Hareketli sensörlerde hız sınırlamaları

Interstellar'daki rıhtım sahnesinin bu videosunu bir ampul ve fan kullanarak izledikten sonra düşündüm:

Dönen tekerleği ölçmek gibi hareketli sensörlerde hız sınırlamaları var mı?

Telefonların karayolu hakkında bilgi taşıyabildiğini ve uçakların ATC ile çok yüksek hızda iletişim kurabildiğini biliyorum. Bu yüzden belirli bir protokole odaklanıyorum: Bluetooth LE

• hızlı hareket eden sensörlerin ilettikleri hız ölçümü üzerinde bir etkisi var mı?
• yonga setleri hızlı mesafe değişikliklerini ele alıyor mu?

Dijital cihazlar arasındaki güvenilir iletişim, verileri ve zamanlamayı (saat) senkronize etmek için bir dereceye kadar sinyal işleme gerektirir. Verici ve alıcı arasında göreceli hareket eklemek sorunu zorlaştırabilir. Muhtemelen göreceli hareketin Doppler frekans kaymaları verebileceğinin farkındasınızdır. Bu aynı zamanda bit akımının zamanlamasını da etkiler.

Cep telefonunuz gibi bir cihaz (hatta bir uzay aracı), bu tür dinamik koşullara uyum sağlayabilen ve genellikle çok çeşitli dinamik koşullara uyum sağlayabilen sinyal işleme özelliğine sahiptir. Ancak bu ek sinyal işleme gücü işlevini yerine getirir.

Bir Bluetooth LE (Düşük Enerji) cihazı bir eşik sınırının ötesinde göreceli harekete uyum sağlayamazsa, bu tür bir uyarlama kabiliyetini içermemesi bilinçli bir tasarım kararıdır. Güç tüketimi muhtemelen bunun bir nedeni olabilir.

Bu temel fizik üzerine bir soru. Ağınızın tüm bölümlerinin aynı hızda hareket etmesi koşuluyla (ver veya al), hareketli bir referans çerçevesinde olmanın hiçbir etkisi yoktur (hepimiz Dünya'da olduğu gibi).

Uzun menzilli radyo protokolleri için, gidiş-dönüş gecikmesini (gönderme / alma / gönderme senkronizasyonu) hesaba katmaya ihtiyaç vardır ve bağlantının bir ucunun hareket halinde olması, gecikmenin iki parçasını asimetrik yapma etkisine sahip olacaktır. Bu araçlar mobil terminal protokolleri o do koruma bandı tedavisinin doğru sıralama sağlamak için bazı tasarım ilgiye gereksinimi.

Bluetooth LE'nin özel durumu için, menzil muhtemelen iletim için önemli bir hız ofseti varlığında gerçekleşemeyecek kadar küçüktür. Dönen bir nesnede bile, hız muhtemelen bit zamanlaması / yayılma gecikmesine kıyasla makul ölçüde kısıtlanacaktır.

EE.SE hakkında daha ayrıntılı / spesifik bir yanıt alabilirsiniz, ancak bir uygulama hakkında biraz daha spesifik olmanız da gerekebilir.

Sabit bir çıkrık için: anten tekerleğin göbeğine eş eksenli olarak monte edildiğinde (dahili, tipik olarak katlanmış BT anteninin yerine düz telli bir anten yerleştirildiğini varsayarsak - BT sinyal gücünü artırmak için ortak bir hack), iyi olur.

Hareket eden bir tekerlek için, düz hareket eden bir araçta olduğu gibi, alıcıyı vericiye paralel olarak taşımanız gerekecektir. Bunun nedeni, BT LE'nin çalıştığı mesafenin veri iletmek için yararlı süreyi ciddi şekilde sınırlandırmasıdır (200 metreye kadar menzilli cihazlar gösterilmiştir, ancak vahşi doğada görünme olasılığı düşüktür).

Hareketli tekerleğiniz alıcının etrafında dönüyorsa, yine iyi olacaksınız (yine anten göbekteyken).

Tüm bunlar Doppler kaymasını önlemek içindir.

BT'nin frekans bantları sadece 2MHz'dir (kanal 2: 2408MHz, kanal 3: 2410MHz, ...), bu nedenle frekans kayması çok büyüdüğünde sorunlarla karşılaşırsınız. 200km / s (125mph) hızında bir araçta kanal 3'teki bir verici, kanal 4'te (yaklaştıkça, kafaya basarken) veya kanal 2'de (hemen alırken) hareket etmeyen bir gözlemciye görünecektir. Ve geçiyorken güzel bir eğim bükme geçişi. Jim'in belirttiği gibi, BT bu tür senaryolar için tasarlanmamıştır.

Konu dışı, ancak ilgili: LTE ("4G") saatte 200 km'de duracak.

Düzenle:

John Deters'ın işaret ettiği gibi 200km / s sınırı yanlış. Cep telefonlarının çok yüksek hızda seyahat eden uçaklarda çalışması, LTE'nin güvenilir bir şekilde çalışacağını kanıtlamaz (yine de 3G veya 2G'ye geri dönebilirler ve yüksek hızlı yolcu trenleri ve yolcu uçakları bugünlerde kendi LTE baz istasyonlarıyla donatılmıştır ).

Ancak LTE, 200km / s'in üzerindeki hızlarda kullanılabilir. Testler, el değiştiricilerin 500 km / saate kadar hızlarda çalışacağını (muhtemelen belirgin kesintilerle) ve Doppler etkisinin 600 km / saate kadar hızları telafi edebileceğini göstermiştir. Peki - bu testler 300 metrelik bir yükseklikte yapıldı, bu da bunu yüksek hızlı bir trende LTE testini yüksek hızlı bir uçaktan daha fazla yapıyor.

Mevcut tasarım sınırları, LTE frekans bandının hangisinin kullanıldığına bağlıdır. 350km / s tüm frekans bantlarında çalışmalı, belirli frekanslar için 500km / s mümkündür.

Çok sayıda cep telefonu aynı hücrede bu tür yüksek hızlarda LTE kullanıyorsa (tren veya uçaktaki tüm yolcular gibi, dolayısıyla trenler ve uçaklar için LTE baz istasyonlarının / tekrarlayıcılarının artan kullanımı) performans büyük ölçüde düşebilir.