Sigo leyendo en artículos que el GPS en el iPhone, o cualquier teléfono celular, usa mucha potencia, pero nunca he escuchado una explicación de por qué.
¿Por qué es esto? El teléfono no tiene que transmitir como lo hace con 3G o WiFi.
¿El acto real de recibir y amplificar la señal requiere mucha potencia?
¿O es usado por la CPU? Me resulta difícil creer que el cálculo necesario para procesar la señal GPS gravaría a un procesador moderno.
Entonces, ¿de dónde viene el drenaje de energía?
Respuestas:
Para obtener una posición GPS semi precisa, necesita al menos tres satélites (pero generalmente se requieren cuatro o más para obtener un grado de precisión decente) para triangular su posición. Cuanto más tenga, mejor será la precisión.
Un receptor GPS necesita alimentar su antena y procesar constantemente la señal enviada por cada satélite. Recuerde que los satélites transmiten mensajes continuamente. (50 bits / seg por lo que puedo recordar)
Los satélites emiten mensajes que especifican su ubicación exacta, trayectoria, velocidad, la hora en que se envió cada mensaje y la ubicación aproximada de todos los demás satélites en la constelación.
Al comparar esta información con el momento en que se recibió la señal, se puede determinar la distancia desde el satélite al receptor. Cuando tiene tres o más satélites, puede triangular su ubicación en tres dimensiones en relación con las posiciones de los satélites.
El iPhone (y otros teléfonos) usan A-GPS, que está diseñado para (creerlo o no), entre otras cosas, hacer que el GPS funcione mejor en áreas de recepción deficientes (¿ciudades?) Y reducir la cantidad de información que necesita el receptor los satélites, ahorrando así la energía de la batería de la antena.
Las partes de la señal del GPS sobre la ubicación, la velocidad y la trayectoria orbital generalmente desaparecen primero cuando se encuentra en una recepción baja, ahí es donde encaja el A-GPS, alimentando esa información de cada satélite en esa parte del mundo al teléfono, desde una base de datos central a través de la red móvil. Ahora el teléfono solo tiene que buscar las señales de temporización cortas de cada satélite, que son más fáciles de recibir que las otras partes de la transmisión.
Cuando se calcula toda esa información, se usa un algoritmo (hay algunos que yo sepa) para calcular la posición del receptor real.
Ahora agregue a eso el hecho de que los mensajes GPS están codificados y que los satélites transmiten los mensajes a aproximadamente 50 bits por segundo. Y que cada mensaje es realmente un subconjunto de cuadros con tiempo, posición, corrección de errores, etc., etc.
Hay más factores que intervienen, pero con el fin de simplificar esto, la CPU del GPS debe usar constantemente la radio (que ya tiene mucha energía) para capturar la señal (¡que puede ser débil!) Por lo general cuatro o más (¡a veces hasta 20! ) satélites que envían paquetes constantemente, luego debe decodificarlos y procesarlos, realizar cálculos para analizar los resultados y, en algunos casos, dibujar un mapa o alimentar una aplicación con la información.
Como puede ver, esto suena fácil pero no lo es. Hay una gran cantidad de procesamiento de CPU involucrado en la parte posterior (¡más la potencia de la antena!)
Por lo tanto, el consumo de energía del GPS generalmente proviene de la naturaleza en tiempo real de la operación. Al alimentar la antena, escuchar la información y procesarla, usa energía, más que una simple antena de radio en espera (el teléfono) esperando una llamada. Además, el A-GPS usa también la radio del teléfono y (si está disponible) redes Wi-Fi para determinar su ubicación (y usar menos información del GPS), lo que significa que se usa más energía al mismo tiempo.
La página GPS de Wikipedia tiene mucha información detallada si desea obtener los detalles y / o sumergirse en más geekery GPS, incluidas las cosas de corrección de errores y matemáticas.
Aunque la respuesta de Martin tiene mucha información excelente, voy a agregar una respuesta que difiere en varios puntos clave, ya que no me siento cómodo editando su artículo para cambiarlo sustancialmente.
En pocas palabras, la CPU toma la energía y el GPS evita que la CPU duerma. Además, con las actualizaciones de la ubicación en segundo plano, las aplicaciones ahora pueden entrar en un estado de baja potencia, incluso mientras el cercado geográfico y la grabación remota están habilitados para que la aplicación pueda activarse periódicamente para obtener soluciones más precisas sin mantener el circuito de CPU + GPS activo durante horas y horas. Al activar una corrección de GPS de alta precisión una vez cada 15 a 45 minutos, mientras que la caminata es mucho más eficiente energéticamente que la necesidad de actualizaciones de ubicación constantes, que es lo que ahora permiten los cambios del sistema operativo.
Sí, el circuito de la antena GPS necesita algo de potencia adicional para hacer los cálculos de sincronización y escupir una ubicación, pero dado que la antena solo recibe y no es necesario amplificar la señal, este consumo de energía es más un error de redondeo que la causa de un alto el consumo de energía. El procesamiento de la señal y las matemáticas complicadas para escupir la ubicación, el error probable y los vectores de velocidad se realizan en el chip de silicio GPS y no en la CPU del teléfono.
Todas las unidades de GPS portátiles tienen que recibir y procesar las señales de antena de GPS, por lo que es probable que el uso de energía sea similar en todos los dispositivos que utilizan conjuntos de chips GPS modernos. Además, la energía de dos baterías AA es de 4.2 WHr, que se compara muy bien con las capacidades de las baterías de iPhone 3 y 4. Por lo tanto, la gran diferencia en los tiempos de ejecución entre, digamos, un Garmin y un iPhone es que la aplicación que usa los datos ejecuta una CPU y pantalla de iPhone con mucha más potencia.
Tener una aplicación en primer plano que procesa constantemente los datos del GPS (o en el fondo pero durmiendo mucho menos de lo normal) es lo que hace que el iPhone use la energía de la batería mucho más rápido que una unidad de GPS de un solo propósito. (cuya pantalla y CPU usan mucha menos energía y duermen mucho más tiempo que el iPhone)
Una aplicación para iPhone mal diseñada que constantemente verifica y envía / recibe datos para informar una ubicación o reaccionar a los últimos datos nuevos usará más energía de la que cabría esperar. Una aplicación bien diseñada que necesita estar funcionando todo el tiempo de manera similar agotará la batería de la mayoría de los iPhones en 3 a 5 horas.
Si el iPhone está transmitiendo datos o buscando señales de células débiles, esa circuitería estará en su nivel de consumo más alto. Salir de la cobertura celular es un "doble golpe" del módem celular que transmite a alta potencia para hablar con una torre distante o buscar cobertura al mismo tiempo que los datos de ubicación del GPS impiden que la CPU duerma tan a menudo. Puede ver esto yendo a la aplicación de configuración y comparando los tiempos de espera y uso con y sin GPS activo.
Los chips GPS consumen aproximadamente 50 mW a plena potencia (ver también aquí , los chips móviles modernos consumen aún menos ). La antena no consume energía, no es así como funcionan las antenas (supongo que la amplificación y el filtrado de la señal se manejan dentro del chip GPS. De lo contrario, esto aumentaría ligeramente el consumo de energía). Entonces, en 1 hora, el chip extrae 50mWh de la batería si está a plena potencia. La batería del iPhone tiene una capacidad de ~ 5000 mWh (~ 1400mAh * 3.8V), lo que significa que podría alimentar el chip durante 100 horas, si eso fuera lo único que hiciera. En realidad, el chip no funcionará continuamente a plena potencia y se apagará incluso si el GPS está habilitado, a menos que una aplicación requiera activamente el seguimiento del GPS, en cuyo caso la CPU y la pantalla causan un consumo de energía mucho mayor ( 0.5- 1.5W)
Algunas mediciones de la vida real, tomadas con seguimiento GPS activado, mapa fuera de línea utilizado (aplicación Galileo), todas las otras radios apagadas (modo avión) y ahorro de energía.
iPhone SE, iOS 9 consume un promedio de 220 mW
iPhone 5s consume 480 mW promedio
para referencia, pre-android, GPS con Trekbuddy
Esto es compatible con la declaración anterior, 50 mW (una cuarta parte) de la potencia se usa para el GPS y el resto para la pantalla y otras funciones inteligentes en el teléfono.
Siempre puede quemar más potencia, pero eso no se debe al GPS, sino a la carga de mapas en línea con una cobertura de datos móviles pobre / marginal.