GPS uyduları saatlerini nasıl yeniler?

GPS uyduları yerleşik saatlerini nasıl doğru tutarlar? Bir baz istasyonundan güncelleme almaları gerektiğini düşünüyorum. Ancak güncellemeden sonra tüm uyduların senkronize edildiğinden nasıl emin olursunuz, yani herhangi bir faz kayması olmadığından.

Baz istasyonunuzu yeryüzünde bulunduruyorsunuz ve güncellemek istediğiniz tüm uyduların görüş hizasında olduğunu varsayalım. Bir güncelleme komutu gönderdiniz. Ancak, her uydu baz istasyonundan farklı bir mesafedir. Komutun alınması ile dahili saatin güncellenmesi arasında da bir gecikme olacaktır. Bazı uydularda daha hızlı olan daha yeni bir donanıma sahip olabilir.

Uyduları ayrı güncellerseniz, gönderdiğiniz komutların zamanlamasının çok doğru olduğundan emin olmanız gerekir. Bu doğru almak zor bir şey gibi görünüyor. Uygulamada kullanılan daha iyi bir yöntem var mı?

Sanırım ilgimi çeken şey, A konumunda bir saatin olduğunu söylemek. A'dan çok uzakta olan B konumunda bir saatle nasıl eşitlersiniz? Uçuş süresi gecikmesi, B'de işlem gecikmesi vb. Mesajı var.

clock gps synchronization

— user110971
kaynak

Atomik saatler kullanıyorlar. Sürüklenme görecelilik nedeniyle, uydu yüksek hızda hareket ediyor, bu yüzden bir zaman kayması var. Bu arada, baz istasyonu uydunun konumunu tam olarak bilir, böylece mesafe bilinir.

— Marko Buršič

Başka bir çözüm uyduyu sorgulamak olacaktır: saatiniz nedir? Ardından hatayı hesaplar ve gönderirsiniz: Bir vardiya yapın +/- xxxx ns.

— Marko Buršič

Space.SE ile ilgili bazı benzer sorular, örneğin, bu , aynı zamanda bazıları cBS.SE, örneğin, bu da .

— Roger Rowland

“Bu doğru olması zor bir şey gibi görünüyor.” Gerçekten de doğru olması çok zor bir şey ve kullanılan ekipman ucuz değil, fakat sadece birkaç yerde yapmanız gerekiyor. Basitçe böyle bir sistemi çalıştırmanın maliyetinin bir parçası.

— PlazmaHH

@RogerRowland Ah, üzgünüm. Kaba çıkma demek istemedim. Sadece neden bu soruyu sorduğumu işaret ettim.

— user110971, 28:16

Yanıtlar:

Saat hataları düzeltilmez, iki adımda telafi edilir.

1. Hata tespiti

GPS kontrol kademeli iyi bilinen yerlerde kullanım referans alıcıları asıl yörünge elemanları ve uzay araç saat hatasını tespit etmek için. Konum için referans WGS84 referans çerçevesidir , zaman için uluslararası atom zamanıdır . Kıta kayması ve göreceli zaman genişlemesi gibi en küçük etkiler bile dikkate alınmaktadır.

2. Hata Telafisi

Bütünleşik saat (aslında, SV Z-Count, bkz. IS-GPS-200 3.3.4) hatayı telafi etmek için ayarlanmamış , döndürülmemiş veya sıfırlanmamış. IS-GPS'den alıntı yapılması, 20.3.4.2:

Her SV kendi SV zamanında çalışır

Bunun yerine, UTC ile bu uzay aracının saati ("GPS-Time") arasındaki uzaklık navigasyon mesajında yayınlanır (bkz. IS-GPS 20.3.3.3.1.8). Bu sadece mevcut dengeyi değil, aynı zamanda farklı tahminleri de içermemektedir ("uygun aralıklar", 20.3.4.4). Normal olarak, sadece son derece kesin kısa vadeli tahminler geçerlidir, diğerleri eğer kontrol segmenti çalışamazsa ve yukarı bağlantı mümkün değilse kullanılabilir.

Aynı şekilde, pozisyon hatası (nominal yörüngeden sapma) düzeltilmez (bu değerli yakıtı tüketir), ancak efemeris verilerini (yörünge elemanları) uzay aracına yükleyerek alıcılara yayınlanır.

Yeni uyum aralığı verileri önceki adımda zaten belirlenmiş olduğundan, uçuş süresi bağlantı için bir sorun değildir.

Asıl telafi daha sonra alıcıda yapılır (kullanıcı segmenti). Farklı SV’lerin gözlenen sinyal / kod aşamasıyla ilgili düzeltmeler uygular.

Olağanüstü durumlar

Bazen, eski uzay aracı beklenmedik şekillerde davranır, örneğin saatlerini tahmin edilemez şekilde sürüklemeye başlar. AGI, yerleşik saatlerin performans verilerini içeren bir web sitesine sahiptir. Bunu görebilirsiniz ABD-151 saatinin (PRN28 gönderme) biraz zayıf bit olduğunu ve sık tazminatlar ihtiyacı vardır.

Bir saatin doğal olması veya güçlü bir manevra SV'yi navigasyon için kullanılamaz hale getirmesi durumunda, SV navigasyon mesajında bir "çalışmayan bayrak" gönderir ve son kullanıcıların alıcıları tarafından göz ardı edilir.

— Andreas
kaynak

@ user110971 Uydulardaki saatler ayarlanmadı. Bunun yerine, gezinme mesajında ofsetleri (atomik zamana kadar) izlenir, tahmin edilir ve yayınlanır. Alıcılar ofseti telafi eder, sadece kendileri için değil, aynı zamanda ofsetleri de telafi eder. Kulağa komik geliyor, ancak avantajı var, GPS sinyalleri safhasında sarsıntı ya da kesinti olmaması. (yardımcı olmayan önceki yorumumu sildi)

— Andreas

@JanDvorak GPS uyduları aslında tam bir zaman damgası göndermez. Bunun yerine, zaman damgasının bir kısmı sinyalin kendisi tarafından belirlenir: mesajlar her zaman 30 saniyelik artışlarla başlar. Bu yüzden, zamanlamayı düzeltmek için, uydu bir mesajı kısaltmak veya uzatmak zorunda kalacak, bu da alıcıların senkronizasyonunu yitirmesine ve sinyali yeniden kazanmasına neden olacaktır.

— JPA

@jpa +1, bu bir şekilde doğrudur. Ancak: izleme döngüsü bant genişliği, eski alıcı COTS cihazları için 18Hz olarak seçilmiştir, alıcı dinamikleri ile döngü kararlılığı arasında bir uzlaşma. Alıcıda kayıp os kilidine neden olmak için büyük bir düzeltmeye ihtiyacınız olacak. Saat hataları tipik olarak sadece birkaç metrelik DOP eşdeğerine sahiptir, alıcı hareketi ve atmosferik parıltı kesinlikle baskındır.

— Andreas

@JanDvorak Önemli bir husus, "düzeltmenin", düzeltmenin yan etkilerinin karmaşık hale gelebileceği çok düşük bir seviyede (potansiyel olarak analog donanım seviyesinde bile) ele alınması gerektiğidir. Bunun yerine, düzeltilmemiş bir saat artı düzeltme verisi gönderirlerse, düzeltmenin yan etkileri daha yüksek bir seviyede ele alınabilir (yazılım gibi). Çıkarmalar modern işlemciler için çok kolaydır! Ayrıca değişimin nereden geldiğini de çok net bir şekilde ortaya koyuyor. Ani bir düzeltme alan bir alıcı kendi donanımına güvenmez ve bir hata olduğunu varsayabilir!

— Cort Ammon

Ayrıca, bu yöntemin uzun zaman önce seçildiğini ve uyduların daha basit olmalarını sağladığını ve sinyal kayıttan yürüten teyp kayıt cihazlarına benzer şekilde davrandıklarını hatırlamanız gerekir.

— David Schwartz

A noktasında bir saatin olduğunu söyleyin. A bölgesinden uzakta olan B konumunda bir saatle nasıl senkronize edersiniz?

NTP'nin yaptığını yapabilirsiniz . Kabaca konuşma,

şu anki zaman için bir istek gönder $t_0$
sunucu isteğinizi adresinden ve size adresinden bir yanıt gönderir $t_1$ $t_2$
cevabını anında $T$ $t_3$
zamanınızı : $T+\delta$

GPS’in yaptığı şeyin bu olmadığını unutmayın, çünkü bunun bir anlamı yoktur: uydu ikinci, yerçekimi nedeniyle Dünya’nın ikinci saatinden daha kısadır, bu nedenle saatleri senkronize tutmak imkansızdır .

— Dmitry Grigoryev
kaynak

Sorunun yorumlarındaki karışıklığın aksine, görelilik noktasına gelmek için bir puan alırsınız.

— Monica

Delta gidiş dönüş zamanı mı, tek yönlü zaman mı? Bir şekilde, müşteri bunu nasıl ölçer?

— Tejas Kale

@TejasKale . Temel olarak, gidiş dönüş süresi düzeltme ile ikiye bölünür.

δ = (t_{3} - t_{0} + t_{1} - t_{2}) / 2

$\delta=(t_3-t_0+t_1-t_2)/2$

— Dmitry Grigoryev

GPS uydularının takımyıldızı, dünyanın dört bir yanına yerleştirilmiş birkaç sabit yer istasyonu tarafından sürekli izlenir. Bu yer istasyonları tüm uyduları izler ve herhangi bir kayma tespit edilirse düzeltme faktörleri gönderir.

GPS kontrol segmenti, GPS uydularını izleyen, iletimlerini izleyen, analizler yapan ve takımyıldıza komut ve veri gönderen küresel bir karasal tesis ağından oluşur.

Mevcut operasyonel kontrol segmentinde bir ana kontrol istasyonu, alternatif bir ana kontrol istasyonu, 11 komuta ve kontrol anteni ve 15 izleme alanı bulunur.

Ref: http://www.gps.gov/systems/gps/control/

— Richard Crowley
kaynak