为什么iPhone上的GPS使用这么多功率？

我一直在阅读有关iPhone或任何手机上的GPS使用大量电能的文章，但我从未听过有关其原因的解释。

为什么是这样？手机无需像3G或WiFi一样进行传输。

接收和放大信号的实际行为是否会消耗大量功率？

还是由CPU使用？我发现很难相信处理GPS信号所需的计算会给现代处理器带来负担。

那么功率消耗从何而来呢？

要获得半精确的GPS位置，您至少需要三颗卫星（但通常需要四颗或更多颗卫星才能获得适当的精度）来对您的位置进行三角测量。您拥有的越多，准确性越好。

GPS接收器需要为其天线供电，并不断处理每颗卫星发送的信号。请记住，卫星正在不断发送消息。（据我所知，每秒50位）

卫星发出的消息指定了它们的确切位置，轨迹，速度，每条消息的发送时间以及星座中所有其他卫星的大致位置。

通过将此信息与接收信号的时间进行比较，可以确定从卫星到接收器的距离。当您拥有三颗或更多颗卫星时，可以相对于卫星的位置在三个维度上对位置进行三角测量。

iPhone（和其他电话）使用A-GPS，旨在（无论是否相信）A-GPS，可以使GPS在较差的接收区域（城市？）中更好地工作，并减少接收器需要的信息量。卫星，从而节省了天线的电池电量。

GPS信号中有关位置，速度和轨道轨迹的部分通常在低接收状态下会首先丢失，这就是A-GPS所适合的位置，它将来自世界各地的每个卫星的信息从中央数据库发送到手机通过移动网络。现在，电话只需要搜索来自每颗卫星的短定时信号，该信号比传输的其他部分容易接收。

计算完所有信息后，将使用一种算法（据我所知有几种算法）来计算实际接收器的位置。

现在再加上一个事实，即GPS消息已编码，卫星以每秒约50位的速度广播消息。而且每个消息实际上都是带有时间，位置，纠错等的帧的子集。

涉及的因素更多，但是为了简化起见，GPS的cpu必须经常使用无线电（已经很耗电）来捕获信号（可能很弱！），通常四个或四个以上（有时多达20个！）！ ）卫星不断发送包裹，然后必须对其进行解码和处理，进行计算以分析结果，并在某些情况下绘制地图或向应用提供信息。

如您所见，这听起来很简单，但事实并非如此。背面涉及很多CPU处理（加上天线的功率！）

因此，GPS功耗通常来自操作的实时性。给天线供电，收听信息并进行处理，不仅要等待呼叫，还需要备用无线电天线（电话），从而不仅要消耗功率。另外，A-GPS还使用手机的无线电和（如果有的话）Wi-Fi网络来确定其位置（并使用较少的GPS信息），这意味着可以同时使用更多的电力。

在维基百科的GPS页面有大量的详细信息，如果您想获得细节和/或潜入多个GPS geekery，包括数学和纠错的东西。

尽管Martin的答案提供了大量有用的信息，但是我将添加一个在几个关键点上有所不同的答案，因为我不愿意编辑他的文章以对其进行实质性的更改。

简而言之，CPU可以控制电源，而GPS可以使CPU保持睡眠状态。此外，通过后台位置更新，即使启用了地理围栏和远程记录，应用程序现在也可以进入低功耗状态，因此应用程序可以定期唤醒自身以获取更准确的修复，而无需连续几个小时保持CPU + GPS电路的活动。通过每15到45分钟触发一次高精度GPS定位，而徒步旅行则比需要不断更新位置信息的能源效率要高得多。

是的，GPS天线电路确实需要一些额外的功率来进行时序计算并吐出一个位置，但是由于天线仅是接收信号并且不需要放大任何信号，因此这种功率消耗更多的是舍入误差，而不是产生高电平的原因。能量消耗。信号处理和用于吐出位置，可能的误差和速度矢量的复杂数学运算是在GPS硅芯片而不是手机的CPU中完成的。

所有便携式GPS单元都必须接收和处理GPS天线信号-因此，使用现代GPS芯片组的所有设备的功耗都可能相似。同样，两节AA电池的能量为4.2 WHr，与iPhone 3和4电池容量相比非常好。因此，Garmin和iPhone之间在运行时间上的最大区别在于，使用数据的应用程序运行着耗电量更大的iPhone CPU和屏幕。

使前台的应用程序不断处理GPS数据（或在后台但睡眠时间比正常情况少得多）的原因，使iPhone的电池能量消耗比单一目的GPS单元快得多。（与iPhone相比，其屏幕和CPU耗电少得多，并且睡眠时间多得多）

设计不佳的iPhone应用程序会不断检查和发送/接收数据以报告位置或对最新的新数据做出反应，这将比您预期的消耗更多能量。设计良好且需要始终运行的应用程序同样会在3到5个小时内耗尽大多数iPhone的电池。

如果iPhone正在传输数据或搜索微弱的电池信号-该电路将处于其最高消耗水平。走出小区覆盖范围是小区调制解调器的“双重打击”，该调制解调器大功率传输以与遥远的塔楼通话或同时搜索覆盖范围，而GPS位置数据正在阻止CPU频繁休眠。您可以通过转到设置应用并比较启用和不启用GPS 的待机和使用时间来查看此信息。

GPS芯片在全功率下的功耗约为50 mW（另请参见此处，现代移动芯片的功耗甚至更低）。天线不消耗功率，这不是天线工作的方式（我假设信号放大和滤波是在GPS芯片内部进行的。如果不这样做，这会稍微增加功率消耗）。因此，如果充满电，芯片会在1小时内从电池消耗50mWh。iPhone电池的容量约为5000 mWh（〜1400mAh * 3.8V），这意味着它可以为芯片供电100小时，如果那是唯一的事情。实际上，除非启用了GPS功能，否则芯片不会连续以全功率运行，并且会掉电，除非某个应用主动要求GPS跟踪-在这种情况下，CPU和屏幕会消耗更多功率（0.5- 1.5瓦）。

在开启GPS跟踪功能，使用离线地图（Galileo应用程序），关闭所有其他无线电功能（飞机模式）以及打开电源的情况下进行一些实际测量。

1. iPhone SE，iOS 9 平均消耗220兆瓦

2. iPhone 5s 平均消耗480兆瓦

供参考，安卓系统前，带Trekbuddy的GPS

3. 传统的Sonim 平均消耗700兆瓦

这支持上述声明，其中50 mW（四分之一）的功率用于GPS，其余功率用于显示和手机中的其他智能设备。

您总是可以消耗更多的电量，但这不是因为GPS，而是最有可能用于加载移动数据覆盖率不佳/边际数据很少的在线地图。