IPhone पर GPS इतनी शक्ति का उपयोग क्यों करता है?


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मैं लेखों में पढ़ता रहता हूं कि आईफोन पर जीपीएस, या उस मामले के लिए कोई सेल फोन, बहुत अधिक शक्ति का उपयोग करता है, लेकिन मैंने कभी इसके बारे में स्पष्टीकरण नहीं सुना है।

ऐसा क्यों है? फोन को 3 जी या वाईफाई के साथ संचारित करने की आवश्यकता नहीं है।

क्या संकेत प्राप्त करने और बढ़ाने के वास्तविक कार्य में बहुत अधिक शक्ति होती है?

या यह CPU द्वारा उपयोग किया जाता है? मुझे यह विश्वास करना मुश्किल है कि जीपीएस सिग्नल को संसाधित करने के लिए आवश्यक गणना एक आधुनिक प्रोसेसर पर कर लगाएगी।

तो बिजली नाली कहां से आती है?

जवाबों:


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एक अर्ध सटीक जीपीएस स्थिति प्राप्त करने के लिए, आपको अपनी स्थिति को त्रिभुज करने के लिए कम से कम तीन उपग्रहों (लेकिन आमतौर पर सटीक की एक सभ्य डिग्री प्राप्त करने के लिए चार या अधिक की आवश्यकता होती है) की आवश्यकता होती है। जितना अधिक आपके पास सटीकता होगी।

एक जीपीएस रिसीवर को अपने एंटीना को पावर करने की आवश्यकता होती है, और प्रत्येक उपग्रह द्वारा भेजे गए सिग्नल को लगातार संसाधित करता है। याद रखें कि उपग्रह लगातार संदेश प्रसारित कर रहे हैं। (50 बिट्स / सेकंड जहाँ तक मुझे याद है)

उपग्रहों ने अपने सटीक स्थान, प्रक्षेपवक्र, गति, प्रत्येक संदेश को भेजे जाने के समय और नक्षत्र में अन्य सभी उपग्रहों के किसी न किसी स्थान को निर्दिष्ट करते हुए संदेशों का उत्सर्जन किया।

इस जानकारी की तुलना उस समय से की गई जब सिग्नल प्राप्त हुआ था कि उपग्रह से रिसीवर तक की दूरी निर्धारित की जा सकती है। जब आपके पास तीन या अधिक उपग्रह हैं, तो आप उपग्रहों की स्थिति के सापेक्ष तीन आयामों में अपने स्थान को त्रिभुज कर सकते हैं।

IPhone (और अन्य फोन) A-GPS का उपयोग करते हैं, जो अन्य चीजों के बीच (इस पर विश्वास करें या नहीं) के लिए डिज़ाइन किया गया है, खराब रिसेप्शन क्षेत्रों (शहरों?) में GPS को बेहतर तरीके से काम करता है और उस जानकारी की मात्रा को कम करता है जो रिसीवर को चाहिए? उपग्रहों, इस प्रकार एंटीना से बैटरी की शक्ति की बचत।

स्थान, गति और कक्षीय प्रक्षेपवक्र के बारे में जीपीएस सिग्नल के हिस्से आमतौर पर कम रिसेप्शन में सबसे पहले बाहर निकलते हैं, जहां ए-जीपीएस फिट होता है, जो दुनिया के उस हिस्से के हर उपग्रह के लिए उस जानकारी को फोन पर खिलाता है, एक केंद्रीय डेटाबेस से मोबाइल नेटवर्क के माध्यम से। अब फोन को बस प्रत्येक उपग्रह से कम समय के संकेतों की खोज करनी है, जो ट्रांसमिशन के अन्य भागों की तुलना में प्राप्त करना आसान है।

जब वह सभी जानकारी की गणना की जाती है, तो वास्तविक रिसीवर की स्थिति की गणना करने के लिए एक एल्गोरिथ्म (जहां तक ​​मुझे पता है, कुछ का उपयोग किया जाता है)।

अब इस तथ्य को जोड़ दें कि जीपीएस संदेशों को एन्कोड किया गया है और उपग्रहों ने संदेशों को लगभग 50 बिट प्रति सेकंड पर प्रसारित किया है। और यह कि प्रत्येक संदेश वास्तव में समय, स्थिति, त्रुटि सुधार, आदि के साथ फ़्रेम का सबसेट है।

अनपेक्षित रूप से अधिक कारक हैं, लेकिन इस सरल को बनाने के उद्देश्य से, जीपीएस के सीपीयू को सिग्नल (जो कि कमजोर हो सकता है) पर कब्जा करने के लिए लगातार रेडियो का उपयोग करना चाहिए (जो कमजोर हो सकता है!) आमतौर पर चार या अधिक (कभी-कभी 20 तक) के लिए। ) उपग्रहों जो लगातार पैकेज भेज रहे हैं, तो उन्हें परिणामों को विश्लेषित करने और गणना करने के लिए, परिणामों का विश्लेषण करने के लिए गणना करनी चाहिए और कुछ मामलों में एक नक्शा खींचना चाहिए या जानकारी के साथ एक आवेदन फ़ीड करना चाहिए।

जैसा कि आप देख सकते हैं, यह आसान लगता है लेकिन यह नहीं है। पीठ में शामिल सीपीयू प्रसंस्करण का एक बहुत कुछ है (प्लस एंटीना की शक्ति!)

तो जीपीएस बिजली की खपत आमतौर पर ऑपरेशन के वास्तविक समय की प्रकृति से आती है। ऐन्टेना को पॉवर देना, जानकारी के लिए सुनना और इसे प्रोसेस करना, पॉवर का उपयोग करता है, बस एक स्टैंडबाय रेडियो एंटीना (फोन) से अधिक एक कॉल की प्रतीक्षा करता है। साथ ही ए-जीपीएस फोन के रेडियो और (यदि उपलब्ध हो) वाई-फाई नेटवर्क का उपयोग करता है ताकि उसका स्थान निर्धारित किया जा सके (और कम जीपीएस जानकारी का उपयोग करें), जिसका अर्थ है, एक ही समय में अधिक शक्ति का उपयोग किया जाता है।

विकिपीडिया जीपीएस आप गणित और त्रुटि सुधार सामान सहित अधिक जीपीएस geekery, में विशेष और / या गोता प्राप्त करना चाहते हैं, तो पेज विस्तृत जानकारी का एक बहुत कुछ है।


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@Charles मैं कहूँगा कि शक्ति का बड़ा हिस्सा एंटीना में जाता है। मैं इस बारे में सटीक जानकारी नहीं पा सका कि यह वास्तव में कितनी शक्ति का उपयोग करता है, लेकिन यह एक अनुमान से अधिक कुछ नहीं है और "विशेषज्ञ की राय" नहीं है। तुलनात्मक रूप से, सीपीयू, जितना अच्छा है, बैटरी की वास्तविक गति को भी कम कर देता है (अपने iPhone में तीन घंटे के लिए एक्स-प्लेन खेलने की कोशिश करें)। अब तीन घंटे की कॉल करें। दोनों ही परिदृश्यों में बैटरी को भारी मात्रा में निकाला जाता है। मुझे लगता है कि जीपीएस सभी एंटेना (जीपीएस रिसीवर और रेडियो) प्लस सीपीयू को डिकोड करने के लिए उपयोग करने का एक संयोजन है। ब्लूटूथ भी बहुत नालियों ... ईंधन बैटरी जाओ जाओ!
मार्टिन मारकोसिनी

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इस उत्तर का वह हिस्सा जो तर्कसंगत नहीं है। यही कारण है कि कुछ एए बैटरी पर एक गार्मिन जीपीएस दिनों या हफ्तों तक चल सकता है और एक आईफोन केवल कुछ घंटों तक रह सकता है।

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1. AA बैटरी पर GPS रन? 2. जीपीएस, जीपीएस कार्यों के लिए अनुकूलित हैं। संभवतः उनके पास बैटरी का उपयोग करने वाले बेहतर (अधिक विस्तारित) जीपीएस चिप्स हैं। IPhone को बहुत सी अन्य चीजों को चलाना पड़ता है और GPS चलाना पड़ता है। और जीपीएस चिप शायद सस्ती है और अधिक बैटरी की खपत करती है।
लूको वोल्फ

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IPhone और उपभोक्ता जीपीएस इकाइयों के टेक अलग-अलग गाइडों को पढ़ने से लेकर, जीपीएस प्रोसेसिंग सर्किट्री सभी बिजली की खपत के बराबर हैं। इन इकाइयों में अनुकूलित ऐप्स, CPU / GPU और स्क्रीन हैं जहाँ iPhone में अधिक जटिल घटक होते हैं जो अधिक शक्ति का उपयोग करते हैं।
bmike

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"एंटीना को पावर करने" से आपका क्या मतलब है? एंटेना प्रसारण नहीं होने पर स्वाभाविक रूप से निष्क्रिय घटक हैं।
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हालांकि मार्टिन के जवाब में बहुत सारी जानकारी है, मैं एक उत्तर जोड़ने जा रहा हूँ जो कई महत्वपूर्ण बिंदुओं पर अलग है क्योंकि मैं इसे बदलने के लिए अपने लेख को संपादित करने में सहज महसूस नहीं करता।

संक्षेप में, सीपीयू शक्ति लेता है और जीपीएस सीपीयू को सोता रहता है। इसके अलावा, बैकग्राउंड लोकेशन अपडेट के साथ, ऐप अब कम पावर स्थिति में भी प्रवेश कर सकते हैं, जबकि जियो फेंसिंग और रिमोट रिकॉर्डिंग सक्षम है ताकि सीपीयू + जीपीएस सर्किटरी को अंत तक घंटों तक सक्रिय किए बिना ऐप सटीक रूप से समय-समय पर अधिक जागृत कर सके। उच्च सटीकता जीपीएस को ट्रिगर करने से हर 15 से 45 मिनट में एक बार फिक्स होता है, जबकि हाईकिंग लगातार स्थान अपडेट की आवश्यकता से कहीं अधिक ऊर्जा कुशल है जो कि ओएस परिवर्तन अब अनुमति देता है।

हां, जीपीएस एंटीना सर्किटरी समय गणना करने के लिए कुछ अतिरिक्त शक्ति लेता है और किसी स्थान को थूक देता है, लेकिन चूंकि एंटीना केवल प्राप्त होता है और कोई संकेत प्रवर्धित करने की आवश्यकता नहीं होती है, यह बिजली नाली उच्च के कारण से अधिक गोल त्रुटि है बिजली की खपत। स्थान, संभावित त्रुटि और गति वैक्टर को बाहर निकालने के लिए सिग्नल प्रोसेसिंग और जटिल गणित जीपीएस सिलिकॉन चिप में किया जाता है, न कि फोन के सीपीयू से।

सभी पोर्टेबल जीपीएस यूनिटों को जीपीएस एंटीना सिग्नल प्राप्त करना और संसाधित करना पड़ता है - ताकि बिजली का उपयोग आधुनिक जीपीएस चिपसेट का उपयोग करने वाले सभी उपकरणों के समान हो। साथ ही दो AA बैटरी की ऊर्जा 4.2 WHr है जो iPhone 3 और 4 बैटरी क्षमता की बहुत अच्छी तरह से तुलना करती है। इस प्रकार एक गार्मिन और एक iPhone के बीच के रन समय में बड़ा अंतर यह है कि डेटा का उपयोग करने वाला ऐप बहुत अधिक पावर वाला भूखा iPhone CPU और स्क्रीन चलाता है।

अग्रभूमि में एक ऐप होने के कारण लगातार GPS डेटा (या बैकग्राउंड में लेकिन सामान्य से बहुत कम सोना) को प्रोसेस करता है, जो कि iPhone को सिंगल पर्पस GPS यूनिट की तुलना में बैटरी ऊर्जा को इतना तेज बनाता है। (जिनकी स्क्रीन और सीपीयू बहुत कम बिजली का उपयोग करते हैं और आईफोन की तुलना में अधिक समय तक सोते हैं)

एक खराब डिज़ाइन किया गया iPhone ऐप जो किसी स्थान की रिपोर्ट करने या नवीनतम नए डेटा पर प्रतिक्रिया करने के लिए लगातार डेटा की जाँच और भेज / प्राप्त कर रहा है, जो आपकी अपेक्षा से अधिक ऊर्जा का उपयोग करेगा। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया ऐप जिसे हर समय चलाने की आवश्यकता होती है, यह 3 से 5 घंटों में अधिकांश आईफ़ोन की बैटरी को खत्म कर देगा।

यदि iPhone डेटा संचारित कर रहा है या बेहोश सेल संकेतों की खोज कर रहा है - तो यह सर्किटरी उच्चतम खपत स्तर पर होगा। सेल कवरेज से बाहर आने पर सेल मोडेम का एक "डबल व्हैमी" है जो एक उच्च टॉवर पर बात करने के लिए उच्च शक्ति पर प्रसारित होता है या एक ही समय में कवरेज के लिए खोज करता है जीपीएस स्थान डेटा सीपीयू को अक्सर सोने से रोक रहा है। आप इसे सेटिंग ऐप पर जाकर जीपीएस सक्रिय के साथ और बिना समय के स्टैंडबाय और उपयोग के समय की तुलना करके देख सकते हैं ।


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GPS चिप्स पूरी शक्ति पर लगभग 50 mW खींचते हैं ( यहाँ भी देखें , आधुनिक मोबाइल चिप्स कम खींचते हैं )। ऐन्टेना शक्ति को आकर्षित नहीं करता है, यह नहीं है कि एंटेना कैसे काम करता है (मुझे लगता है कि सिग्नल प्रवर्धन और फ़िल्टरिंग को जीपीएस चिप के अंदर संभाला जाता है। यदि नहीं, तो यह पावर ड्रॉ में थोड़ा जोड़ देगा)। तो 1 घंटे में, चिप बैटरी से 50mWh खींचती है अगर पूरी शक्ति से। IPhone बैटरी की क्षमता ~ 5000 mWh (~ 1400mAh * 3.8V) है, इसका अर्थ है कि यह चिप को 100 घंटे तक चला सकता है, अगर यह केवल यही काम करता है। वास्तविकता में, चिप लगातार पूरी शक्ति से नहीं चलेगी और जीपीएस सक्षम होने पर भी बिजली बंद हो जाएगी, जब तक कि ऐप को सक्रिय रूप से जीपीएस ट्रैकिंग की आवश्यकता न हो - जिस स्थिति में सीपीयू और स्क्रीन के कारण बहुत अधिक पावर ड्रॉ होता है ( 0.5-) 1.5W)।


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कुछ वास्तविक जीवन मापन, जीपीएस ट्रैकिंग ऑन, ऑफ़लाइन मानचित्र का उपयोग किया गया (गैलीलियो ऐप), अन्य सभी रेडियो बंद (हवाई जहाज मोड) और बिजली की बचत।

  1. iPhone SE, iOS 9 में 220 mW की औसत खपत है

  2. iPhone 5s की खपत 480 mW औसत है

संदर्भ के लिए, पूर्व Android, Trekbuddy के साथ जीपीएस

  1. विरासत सोनिम में 700 mW औसत खपत होती है

यह उपरोक्त कथन का समर्थन करता है, 50 mW (एक चौथाई) शक्ति का उपयोग GPS के लिए किया जाता है और बाकी का प्रदर्शन फोन में अन्य स्मार्ट के लिए किया जाता है।

आप हमेशा अधिक बिजली जला सकते हैं, लेकिन यह जीपीएस के कारण नहीं है, लेकिन खराब / सीमांत मोबाइल डेटा कवरेज के साथ ऑनलाइन नक्शे लोड करने के लिए सबसे अधिक संभावना है।


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अमीनाग
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