваш мобільний телефон (або навіть космічний апарат) має обробку сигналу, яка може адаптуватися до цього типу динамічного стану, як правило, здатного вмістити широкий діапазон динамічних умов. Але ця додаткова обробка сигналу вимагає живлення для функціонування.

Я підозрюю, що якщо пристрій Bluetooth LE (Low Energy) не може адаптуватися до відносного руху понад деякий поріг, це було свідомим дизайнерським рішенням не включати такі можливості адаптації. Можливо, споживання електроенергії буде однією з причин цього.

Це питання з базової фізики. За умови, що всі частини вашої мережі рухаються з однаковою швидкістю (дайте або візьміть), то ніякого впливу не знаходитись в рухомому еталонному кадрі (як і всі ми на Землі).

Для радіопротоколів дальньої радіації потрібно враховувати затримку в зворотному відключенні (синхронізація передачі / прийому / передачі), а наявність одного кінця лінії зв'язку в русі призведе до того, щоб зробити дві частини затримки асиметричними. Це означає , що мобільний термінал протоколи роблять потрібно дизайн розгляд , щоб забезпечити правильний вид лікування захисної смуги.

Для конкретного випадку Bluetooth LE діапазон, ймовірно, занадто малий для передачі, щоб відбутися за наявності значного зміщення швидкості. Навіть на обертовому об'єкті швидкість, ймовірно, буде досить обмеженою порівняно із затримкою біт / затримкою розповсюдження.

Ви можете отримати більш детальну / конкретну відповідь на EE.SE, але вам може знадобитися бути трохи більш конкретним щодо програми.

Для стаціонарного прядильного колеса: коли антена встановлена ​​спільно по осі на маточині колеса (якщо припустити, що внутрішня, як правило, складена антена BT була замінена прямою антеною - звичайний злом, що робиться для покращення сили сигналу BT), тобі було б добре.

Для рухомого колеса, як у прямолінійного автомобіля, додатково доведеться транспортувати приймач паралельно передавачу. Це головним чином тому, що відстань, на якій працює BT LE, сильно обмежує корисний час для передачі даних (пристрої з діапазоном до 200 м були продемонстровані, але навряд чи з’являться в дикій природі).

Якщо ваше рухоме колесо обертається навколо приймача, вам знову буде добре (знову з антеною на маточині).

Це все, щоб запобігти зсуву Доплера.

Діапазони частот BT розташовані лише на відстані 2 МГц (канал 2: 2408 МГц, канал 3: 2410 МГц, ...), тож як тільки зсув частоти стане занадто великим, у вас виникнуть проблеми. Передавач на каналі 3 в автомобілі зі швидкістю 200 км / год (125 миль на годину) з'явиться перед спостерігачем, що не рухається, щоб діяти на каналі 4 (при наближенні, голові) або на каналі 2 (при підйомі відразу). І приємний перехід на вигин під час нахилу, коли він блискавить минуле. Як згадував Джим, BT не розрахований на такі сценарії.

Поза темою, але пов’язано з цим: LTE ("4G") перестане працювати зі швидкістю 200 км / год.

Редагувати:

Як зазначав Джон Детерс, обмеження 200 км / год є неправильним. Те, що мобільні телефони працюють у літаках, що подорожують з дуже високою швидкістю, не доводить, що LTE буде надійно працювати (вони все ще можуть повернутися до 3G або 2G, а швидкісні пасажирські поїзди та пасажирські літаки нині оснащені власними базовими станціями LTE ).

Однак LTE можна використовувати на швидкостях, що перевищують 200 км / год. Випробування показали, що передачі передач працюватимуть зі швидкістю до 500 км / год (можливо, із помітними перервами), а ефект Доплера можна компенсувати за швидкість до 600 км / год. Ну - ці випробування проводилися на висоті 300 м, що робить це більше випробуванням LTE у швидкісному поїзді, ніж у високошвидкісному літаку.

Поточні проектні межі залежать від того, який із частотних діапазонів LTE використовується. 350 км / год повинні працювати у всіх діапазонах частот, тоді як 500 км / год можливі для вибраних частот.

Продуктивність може сильно постраждати, якщо велика кількість мобільних телефонів використовує LTE на таких високих швидкостях в одній камері (як і всі пасажири в поїзді чи літаку, отже, все більше використання базових станцій / ретрансляторів LTE для поїздів і літаків).