Limitations de vitesse sur les capteurs en mouvement

Après avoir regardé cette vidéo de la scène d'accostage dans Interstellar sweded en utilisant une ampoule et un ventilateur , je pensais:

Y a-t-il des limitations de vitesse avec des capteurs en mouvement, comme la mesure d'une roue qui tourne par exemple?

Je sais que les téléphones peuvent transporter des informations sur l'autoroute et que les avions peuvent communiquer avec l'ATC à très grande vitesse. Je me concentre donc sur un protocole particulier: Bluetooth LE

• les capteurs en mouvement rapide ont-ils un impact sur la mesure de vitesse qu'ils transmettent?
• les chipsets IoT gèrent-ils les changements de distance rapides?

Des communications fiables entre les appareils numériques nécessitent un certain degré de traitement du signal pour synchroniser les données et la synchronisation (horloge). L'ajout d'un mouvement relatif entre l'émetteur et le récepteur peut compliquer le problème. Vous savez probablement qu'un mouvement relatif peut entraîner des décalages de fréquence Doppler. Cela affecte également la synchronisation du flux binaire.

Un appareil comme votre téléphone portable (ou même un vaisseau spatial) dispose d'un traitement du signal qui peut s'adapter à ce type de condition dynamique, pouvant généralement s'adapter à un large éventail de conditions dynamiques. Mais ce traitement supplémentaire du signal prend du pouvoir pour fonctionner.

Je soupçonne que si un appareil Bluetooth LE (Low Energy) ne peut pas s'adapter au mouvement relatif au-delà d'une certaine limite de seuil, c'était une décision de conception consciente de ne pas inclure ce type de capacité adaptative. La consommation d'énergie en serait probablement une des raisons.

C'est une question sur la physique de base. À condition que toutes les parties de votre réseau se déplacent à la même vitesse (donner ou prendre), il n'y a aucun impact d'être dans un référentiel mobile (comme nous le sommes tous sur Terre).

Pour les protocoles radio à longue portée, il est nécessaire de prendre en compte le délai d'aller-retour (synchronisation émission / réception / transmission) et le fait d'avoir une extrémité de la liaison en mouvement aura pour effet de rendre les deux parties du délai asymétriques. Cela signifie que les protocoles terminaux mobiles ne nécessite des considérations de conception pour permettre le bon type de traitement de bande de garde.

Pour le cas spécifique de Bluetooth LE, la portée est probablement trop petite pour que la transmission ait lieu en présence d'un décalage de vitesse important. Même sur un objet en rotation, la vitesse sera probablement raisonnablement limitée par rapport au délai de synchronisation / propagation des bits.

Vous pouvez obtenir une réponse plus détaillée / spécifique sur EE.SE, mais vous devrez peut-être également être un peu plus précis sur une application.

Pour une roue tournante stationnaire: lorsque l'antenne est montée coaxialement sur le moyeu de la roue (en supposant que l'antenne BT interne, généralement pliée a été remplacée par une antenne à fil droit - un hack commun fait pour améliorer la force du signal BT), tu irais bien.

Pour une roue en mouvement, comme dans une voiture en mouvement, vous devrez en outre transporter le récepteur parallèlement à l'émetteur. Cela est principalement dû au fait que la distance à laquelle BT LE fonctionne limite considérablement le temps utile pour transmettre des données (des appareils avec des portées allant jusqu'à 200 m ont été démontrés, mais il est peu probable qu'ils apparaissent dans la nature).

Si votre roue mobile tourne autour du récepteur, tout irait bien (encore une fois avec l'antenne au moyeu).

C'est tout pour empêcher le décalage Doppler.

Les bandes de fréquences de BT ne sont séparées que de 2 MHz (canal 2: 2408 MHz, canal 3: 2410 MHz, ...), donc une fois que le décalage de fréquence devient trop important, vous rencontrerez des problèmes. Un émetteur sur le canal 3 dans une voiture avec une vitesse de 200 km / h (125 mph) apparaîtra à un observateur immobile pour opérer sur le canal 4 (en se rapprochant, de front) ou sur le canal 2 (en s'éloignant tout de suite). Et une belle transition pitch-bend pendant qu'il passe. Comme mentionné par Jim, BT n'a pas été conçu pour de tels scénarios.

Hors sujet, mais lié: le LTE ("4G") ne fonctionnera plus à 200 km / h.

Éditer:

Comme John Deters l'a souligné, la limite de 200 km / h est erronée. Le fait que les téléphones cellulaires fonctionnent dans les avions voyageant à très grande vitesse ne prouve pas que le LTE fonctionnera de manière fiable (ils peuvent toujours retomber en 3G ou 2G, et les trains de passagers à grande vitesse et les avions de passagers sont aujourd'hui équipés de leurs propres stations de base LTE ).

Cependant, le LTE est utilisable à des vitesses bien supérieures à 200 km / h. Des tests ont montré que les transferts fonctionneront à des vitesses allant jusqu'à 500 km / h (éventuellement avec des interruptions notables) et l'effet Doppler peut être compensé pour des vitesses allant jusqu'à 600 km / h. Eh bien - ces tests ont été effectués à une altitude de 300 m, ce qui en fait plus un test de LTE dans un train à grande vitesse que dans un avion à grande vitesse.

Les limites de conception actuelles dépendent de la bande de fréquences LTE utilisée. 350 km / h devraient fonctionner dans toutes les bandes de fréquences, tandis que 500 km / h sont possibles pour certaines fréquences.

Les performances peuvent en souffrir considérablement si un grand nombre de téléphones portables utilisent le LTE à des vitesses aussi élevées dans la même cellule (comme tous les passagers d'un train ou d'un avion, d'où l'utilisation croissante de stations de base / répéteurs LTE pour les trains et les avions).