Continuo lendo em artigos que o GPS no iPhone, ou qualquer telefone celular, usa muita energia, mas nunca ouvi uma explicação sobre o motivo.
Por que é isso? O telefone não precisa transmitir como em 3G ou WiFi.
O ato real de receber e amplificar o sinal consome muita energia?
Ou é usado pela CPU? Acho difícil acreditar que o cálculo necessário para processar o sinal do GPS taxaria um processador moderno.
Então, de onde vem o dreno de energia?
Respostas:
Para obter uma posição GPS semi-precisa, você precisa de pelo menos três satélites (mas geralmente são necessários quatro ou mais para obter um grau decente de precisão) para triangular sua posição. Quanto mais você tem, melhor a precisão.
Um receptor GPS precisa alimentar sua antena e processar constantemente o sinal enviado por cada satélite. Lembre-se de que os satélites estão transmitindo mensagens continuamente. (50 bits / s, tanto quanto me lembro)
Os satélites emitem mensagens especificando sua localização exata, trajetória, velocidade, o horário em que cada mensagem foi enviada e a localização aproximada de todos os outros satélites na constelação.
Comparando esta informação com a hora em que o sinal foi recebido, pode-se determinar uma distância do satélite ao receptor. Quando você tem três ou mais satélites, pode triangular sua localização em três dimensões em relação às posições dos satélites.
O iPhone (e outros telefones) usa o A-GPS, projetado para (acredite ou não), entre outras coisas, fazer o GPS funcionar melhor em áreas de baixa recepção (cidades?) E reduzir a quantidade de informações de que o receptor precisa satélites, economizando energia da bateria da antena.
As partes do sinal de GPS sobre localização, velocidade e trajetória orbital geralmente desaparecem primeiro quando em baixa recepção, é aí que o A-GPS se encaixa, alimentando as informações de todos os satélites naquela parte do mundo para o telefone, a partir de um banco de dados central através da rede móvel. Agora, o telefone apenas precisa procurar os sinais curtos de tempo de cada satélite, que são mais fáceis de receber do que as outras partes da transmissão.
Quando todas essas informações são calculadas, um algoritmo (até onde eu sei) é usado para calcular a posição do receptor real.
Agora, acrescente ao fato de que as mensagens GPS são codificadas e que os satélites transmitem as mensagens a cerca de 50 bits por segundo. E que cada mensagem é realmente um subconjunto de quadros com tempo, posição, correção de erros, etc., etc.
Há mais fatores que envolvem o invólucro, mas, com o objetivo de simplificar isso, a CPU do GPS deve usar constantemente o rádio (que já tem muita energia) para capturar o sinal (que pode ser fraco!) Por geralmente quatro ou mais (às vezes até 20! ) que estão constantemente enviando pacotes, é necessário decodificá-los e processá-los, executar cálculos para analisar os resultados e, em alguns casos, desenhar um mapa ou alimentar um aplicativo com as informações.
Como você pode ver, isso parece fácil, mas não é. Há muito processamento de CPU envolvido na parte traseira (mais o poder da antena!)
Portanto, o consumo de energia do GPS geralmente vem da natureza em tempo real da operação. Ligar a antena, ouvir informações e processá-las, consome energia, mais do que apenas uma antena de rádio em espera (o telefone) aguardando uma ligação. Além disso, o A-GPS também usa o rádio e as redes Wi-Fi do telefone para determinar sua localização (e usar menos informações de GPS), o que significa que mais energia é usada ao mesmo tempo.
A página de GPS da Wikipedia possui muitas informações detalhadas, se você quiser obter informações específicas e / ou mergulhar em mais geeks de GPS, incluindo as coisas de matemática e correção de erros.
Embora a resposta de Martin contenha muitas informações excelentes, adicionarei uma resposta que difere em vários pontos-chave, pois não me sinto à vontade editando o artigo para alterá-lo substancialmente.
Em poucas palavras, a CPU consome energia e o GPS impede que ela durma. Além disso, com as atualizações de localização em segundo plano, os aplicativos agora podem entrar no estado de baixa energia, mesmo com a vedação geográfica e a gravação remota ativadas, para que o aplicativo possa se ativar periodicamente para obter correções mais precisas sem manter o circuito da CPU + GPS ativo por horas a fio. O acionamento de uma correção de GPS de alta precisão uma vez a cada 15 a 45 minutos durante a caminhada é muito mais eficiente em termos de energia do que a necessidade de atualizações constantes no local, que é o que as alterações no sistema operacional permitem agora.
Sim, o circuito da antena do GPS precisa de energia adicional para fazer os cálculos de tempo e cuspir um local, mas como a antena é recebida apenas e nenhum sinal precisa ser amplificado, esse consumo de energia é mais um erro de arredondamento do que a causa de alta consumo de energia. O processamento do sinal e a matemática complicada para cuspir a localização, os prováveis erros e os vetores de velocidade são feitos no chip de silicone GPS e não na CPU do telefone.
Todas as unidades portáteis de GPS precisam receber e processar os sinais da antena do GPS - para que o uso de energia seja provavelmente semelhante em todos os dispositivos que usam chipsets GPS modernos. Além disso, a energia de duas pilhas AA é de 4,2 WHr, que se compara muito bem às capacidades de bateria do iPhone 3 e 4. Assim, a grande diferença nos tempos de execução entre, digamos, um Garmin e um iPhone é o aplicativo que usa os dados e executa uma CPU e tela do iPhone com muito mais energia.
Ter um aplicativo em primeiro plano processando constantemente dados de GPS (ou em segundo plano, mas dormindo muito menos que o normal) é o que faz com que o iPhone use a energia da bateria muito mais rapidamente do que uma unidade GPS de uso único. (cuja tela e CPU consomem muito menos energia e dormem muito mais do que o iPhone)
Um aplicativo para iPhone mal projetado que está constantemente verificando e enviando / recebendo dados para relatar um local ou reagir aos novos dados mais recentes consumirá mais energia do que você imagina. Um aplicativo bem projetado que precisa estar funcionando o tempo todo também consumirá a bateria da maioria dos iPhones em 3 a 5 horas.
Se o iPhone estiver transmitindo dados ou procurando sinais fracos de célula - esse circuito estará no seu nível mais alto de consumo. Sair da cobertura da célula é um "golpe duplo" do modem celular transmitindo em alta potência para conversar com uma torre distante ou procurar cobertura ao mesmo tempo que os dados de localização do GPS impedem que a CPU durma com a mesma frequência. Você pode ver isso acessando o aplicativo de configurações e comparando os tempos de espera e uso com e sem o GPS ativo.
Os chips GPS consomem cerca de 50 mW na potência máxima (veja também aqui , os chips móveis modernos consomem ainda menos ). A antena não consome energia, não é assim que as antenas funcionam (presumo que a amplificação e a filtragem do sinal sejam realizadas dentro do chip GPS. Caso contrário, isso aumentaria um pouco a potência). Assim, em 1 hora, o chip extrai 50mWh da bateria, se estiver em potência máxima. A bateria do iPhone tem uma capacidade de ~ 5000 mWh (~ 1400mAh * 3,8V), o que significa que poderia alimentar o chip por 100 horas, se fosse a única coisa que ele faria. Na realidade, o chip não funcionará continuamente na potência máxima e será desligado mesmo se o GPS estiver ativado, a menos que um aplicativo exija ativamente o rastreamento do GPS - nesse caso, um consumo de energia muito maior é causado pela CPU e pela tela ( 0,5- 1.5W)
Algumas medições da vida real, tiradas com o rastreamento GPS ativado, o mapa off-line usado (aplicativo Galileo), todos os outros rádios desligados (modo avião) e economia de energia.
iPhone SE, iOS 9 consome 220 mW em média
iPhone 5s consome 480 mW em média
para referência, pré-android, GPS com Trekbuddy
Isso suporta a afirmação acima: 50 mW (um quarto) da energia é usada para o GPS e o restante para exibição e outras informações no telefone.
Você sempre pode queimar mais energia, mas isso não ocorre por causa do GPS, mas provavelmente por carregar mapas on-line com baixa cobertura de dados móveis / marginal.