Ограничение скорости движения датчиков

После того, как я посмотрел это видео сцены стыковки в Interstellar, освещенной лампочкой и вентилятором , я подумал:

Существуют ли ограничения скорости при перемещении датчиков, например, при измерении вращающегося колеса?

Я знаю, что телефоны могут передавать информацию по шоссе, а самолеты могут общаться с УВД на очень высокой скорости. Поэтому я сосредоточен на конкретном протоколе: Bluetooth LE

• Влияют ли быстродействующие датчики на измерение скорости, которую они передают?
• чипсеты IoT обрабатывают быстрые изменения расстояния?

Надежная связь между цифровыми устройствами требует определенной степени обработки сигналов для синхронизации данных и синхронизации (тактового сигнала). Добавление относительного движения между передатчиком и приемником может усложнить проблему. Вы, вероятно, знаете, что относительное движение может привести к сдвигу доплеровских частот. Это также влияет на синхронизацию потока битов.

Устройство, такое как ваш мобильный телефон (или даже космический корабль), имеет обработку сигналов, которая может адаптироваться к этому типу динамических условий, как правило, способных приспособиться к широкому диапазону динамических условий. Но эта дополнительная обработка сигналов требует питания для работы.

Я подозреваю, что если устройство Bluetooth LE (с низким энергопотреблением) не может адаптироваться к относительному движению за пределами некоторого порогового значения, это было сознательное проектное решение не включать такого рода адаптивные возможности. Потребление энергии, вероятно, будет одной из причин этого.

Это вопрос по базовой физике. При условии, что все части вашей сети движутся с одинаковой скоростью (дать или взять), тогда не будет никакого влияния на то, чтобы находиться в движущейся системе отсчета (как мы все на Земле).

Для протоколов радиосвязи большого радиуса действия необходимо учитывать задержку прохождения сигнала туда и обратно (синхронизация передачи / приема / передачи), и наличие одного конца линии в движении приведет к тому, что две части задержки будут асимметричными. Это означает , что мобильный терминал протоколы делают нужно дизайн рассмотрение , чтобы обеспечить правильный вид лечения защитной полосы.

Для конкретного случая Bluetooth LE диапазон, вероятно, слишком мал для передачи при наличии значительного смещения скорости. Даже на вращающемся объекте скорость, вероятно, будет разумно ограничена по сравнению с синхронизацией / задержкой распространения бита.

Вы можете получить более подробный / конкретный ответ по EE.SE, но вам также может потребоваться более конкретная информация о приложении.

Для неподвижного вращающегося колеса: когда антенна установлена ​​коаксиально на ступицу колеса (при условии, что внутренняя, обычно сложенная антенна BT была заменена на прямолинейную антенну - обычное решение для улучшения силы сигнала BT), с тобой все будет в порядке.

Для движущегося колеса, как в движущемся по прямой машине, вам необходимо будет транспортировать приемник параллельно с передатчиком. Это происходит главным образом потому, что расстояние, на котором работает BT LE, сильно ограничивает полезное время для передачи данных (были продемонстрированы устройства с дальностью до 200 м, но они вряд ли появятся в дикой природе).

Если ваше вращающееся колесо вращается вокруг приемника, вы снова будете в порядке (снова с антенной в концентраторе).

Это все для предотвращения доплеровского смещения.

Частотные диапазоны BT разнесены всего на 2 МГц (канал 2: 2408 МГц, канал 3: 2410 МГц, ...), поэтому, как только сдвиг частоты станет слишком большим, вы столкнетесь с проблемами. Передатчик на канале 3 в автомобиле со скоростью 200 км / ч (125 миль в час) будет неподвижным наблюдателем, который будет работать на канале 4 (при приближении, вперед) или на канале 2 (при движении прямо). И хороший переход высоты тона, в то время как это проникает мимо. Как упоминал Джим, BT не был разработан для таких сценариев.

Не по теме, но по теме: LTE ("4G") перестанет работать на скорости 200 км / ч.

Редактировать:

Как отметил Джон Детерс, ограничение в 200 км / ч неверно. Тот факт, что мобильные телефоны работают в самолетах, летающих на очень высокой скорости, не доказывает, что LTE будет работать надежно (они все еще могут вернуться к 3G или 2G, а высокоскоростные пассажирские поезда и пассажирские самолеты в настоящее время оснащены собственными базовыми станциями LTE). ).

Однако LTE можно использовать на скоростях, значительно превышающих 200 км / ч. Испытания показали, что передача обслуживания будет работать на скоростях до 500 км / ч (возможно, с заметными перерывами), а эффект Доплера может быть компенсирован для скоростей до 600 км / ч. Что ж, эти тесты проводились на высоте 300 м, что делает это скорее испытанием LTE в высокоскоростном поезде, чем в высокоскоростном самолете.

Текущие проектные ограничения зависят от того, какой из диапазонов частот LTE используется. 350 км / ч должны работать во всех полосах частот, в то время как 500 км / ч возможны для выбранных частот.

Производительность может сильно пострадать, если большое количество сотовых телефонов используют LTE на таких высоких скоростях в одной и той же соте (как и все пассажиры в поезде или самолете, следовательно, все большее использование базовых станций / ретрансляторов LTE для поездов и самолетов).