Dugang pa sa tcp/ip, adunay daghang mga paagi sa pag-synchronize sa oras. Ang uban niini nagkinahanglan lamang ug regular nga telepono, samtang ang uban nanginahanglan ug mahal, talagsaon ug sensitibo nga elektronikong kagamitan. Ang halapad nga imprastraktura sa mga sistema sa pag-synchronize sa oras naglakip sa mga obserbatoryo, mga institusyon sa gobyerno, mga istasyon sa radyo, mga konstelasyon sa satellite ug daghan pa.
Karon isulti ko kanimo kung giunsa ang pag-synchronize sa oras nga wala ang Internet ug kung giunsa paghimo ang usa ka "satellite" nga NTP server gamit ang imong kaugalingon nga mga kamot.
Shortwave nga pagsibya sa radyo
Sa Estados Unidos, ang NIST nagpadala ug tukma nga oras ug frequency sa 2.5, 5, 10, 15 ug 20 MHz radio waves gikan sa WWVH sa Fort Collins, Colorado, ug sa 2.5, 5, 10 ug 15 MHz gikan sa WWVH sa Kauai. State of Hawaii . Ang time code gipasa sa 60 segundos nga mga agwat sa 1 bps. gamit ang pulse width modulation sa usa ka 100 Hz subcarrier.
Ang National Research Council (NRC) sa Canada nag-apod-apod sa impormasyon sa oras ug frequency sa 3.33, 7.85 ug 14.67 MHz gikan sa CHU sa Ottawa, Ontario.
Format sa broadcast WWVH
Ang pagpakaylap sa signal gikan sa mga estasyon sa shortwave kasagaran mahitabo pinaagi sa pagpamalandong gikan sa ibabaw nga mga lut-od sa ionosphere. Ang mga pagpasa sa signal mahimong madawat sa layo nga mga distansya, apan ang katukma sa oras naa sa han-ay sa usa ka millisecond.
Ang kasamtangang NTPv4 standard naglakip sa audio drivers para sa WWV, WWVH ug CHU.
Longwave nga pagsibya sa radyo
Nagpadala usab ang NIST og tukma nga oras ug frequency sa radio longwave sa 60 kHz gikan sa Boulder, Colorado. Adunay ubang mga estasyon nga nagpadala sa mga signal sa oras sa taas nga mga balud.
Mga karatula sa pagtawag ug lokasyon
Frequency (kHz)
Gahum (kW)
WWVB Fort Collins, Colorado, USA
60
50
DCF77 Mainflingen, Alemanya
77.5
30
MSF Rugby, United Kingdom
60>
50
HBG Prangins, Switzerland
75
20
JJY Fukushima, Japan
40
50
JJY Saga, Japan
60
50
Ubos nga Frequency Standard Time Stations
Ang time code gipasa sa 60-segundos nga mga agwat sa 1 bps, sama sa mga shortwave station. Ang mga format sa pagpasa sa datos parehas usab alang sa duha nga mga sumbanan. Ang signal mikaylap pinaagi sa ubos nga mga lut-od sa ionosphere, nga medyo lig-on ug adunay matag-an nga adlaw-adlaw nga mga pagbag-o sa altitude. Salamat sa kini nga prediktabilidad sa pisikal nga palibot, ang katukma nagdugang sa 50 μs.
WWVB nga format sa pagsibya
Geostationary operational environmental satellite
Sa US, ang NIST nagpadala usab ug tukma nga oras ug frequency data sa gibana-bana nga 468 MHz gikan sa Geostationary Operational Environmental Satellites (GOES). Ang code sa oras nag-ilis sa mga mensahe nga gigamit sa pag-poll sa mga remote sensor. Naglangkob kini sa 60 BCD nibbles nga gipasa sa 30 s nga mga agwat. Ang impormasyon sa time code susama sa terrestrial services.
Global positioning system
Ang Departamento sa Depensa sa US naggamit sa GPS alang sa tukma nga pag-navigate sa yuta, dagat ug sa kahanginan. Ang sistema naghatag ug 24-oras nga coverage sa globo gamit ang konstelasyon sa mga satelayt sa 12-oras nga orbit nga hilig sa 55°.
Ang orihinal nga konstelasyon sa 24 ka satellite gipalapdan ngadto sa 31 ka satellite sa usa ka heterogeneous configuration aron labing menos 6 ka satellite ang kanunay makita, ug 8 o labaw pa nga satellite ang makita sa kadaghanan sa kalibutan.
Ang mga serbisyo nga susama sa GPS gipadagan o giplano sa ubang mga nasud. Ang Russian nga GLONASS nag-operate sulod sa usa ka dosena ka tuig, kung mag-ihap ka gikan sa Septiyembre 2, 2010, sa dihang ang kinatibuk-ang gidaghanon sa mga satelayt nadugangan ngadto sa 26 - ang konstelasyon hingpit nga gipakatap aron hingpit nga matabonan ang Yuta.
GPS satellite sa tibuok kalibutan.
Ang satellite navigation system sa European Union gitawag og Galileo. Gidahom nga ang Galileo magsugod sa pag-operate sa 2014-2016, sa dihang ang tanang 30 ka giplanong satelayt ilusad ngadto sa orbito. Apan sa 2018, ang Galileo satellite constellation wala pa makaabot sa gikinahanglang gidaghanon sa mga satellite.
Anaa usab ang Intsik nga "Beidou", nga nagpasabut nga "balyena". Ang konstelasyon sa 16 ka satellite gilusad ngadto sa komersyal nga operasyon niadtong Disyembre 27, 2012, isip usa ka rehiyonal nga positioning system. Giplanohan nga ang sistema makaabot sa bug-os nga kapasidad sa 2020. Karon lang, nigawas ko sa Habré , mahitungod sa malampuson nga paglusad sa usa ka satellite niini nga sistema.
Matematika sa pagtino sa mga koordinasyon gamit ang SRNS
Giunsa pagtino sa GPS/GLONASS navigator sa imong smartphone ang lokasyon nga adunay ingon nga katukma gamit ang radio navigation communication system (SRNS)? Aron masabtan ang prinsipyo sa mga kalkulasyon, kinahanglan nimong hinumdoman ang stereometry ug algebra sa hayskul, o eskwelahan sa pisika ug matematika.
Ang matag satellite nagsulti sa tigdawat sa eksaktong oras. Ang satellite adunay atomic nga orasan ug busa kasaligan. Nahibal-an ang katulin sa kahayag, dili lisud ang pagtino sa radius sa sphere sa ibabaw diin nahimutang ang satellite. Kining sama nga sphere, nga adunay kontak sa Yuta, nagporma og lingin diin nahimutang ang GPS / Glonass receiver.
Sa diha nga ang signal moabut gikan sa duha ka mga satelayt, na kita adunay intersection sa Yuta ug duha ka spheres, nga naghatag lamang sa duha ka punto sa lingin. Ang sphere sa ikatulo nga satellite kinahanglan nga labing maayo nga mahulog sa usa niining duha ka mga punto, sa katapusan nagtino sa mga coordinate sa receiver.
Sa prinsipyo, bisan gikan sa duha ka mga satelayt, base sa dili direkta nga ebidensya, masabtan sa usa kung hain sa duha ka punto ang mas duol sa kamatuoran, ug ang modernong mga algorithm sa software sa nabigasyon makasagubang niini nga buluhaton. Ngano nga kinahanglan naton ang ikaupat nga satellite?
Pagtino sa lokasyon gamit ang satellite constellation.
Sayon nga makita nga sa kini nga ideyal nga litrato adunay daghang mga nuances diin ang katukma sa mga kalkulasyon nagdepende. Ang oras sa tigdawat mao tingali ang labing klaro nga gigikanan sa sayup. Aron ang tanan molihok sama sa kinahanglan, ang oras sa tigdawat sa GPS / Glonass kinahanglan nga i-synchronize sa oras sa satellite. Kung wala kini, ang sayup mahimong ∓ 100 ka libo nga km.
Gikan sa pormula sa katulin, oras ug gilay-on S = v*t makuha nato ang batakang equation sa pagpasa sa signal sa SRNS. Ang distansya sa satellite parehas sa produkto sa katulin sa kahayag ug ang kalainan sa oras sa satellite ug sa receiver.
Nag-una kini tungod sa kamatuoran nga bisan human sa tanan nga mga pag-synchronize, nahibal-an namon ang oras nga tpr sa tigdawat nga adunay igo nga lebel sa katukma. Tali sa tinuod nga oras ug tpr adunay kanunay nga Δt, tungod niini ang sayup sa pagkalkula nahimong dili madawat. Mao nga kinahanglan nimo ikaupat satellite.
Alang sa usa ka mas klaro nga katarungan sa matematika alang sa panginahanglan alang sa upat ka mga satelayt, kita magtukod og usa ka sistema sa mga equation.
Aron mahibal-an ang upat nga wala mahibal-an x, y, z, ug Δt, ang gidaghanon sa mga obserbasyon kinahanglan nga katumbas o labaw pa sa gidaghanon sa wala mailhi. Kini usa ka kinahanglanon apan dili igo nga kondisyon. Kung ang matrix sa normal nga mga equation nahimo nga singular, ang sistema sa mga equation walay solusyon.
Dili usab nato kalimtan ang bahin sa Espesyal nga Teorya sa Relativity ug relativistic nga mga epekto nga adunay paglapad sa oras sa mga satellite atomic nga orasan kalabot sa mga ground.
Kung atong hunahunaon nga ang satelayt naglihok sa orbit sa gikusgon nga 14 ka libo nga km/h, nan makakuha kita ug time dilation nga mga 7 μs (microseconds). Sa laing bahin, ang relativistic nga mga epekto sa General Theory of Relativity naglihok.
Ang punto mao kini: ang mga satelayt sa orbit kay layo kaayo sa Yuta, diin ang curvature sa space-time continuum mas ubos kay sa nawong sa Yuta tungod sa masa sa Yuta. Sumala sa kinatibuk-ang relativity, ang mga orasan nga nahimutang duol sa usa ka dako nga butang makita nga mas hinay kay sa mga mas layo niini.
- G mao ang gravitational constant;
- M mao ang masa sa butang, sa niini nga kaso ang Yuta;
- r mao ang gilay-on gikan sa sentro sa Yuta ngadto sa satellite;
- c mao ang gikusgon sa kahayag.
Ang kalkulasyon gamit kini nga pormula naghatag ug oras nga paglapad sa 45 μs sa satellite. Kinatibuk-ang -7μs +45μs = 38μs nga balanse - mga epekto sa STR ug GTR.
Sa SRNS positioning applications, ionospheric ug tropospheric delays kinahanglan usab nga tagdon. Dugang pa, ang 46 ns corrections kay tungod sa 0.02 eccentricity sa GPS satellites' orbit.
Ang abilidad sa pagdawat sa mga signal nga dungan gikan sa labaw pa sa upat ka GPS / GLONASS satellite nagtugot kanimo sa dugang nga pagdugang sa katukma sa pagtino sa mga coordinate sa receiver. Nakab-ot kini tungod sa kamatuoran nga ang navigator nagsulbad sa usa ka sistema sa upat ka mga equation nga adunay upat nga wala mailhi gidaghanon sa mga higayon ug nagkinahanglan sa kasagaran nga bili, sa pagdugang sa tukma sa katapusan nga banabana sumala sa mga balaod sa matematika statistics.
Giunsa i-configure ang NTP server Stratum 1 pinaagi sa koneksyon sa satellite
Aron ma-set up ang taas nga kalidad nga time server, kinahanglan ra nimo ang GPSD, NTP ug usa ka GPS receiver nga adunay 1PPS (usa ka pulso kada segundo) nga output.
1. I-install ang gpsd ug ntpd, o gpsd ug chronyd. Ang bersyon sa GPSD kinahanglan nga ≥ 3.20
(1:1109)$ sudo emerge -av gpsd chrony
Local copy of remote index is up-to-date and will be used.
Calculating dependencies... done!
[binary N ] net-misc/pps-tools-0.0.20120407::gentoo 31 KiB
[binary N ] net-misc/chrony-3.5-r2::gentoo USE="adns caps cmdmon ipv6 ntp phc readline refclock rtc seccomp (-html) -libedit -pps (-selinux)" 246 KiB
[binary N ] sci-geosciences/gpsd-3.17-r3:0/23::gentoo USE="X bluetooth cxx dbus ipv6 ncurses python shm sockets udev usb -debug -latency-timing -ntp -qt5 -static -test" GPSD_PROTOCOLS="aivdm ashtech earthmate evermore fv18 garmin garmintxt gpsclock isync itrax mtk3301 navcom ntrip oceanserver oncore rtcm104v2 rtcm104v3 sirf skytraq superstar2 tnt tripmate tsip ublox -fury -geostar -nmea0183 -nmea2000 -passthrough" PYTHON_TARGETS="python2_7" 999 KiB
Total: 3 packages (3 new, 3 binaries), Size of downloads: 1275 KiB
Would you like to merge these packages? [Yes/No]2. Ikonektar ang usa ka GPS receiver nga adunay suporta sa PPS sa RS232 serial o USB port.
Ang usa ka regular nga barato nga GPS receiver dili molihok; Tingali kinahanglan ka nga maghimo usa ka gamay nga pagpangita aron makit-an ang husto.
3. Siguruha nga ang aparato nag-isyu gyud sa PPS, aron mahimo kini, susiha ang pantalan gamit ang gpsmon utility.
4. Ablihi ang /etc/conf.d/gpsd file ug usba ang mosunod nga linya.
Ibalik
GPSD_OPTIONS=""aron kini mahimong
GPSD_OPTIONS="-n"Kini nga pagbag-o gikinahanglan aron ang gpsd magsugod dayon sa pagpangita sa mga tinubdan sa SRNS sa pagsugod.
5. Sugdi o i-restart ang gpsd.
(1:110)$ sudo /etc/init.d/gpsd start
(1:111)$ sudo /etc/init.d/gpsd restart
Alang sa mga pag-apod-apod nga adunay systemd, gamita ang angay nga command systemctl.
6. Susiha ang console output sa cgps command.
Kinahanglan nimo nga sigurohon nga ang datos nadawat sa husto gikan sa mga satellite. Ang console kinahanglan adunay susama sa ilustrasyon.
Output sa cgps console command.
7. Panahon na aron usbon ang /etc/ntp.conf file.
# GPS Serial data reference (NTP0)
server 127.127.28.0
fudge 127.127.28.0 time1 0.9999 refid GPS
# GPS PPS reference (NTP1)
server 127.127.28.1 prefer
fudge 127.127.28.1 refid PPS
Ang top NTP0 entry nagpaila sa usa ka unibersal nga tinubdan sa panahon nga anaa sa halos tanang GPS device. Ang ubos nga entry sa NTP1 naghubit sa usa ka mas tukma nga tinubdan sa PPS.
8. I-restart ang ntpd.
(1:112)$ sudo /etc/init.d/ntpd restart
Alang sa mga pag-apod-apod sa systemd, gamita ang command systemctl.
$ sudo systemctl i-restart ang ntp
Gigamit nga mga materyales
- David L Mills Ang Network Time Protocol sa Yuta ug sa Kalawakan,Ikaduhang Edisyon.
Source: www.habr.com