在我观看了这个用灯泡和风扇拍摄的《星际穿越》中对接场景的视频后,我在想:
移动传感器是否有速度限制,例如测量旋转的轮子?
我知道手机可以在高速公路上传送信息,飞机可以以非常高的速度与 ATC 通信。所以我专注于一个特定的协议:蓝牙 LE
- 快速移动的传感器对它们传输的速度测量有影响吗?
- 物联网芯片组能处理快速的距离变化吗?
在我观看了这个用灯泡和风扇拍摄的《星际穿越》中对接场景的视频后,我在想:
移动传感器是否有速度限制,例如测量旋转的轮子?
我知道手机可以在高速公路上传送信息,飞机可以以非常高的速度与 ATC 通信。所以我专注于一个特定的协议:蓝牙 LE
数字设备之间的可靠通信需要一定程度的信号处理以同步数据和时序(时钟)。在发射器和接收器之间添加相对运动会使问题复杂化。您可能知道相对运动会产生多普勒频移。这也会影响比特流的时序。
像您的手机(甚至航天器)这样的设备具有可以适应这种动态条件的信号处理,通常能够适应广泛的动态条件。但是这种额外的信号处理需要能量才能发挥作用。
我怀疑,如果蓝牙 LE(低功耗)设备无法适应超过某个阈值限制的相对运动,那么不包含这种自适应能力是一个有意识的设计决定。功耗可能是原因之一。
这是一道基础物理题。如果您的网络的所有部分都以相同的速度(给予或接受)移动,那么处于移动参考系中就没有影响(因为我们都在地球上)。
对于远程无线电协议,需要考虑往返延迟(发送/接收/发送同步),并且使链路的一端处于运动状态会导致延迟的两部分不对称。这意味着移动终端协议确实需要一些设计考虑以允许正确类型的保护带处理。
对于蓝牙 LE 的特定情况,范围可能太小,无法在存在显着速度偏移的情况下进行传输。即使在旋转物体上,与位定时/传播延迟相比,速度也可能受到合理限制。
您可能会在 EE.SE 上获得更详细/更具体的答案,但您可能还需要对应用程序更具体一些。
对于固定的纺车:当天线同轴安装在车轮的轮毂上时(假设内部的、通常折叠的 BT 天线已被直线天线取代 - 为提高 BT 信号强度而进行的常见黑客攻击),你会没事的。
对于移动的车轮,例如直线行驶的汽车,您还必须将接收器与发射器平行运输。这主要是因为 BT LE 运行的距离严重限制了传输数据的有用时间(已演示范围高达 200m 的设备,但不太可能出现在野外)。
如果您的移动轮围绕接收器旋转,您就可以了(再次将天线置于集线器处)。
这一切都是为了防止多普勒频移。
BT的频段只有2MHz(通道2:2408MHz,通道3:2410MHz,...),所以一旦频移太大,就会遇到问题。在速度为 200 公里/小时(125 英里/小时)的汽车中,频道 3 上的发射器在静止的观察者看来会在频道 4(靠近时,迎面而来)或频道 2(直行时)上运行。以及一个很好的弯音过渡,而它正在拉开过去。正如 Jim 所提到的,BT 不是为此类场景而设计的。
题外话,但相关:LTE(“4G”)将以 200 公里/小时的速度停止工作。
编辑:
正如约翰·德特斯 (John Deters) 指出的 200 公里/小时限制是错误的。手机在高速飞行的飞机上工作的事实并不能证明LTE会可靠工作(它们仍然可以回落到3G或2G,现在高速旅客列车和客机都配备了自己的LTE基站)。
但是,LTE 可在远高于 200 公里/小时的速度下使用。测试表明,切换将在高达 500 公里/小时的速度下工作(可能会有明显的中断),并且多普勒效应可以在高达 600 公里/小时的速度下进行补偿。嗯 - 这些测试是在 300m 的高度进行的,这使得这更像是在高速列车上而不是在高速飞机上的 LTE 测试。
当前的设计限制取决于使用的是哪个 LTE 频段。350km/h 应该适用于所有频段,而 500km/h 可能适用于某些频率。
如果大量手机在同一小区内以如此高的速度使用 LTE(就像火车或飞机上的所有乘客一样,因此越来越多地使用 LTE 基站/中继器用于火车和飞机),性能可能会受到很大影响。