移动传感器的速度限制

在观看这段有关星际对接场景的视频后，我想到了一个灯泡和一个风扇，然后，我开始思考：

运动传感器是否存在速度限制，例如测量纺车轮？

我知道电话可以在高速公路上传送信息，飞机可以以很高的速度与ATC通信。所以我专注于一个特定的协议：Bluetooth LE

• 快速移动的传感器会影响它们传输的速度吗？
• 物联网芯片组可以处理快速的距离变化吗？

数字设备之间的可靠通信需要一定程度的信号处理，以使数据和时序（时钟）同步。在发射器和接收器之间增加相对运动会使问题复杂化。您可能知道相对运动会导致多普勒频移。这也会影响比特流的时序。

像您的手机（甚至是航天器）这样的设备具有可以适应这种动态条件的信号处理，通常能够适应各种动态条件。但是这种额外的信号处理需要强大的功能。

我怀疑，如果蓝牙LE（低能耗）设备无法适应超出某个阈值限制的相对运动，则不考虑这种自适应功能是一项有意识的设计决策。功耗可能是造成这种情况的原因之一。

这是有关基本物理学的问题。只要您网络的所有部分都以相同的速度（给定或采取）运动，那么处于参考系中就不会有影响（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将具有使延迟的两个部分不对称的作用。这意味着移动终端协议确实需要进行一些设计考虑，以实现正确的保护带处理。

对于蓝牙LE的特定情况，范围可能太小，无法在明显的速度偏移的情况下进行传输。即使在旋转的物体上，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/特定的答案，但是您可能还需要对应用程序更加具体。

对于固定的纺车：将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天线已替换为直线天线，这是提高BT信号强度的常见做法），你会没事的。

对于动轮，例如在直行汽车上，您还必须将接收器平行于发射器运输。这主要是因为BT LE的工作距离严重限制了传输数据的有用时间（已经证明了范围高达200m的设备，但不太可能出现在野外）。

如果您的动轮在接收器周围盘旋，您会再好一点（同样在轮毂上安装天线）。

这都是为了防止多普勒频移。

BT的频带仅相隔2MHz（通道2：2408MHz，通道3：2410MHz，...），因此，一旦频移过大，就会遇到问题。固定速度为200 km / h（125英里/小时）的汽车上的频道3上的发射器将向不动的观察者显示在频道4（靠近时，头朝上）或频道2（直接走时）上运行。过去时，还有一个不错的弯音过渡。正如Jim所提到的，BT不是针对此类情况而设计的。

离题，但与此有关：LTE（“ 4G”）将以200 km / h的速度停止工作。

编辑：

正如约翰·德特斯（John Deters）指出的那样，每小时200公里的限制是错误的。手机在以极高速度飞行的飞机上工作的事实并不能证明LTE能够可靠地工作（它们仍然可以退回到3G或2G，并且如今高速客车和客机都配备了自己的LTE基站）。

但是，LTE可以在高于200 km / h的速度下使用。测试表明，切换将以最高500 km / h的速度（可能会有明显的中断）工作，并且多普勒效应可以在最高600 km / h的速度下得到补偿。好吧-这些测试是在300m的海拔高度上进行的，这比高速飞机中的高速列车测试更多。

当前的设计限制取决于使用哪个LTE频段。350km / h应该在所有频带上都可以工作，而某些频率可以达到500km / h。

如果大量蜂窝电话在同一小区内以如此高的速度使用LTE（如火车或飞机上的所有乘客，因此火车和飞机上LTE基站/中继器的使用越来越多），则性能可能会受到很大影响。