Giới hạn tốc độ trên cảm biến di chuyển

Sau khi tôi xem video này về cảnh lắp ghép trong Interstellar đã sử dụng bóng đèn và quạt , tôi đã nghĩ:

Có giới hạn tốc độ với các cảm biến di chuyển, chẳng hạn như đo một bánh xe quay chẳng hạn?

Tôi biết rằng điện thoại có thể mang thông tin trên đường cao tốc và máy bay có thể liên lạc với ATC ở tốc độ rất cao. Vì vậy, tôi đang tập trung vào một giao thức cụ thể: Bluetooth LE

• các cảm biến chuyển động nhanh có ảnh hưởng đến tốc độ đo mà chúng đang truyền không?
• chipset IoT xử lý thay đổi khoảng cách nhanh chóng?

Giao tiếp đáng tin cậy giữa các thiết bị kỹ thuật số đòi hỏi một số mức độ xử lý tín hiệu để đồng bộ hóa dữ liệu và thời gian (đồng hồ). Thêm chuyển động tương đối giữa máy phát và máy thu có thể làm phức tạp vấn đề. Bạn có thể biết rằng chuyển động tương đối có thể truyền sự thay đổi tần số Doppler. Điều này cũng ảnh hưởng đến thời gian của luồng bit.

Một thiết bị như điện thoại di động của bạn (hoặc thậm chí là tàu vũ trụ) có xử lý tín hiệu có thể thích ứng với loại điều kiện động này, thường có thể đáp ứng nhiều điều kiện động. Nhưng xử lý tín hiệu bổ sung này mất năng lượng để hoạt động.

Tôi nghi ngờ rằng nếu một thiết bị Bluetooth LE (Năng lượng thấp) không thể thích ứng với chuyển động tương đối vượt quá giới hạn ngưỡng, thì đó là một quyết định thiết kế có ý thức để không bao gồm loại khả năng thích ứng đó. Tiêu thụ điện năng có lẽ sẽ là một lý do cho điều đó.

Đây là một câu hỏi về vật lý cơ bản. Với điều kiện tất cả các phần trong mạng của bạn đều di chuyển với cùng tốc độ (cho hoặc nhận) thì sẽ không có tác động nào trong khung tham chiếu chuyển động (vì tất cả chúng ta đều ở trên Trái đất).

Đối với các giao thức vô tuyến tầm xa, cần phải tính đến độ trễ của chuyến đi khứ hồi (đồng bộ hóa truyền / nhận / truyền) và có một đầu của liên kết trong chuyển động sẽ có tác dụng làm cho hai phần của độ trễ không đối xứng. Điều này có nghĩa rằng các giao thức thiết bị đầu cuối di động làm cần một số xem xét thiết kế để cho phép các loại phải điều trị băng bảo vệ.

Đối với trường hợp cụ thể của Bluetooth LE, phạm vi có thể quá nhỏ để truyền phát diễn ra khi có sự bù trừ vận tốc đáng kể. Ngay cả trên một vật thể quay, vận tốc có thể sẽ bị hạn chế một cách hợp lý so với độ trễ thời gian / lan truyền bit.

Bạn có thể nhận được câu trả lời chi tiết / cụ thể hơn về EE.SE, nhưng bạn cũng có thể cần phải cụ thể hơn một chút về một ứng dụng.

Đối với bánh xe quay cố định: khi ăng-ten được gắn đồng trục vào trung tâm của bánh xe (giả sử rằng ăng-ten BT bên trong, thường được gấp lại đã được thay thế bằng ăng-ten dây thẳng - một cách hack thông thường được thực hiện để cải thiện cường độ tín hiệu BT), bạn sẽ ổn thôi

Đối với một bánh xe di chuyển, giống như ở một chiếc xe chuyển động thẳng, bạn cũng sẽ phải vận chuyển máy thu song song với máy phát. Điều này chủ yếu là do khoảng cách mà BT LE hoạt động hạn chế nghiêm trọng thời gian hữu ích để truyền dữ liệu (các thiết bị có phạm vi lên tới 200m đã được chứng minh, nhưng không có khả năng xuất hiện ngoài tự nhiên).

Nếu bánh xe di chuyển của bạn quay vòng quanh máy thu, bạn sẽ ổn trở lại (một lần nữa với ăng-ten ở trung tâm).

Đây là tất cả để ngăn chặn sự thay đổi Doppler.

Các dải tần số của BT chỉ cách nhau 2 MHz (kênh 2: 2408 MHz, kênh 3: 2410 MHz, ...), vì vậy một khi sự thay đổi tần số quá lớn, bạn sẽ gặp vấn đề. Một máy phát trên kênh 3 trong xe ô tô với tốc độ 200km / h (125mph) sẽ xuất hiện cho người quan sát không di chuyển để hoạt động trên kênh 4 (khi đến gần hơn, đi thẳng vào) hoặc kênh 2 (khi đi thẳng). Và một chuyển tiếp uốn cong tốt đẹp trong khi nó đi qua. Như Jim đã đề cập, BT không được thiết kế cho các kịch bản như vậy.

Không có chủ đề, nhưng có liên quan: LTE ("4G") sẽ ngừng hoạt động ở tốc độ 200km / h.

Biên tập:

Như John Deters đã chỉ ra giới hạn 200km / h là sai. Việc điện thoại di động hoạt động trong máy bay di chuyển với tốc độ rất cao không chứng minh rằng LTE sẽ hoạt động đáng tin cậy (chúng vẫn có thể quay trở lại 3G hoặc 2G, và các tàu chở khách và máy bay chở khách tốc độ cao hiện nay được trang bị các trạm gốc LTE của riêng chúng ).

Tuy nhiên, LTE có thể sử dụng ở tốc độ tốt trên 200km / h. Thử nghiệm đã chỉ ra rằng chuyển giao sẽ hoạt động ở tốc độ lên tới 500km / h (có thể bị gián đoạn đáng chú ý) và hiệu ứng Doppler có thể được bù cho tốc độ lên tới 600 km / h. Chà - những thử nghiệm này được thực hiện ở độ cao 300m, điều này khiến cho việc thử nghiệm LTE trên tàu cao tốc nhiều hơn so với trên máy bay tốc độ cao.

Các giới hạn thiết kế hiện tại phụ thuộc vào dải tần số LTE được sử dụng. 350km / h nên hoạt động ở tất cả các dải tần số, trong khi 500km / h có thể cho các tần số được chọn.

Hiệu suất có thể bị ảnh hưởng rất lớn nếu một số lượng lớn điện thoại di động sử dụng LTE ở tốc độ cao như vậy trong cùng một tế bào (như tất cả hành khách trên tàu hoặc máy bay, do đó việc sử dụng các trạm gốc / bộ lặp LTE cho tàu hỏa và máy bay ngày càng tăng).