Batasan kecepatan pada sensor bergerak

Setelah saya menonton video adegan docking di Interstellar ini, berayun menggunakan bola lampu dan kipas , saya berpikir:

Apakah ada batasan kecepatan dengan sensor bergerak, seperti mengukur roda yang berputar misalnya?

Saya tahu bahwa ponsel dapat membawa informasi di jalan raya dan pesawat dapat berkomunikasi dengan ATC dengan kecepatan sangat tinggi. Jadi saya fokus pada protokol tertentu: Bluetooth LE

• apakah sensor yang bergerak cepat berdampak pada pengukur kecepatan yang ditransmisikan?
• apakah chipset IoT menangani perubahan jarak cepat?

Komunikasi yang andal antara perangkat digital memerlukan beberapa tingkat pemrosesan sinyal untuk menyinkronkan data dan waktu (jam). Menambahkan gerakan relatif antara pemancar dan penerima dapat memperumit masalah. Anda mungkin sadar bahwa gerakan relatif dapat memberikan pergeseran frekuensi Doppler. Ini juga mempengaruhi waktu aliran bit.

Perangkat seperti ponsel Anda (atau bahkan pesawat ruang angkasa) memiliki pemrosesan sinyal yang dapat beradaptasi dengan kondisi dinamis seperti ini, umumnya mampu mengakomodasi berbagai kondisi dinamis. Tetapi pemrosesan sinyal tambahan ini membutuhkan daya untuk berfungsi.

Saya menduga bahwa jika perangkat Bluetooth LE (Energi Rendah) tidak dapat beradaptasi dengan gerakan relatif di luar batas ambang, itu adalah keputusan desain sadar untuk tidak memasukkan kemampuan adaptasi semacam itu. Konsumsi daya mungkin akan menjadi salah satu alasan untuk itu.

Ini adalah pertanyaan tentang fisika dasar. Asalkan semua bagian jaringan Anda bergerak dengan kecepatan yang sama (memberi atau menerima) maka tidak ada dampak berada dalam kerangka referensi bergerak (seperti kita semua ada di Bumi).

Untuk protokol radio jarak jauh, ada kebutuhan untuk memperhitungkan keterlambatan perjalanan pulang pergi (mengirim / menerima / mengirimkan sinkronisasi), dan memiliki salah satu ujung tautan yang bergerak akan memiliki efek membuat dua bagian dari penundaan tersebut asimetris. Ini berarti bahwa protokol terminal mobile lakukan memerlukan beberapa pertimbangan desain untuk memungkinkan hak semacam pengobatan guard band.

Untuk kasus spesifik Bluetooth LE, kisaran mungkin terlalu kecil untuk transmisi untuk terjadi di hadapan offset kecepatan yang signifikan. Bahkan pada objek yang berputar, kecepatan mungkin akan dibatasi secara wajar dibandingkan dengan bit timing / propagation delay.

Anda mungkin mendapatkan jawaban yang lebih detail / spesifik pada EE.SE, tetapi Anda mungkin juga perlu sedikit lebih spesifik tentang suatu aplikasi.

Untuk roda berputar stasioner: ketika antena dipasang secara bersama-sama ke hub roda (dengan asumsi bahwa antena BT, biasanya dilipat telah diganti dengan antena kabel lurus - peretasan yang biasa dilakukan untuk meningkatkan kekuatan sinyal BT), kamu akan baik-baik saja.

Untuk roda yang bergerak, seperti pada mobil yang bergerak lurus, Anda juga harus mengangkut penerima secara paralel ke pemancar. Ini terutama karena jarak di mana BT LE beroperasi sangat membatasi waktu yang berguna untuk mentransmisikan data (perangkat dengan kisaran hingga 200m telah ditunjukkan, tetapi tidak mungkin muncul di alam liar).

Jika roda Anda berputar di sekitar penerima, Anda akan baik-baik saja lagi (lagi dengan antena di hub).

Ini semua untuk mencegah pergeseran Doppler.

Pita frekuensi BT hanya terpisah 2MHz (saluran 2: 2408MHz, saluran 3: 2410MHz, ...), jadi begitu pergeseran frekuensi menjadi terlalu besar, Anda akan mengalami masalah. Pemancar pada saluran 3 di mobil dengan kecepatan 200 km / jam (125 mph) akan muncul bagi pengamat yang tidak bergerak untuk beroperasi di saluran 4 (saat semakin dekat, head on) atau saluran 2 (saat langsung). Dan transisi lengkungan yang bagus saat melewati masa lalu. Seperti yang disebutkan oleh Jim, BT tidak dirancang untuk skenario seperti itu.

Di luar topik, tetapi terkait: LTE ("4G") akan berhenti bekerja pada kecepatan 200 km / jam.

Edit:

Seperti yang ditunjukkan John Deters, batas 200 km / jam salah. Fakta bahwa ponsel bekerja di pesawat terbang dengan kecepatan sangat tinggi tidak membuktikan bahwa LTE akan bekerja dengan andal (mereka masih dapat kembali ke 3G atau 2G, dan kereta penumpang dan pesawat penumpang berkecepatan tinggi saat ini dilengkapi dengan stasiun pangkalan LTE mereka sendiri ).

Namun, LTE dapat digunakan pada kecepatan di atas 200 km / jam. Tes telah menunjukkan bahwa serah terima akan bekerja pada kecepatan hingga 500 km / jam (mungkin dengan gangguan yang nyata) dan efek Doppler dapat dikompensasi dengan kecepatan hingga 600 km / jam. Nah - tes ini dilakukan pada ketinggian 300m yang menjadikan ini lebih sebagai tes LTE di kereta berkecepatan tinggi daripada di pesawat berkecepatan tinggi.

Batas desain saat ini tergantung pada pita frekuensi LTE mana yang digunakan. 350km / jam harus bekerja di semua pita frekuensi, sementara 500km / jam dimungkinkan untuk frekuensi tertentu.

Kinerja dapat sangat menderita jika sejumlah besar ponsel menggunakan LTE pada kecepatan tinggi seperti itu di dalam sel yang sama (seperti semua penumpang di kereta atau pesawat terbang, karenanya meningkatnya penggunaan BTS / repeater BTS LTE untuk kereta api dan pesawat terbang).