GPS: chi se ne intende?

[David77]

La mia domanda è molto semplice:
Ma perchè nei GPS (che sono solo ricevitori) il consumo delle pile è così alto?

Non l'ho mai capito.....

[[ZANNA]]

Se intendi i GPS Bluetooth sono necessariamente anche trasmettitori.

[theo]

La ricezione è solo il minimo consumo del gps, la maggior parte del consumo è dovuto al microprocessore che è sempre in funzione, considera che deve elaborare i dati ricevuti dai satelliti ogni 3-10 secondi (dipende dai modelli), più deve gestire tutte le altre funzioni (mappe, disegno tracciato, memorizzazione ... ecc... ecc... )

PS: anche il Bluetooth riceve e basta.

[David77]

La ricezione è solo il minimo consumo del gps, la maggior parte del consumo è dovuto al microprocessore che è sempre in funzione, considera che deve elaborare i dati ricevuti dai satelliti ogni 3-10 secondi (dipende dai modelli), più deve gestire tutte le altre funzioni (mappe, disegno tracciato, memorizzazione ... ecc... ecc... )

PS: anche il Bluetooth riceve e basta.

Mi rendo conto che la mole di calcoli da fare è notevole, ma se guardi, anche un lettore mp3 ha un sacco di processi da svolgere, ma le pile durano molto di più. Mi sembra strano che i soli processi di calcolo e memorizzazione cosnumino tanta energia....

[theo]

Il problema non è principalmente il calcolo ma la frequenza con cui vengono fatti. A livello di hardware il gps deve ricevere il segnale da 3 (o 4 se c'è pure l'altitudine) satelliti e memorizzarli nella cache, poi elabora i segnale, il calcolo è trigonometrico (seni e coseni). Se per esempio devi calcolare un coseno, il processore non può farlo direttamente ma approssima con una sommatoria (sviluppo di Taylor), una volta ottenuto il risultato il processore lo manda allo schermo.... Calcola che per fare un conto del genere il processore è impegnato più o meno 1-3 secondi. In molti casi il processore non si ferma mai (specialmente quando si rileva la posizione continuamente).

Il lettore mp3 non ha invece bisogno di fare calcoli. L'unico compito del "processore" (in realtà fa solo un'operazione, e nn è propriamente un processore) è quello di accedere alla memoria e caricare il brano in una memoria veloce (cache), una volta caricata c'è un bus con collegato un convertitore digitale/analogico (che nn ha bisogno di processore, è un circuito logico). Il segnale a questo punto è trattato con i classici amplificatori analogici.. Il processore in pratica durante la riproduzione non fa niente

[n!z4th]

se vuoi possiamo discuterne in privato.contattami.

[fabiodronero]

Per Theo:

il lettore mp3 in realtà deve anche applicare un algoritmo di decompressione per rendere riproducibile l'mp3 prima di caricarlo nella cache, e quindi di operazioni ne esegue in continuo.
Ma so che bastano pochi Mhz e poca memoria.
Anche per calcoli trigonometrici sicuramente non ci vuole molto, altrimenti le batterie di una calcolatrice da pochi euro non durerebbero tanto.

Credo che il maggior consumo sia dovuto proprio alla ricezione, (ed in quelli bluetooth al funzionamento del suddetto dispositivo).

Personalmente ho notato che il consumo di batteria del GPS è legato tantissimo alla qualità del segnale: il mio meno c'e' segnale e piu' consuma!

...poi sono un meccanico, e quindi la mia superficialità si ferma qua!!

[theo]

Ciao, hai perfettamente ragione, le mie considerazioni erano valide in generale, per capire il motivo del consumo nello specifico bisognerebbe valutarlo modello per modello (come per le calcolatrici ). Penso però che per esempio nel tuo caso (consumo quando c'è meno segnale) l'aumento sia dovuto al fatto che il gps aumenta (automaticamente o perchè l'hai impostato tu, non lo so) la potenza di ricezione in presenza di segnale debole...

cmq da qualche parte dovrei avere le specifiche di qualche gps magari do un'occhio

[gigi72]

Vi dico la mia anche se non sono esperto di GPS.
Il GPS è ricevitore assai particolare che ha bisogno di un riferimento di frequenza interno assai preciso. Da quanto ne so nei normali modelli commerciali la precisione è ottenuta facendo lavorare il cristallo a temperatura costante. La frequenza di oscillazione del cristallo dipende infatti dalla temperatura. Quindi l'elevato consumo è dovuto al problema del riscaldamento del cristallo.
In elettronica l'elaborazione digitale del segnale solitamente non pone problemi di consumo di potenza. Con il miglioramento della tecnologia questo consumo tende a diventare zero; è per quello che i ricevitori, nelle normali comunicazioni elettroniche (dove il cristallo non ha bisogno di lavorare a temperatura costante) tendono a consumare molto poco (mentre in trasmissione c'e' comunque un consumo di energia dovuto al fatto che deve essere trasmesso un certo livello di potenza).
I problemi in elettronica (consumo di potenza, costo) si hanno quando ci sono difficoltà di tipo analogico, come la precisione di un cristallo, la qualità di un filtro a radiofrequenza, la sensibilità di sensore. Rispetto a questi problemi il miglioramento quotidiano delle capacità di elaborazione serve a poco.
Ciao,
GG

[theo]

Non credo che nei gps ci sia un controllo di temperatura sul cristallo, non è necessaria tutta questa precisione (credo) in quanto c'è già un controllo retroazionato sulla frequenza...

L'oscillazione è a circa 1575 MHz e basta che questa frequenza rimanga costante durante il tempo di acquisizione (qualche secondo), quando il ricevitore gps ha ricevuto il segnale da 4 satelliti infatti aggiorna il suo riferimento di tempo (conosci la tua posizione, conosci la distanza dal satellite, il satellite sa mandarti con precisione assoluta il tempo) e corregge l'eventuale errore dell'oscillatore (contando gli impulsi che ha dato tra un riferimento di tempo e l'altro sai se sbaglia o meno)...

Resta comunque ancora un bel interrogativo il responsabile del consumo, se c'è a sto punto un vero "punto debole"...

[n!z4th]

Mi astengo.Ne sapete troppe.

Io sapevo solo la storia dei calcoli trigonometrici

[gigi72]

Allora, facendo qualche giro su siti di produttori di circuiti integrati per GPS, pare che non sia il cristallo il colpevole (si usano comunque non dei normali cristalli ma dei cristalli TCXO compensati in temperatura che devono quindi essere alimentati, ma l'assorbimento è di pochi mA).
Pare che l'assorbimento maggiore sia effettivamente dovuto all'integrato che effettua l'elaborazione digitale che è praticamente un computer a 32 bit. La notizia buona è che negli anni questi integrati (così come tutti gli integrati che effettuano elaborazioni digitali) dovrebbero assorbire sempre meno.

p.s. per avere un'idea, su 110 mA di consumo (si parla solo della elaborazione GPS, non quindi di display e via discorrendo..) 70 se li cucca da solo l'integrato di elaborazione.
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/ap ... umber/3447

[Lc]

il problema viene, come gia' accennato, dai calcoli che sono fatti continuamente ed a alta frequenza (because sono complicati).
Questo e' un consumo quasi incompressibile (penso sia leggermente meglio se la ricezione e' buona, ma non so quantificare). Poi dipende molto anche dal display, e soprattutto se si usa la retroilluminazione (di notte)

Come controprova, ho fatto calcolare un percorso dal mio GPS (di tipo strada+montagna) e poi lo stesso percorso dal sw fornito con il GPS, ma sul PC (-> stesso algoritmo): circa lo stesso tempo, il che significa che nel "piccolo" GPS c'e' un micro potente e veloce e che, quindi, consuma.

E poi chi dice che le batterie durano poco? Il mio arriva tranquillamente a 20 ore, e, con il pannellino solare che ormai si trova in giro, l'autonomia e' praticamente illimitata

Ciao,

Luca

[wildfrog]

ciao

io avevo un Garmin Etrex Legend, grafico ma primitivo, con display b/n con risoluzione appena sufficiente. Nn so se consumasse poco o tanto, nn avevo parametri. Dico solo che una giornata la teneva benissimo con due batterie da 2000 mA/h.

Adesso ho un Garmin 60CSX. Uno spettacolo... evoluto sia come ricezione (eccome!) che come display (colori alta risoluzione). In piu' c'è una bussola, un altimetro barometrico... Vuoi sapere una cosa? Il consumo è migliorato! L'unica cosa che uccide le batterie è se si attiva la bussola (cosa che nn faccio mai).

Poi, certo tutto è relativo, ma ti assicuro che per me il consumo nn costituisce un problema (se poi consideri che funziona con due stilo AA sai quante batterie di ricambio ti puoi mettere nello zaino...)

ciao

[theo]

Come controprova, ho fatto calcolare un percorso dal mio GPS (di tipo strada+montagna) e poi lo stesso percorso dal sw fornito con il GPS, ma sul PC (-> stesso algoritmo): circa lo stesso tempo, il che significa che nel "piccolo" GPS c'e' un micro potente e veloce e che, quindi, consuma.

Nn è vera a priori questa cosa, il tuo pc usa un'algoritmo differente perchè sono differenti le CPU, quella del GPS è un DSP (Digital Signal Processor) che è ottimizzata per eseguire le operazioni proprie dell'elaborazione del segnale. In pratica esegue operazioni specifiche in pochi cicli macchina mentre la CPU del pc non è in grado di farlo. Questo non toglie che su gps ci sia un processore potente e sempre sotto carico -> consuma!!

[David77]

p.s. per avere un'idea, su 110 mA di consumo (si parla solo della elaborazione GPS, non quindi di display e via discorrendo..) 70 se li cucca da solo l'integrato di elaborazione.
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/ap ... umber/3447

Grazie a tutti e grazie a Gigi! 70mA all'microprocessore, ecco dove stà l'inghippo. Retroilluminazione, bussola, beep, ecc, mi era chiaro, ma pensavo che il chip consumasse molto meno.
Sono ancora un attimo perplesso per quanto riguarda i calcoli. Il chip "conta" le oscillazione del quarzo tra l'arrivo dei vari segnali dai satelliti, ma in fondo, dopo può metterci qnche qualche secondo a calcolare la posizione e quindi, a occhio, potrebbe lavorare anche "piano"... E questi calcoli saranno complessi e numerosi, ma alla fine è un algoritmo.

Comunque, come dice giustamente Gigi, se la colpa del consumo è dell'integrato, allora tra una decina di anni, un GPS consumerà meno dell metà.
Thanks!