Tcp/ip-az gain, denbora sinkronizatzeko modu asko daude. Horietako batzuek telefono arrunta baino ez dute behar, eta beste batzuek ekipo elektroniko garesti, arraro eta sentikorra behar dute. Ordua sinkronizatzeko sistemen azpiegitura zabalak behatokiak, gobernu-erakundeak, irrati-kateak, satelite-konstelazioak eta askoz gehiago biltzen ditu.
Gaur esango dizut nola funtzionatzen duen denbora sinkronizazioa Internet gabe eta nola egin "satelite" NTP zerbitzari bat zure eskuekin.
Uhin motzeko irrati-emisioa
Estatu Batuetan, NISTek denbora eta maiztasun zehatzak igortzen ditu WWVH Fort Collins-en (Colorado) 2.5, 5, 10, 15 eta 20 MHz-ko irrati-uhinetan eta Kauaiko WWVH-tik 2.5, 5, 10 eta 15 MHz-en. Hawaii estatua . Denbora-kodea 60 segundoko tarteetan transmititzen da 1 bps-tan. pultsu zabaleraren modulazioa erabiliz 100 Hz-ko azpieramaile batean.
Kanadako Ikerketa Kontseilu Nazionalak (NRC) denbora eta maiztasun informazioa banatzen du 3.33, 7.85 eta 14.67 MHz-en Ottawa-ko CHU-tik.
Emisio formatua WWVH
Uhin laburreko estazioetatik seinalearen hedapena ionosferaren goiko geruzetako isladaren bidez gertatzen da normalean. Seinalearen transmisioak distantzia luzeetan jaso daitezke, baina denboraren zehaztasuna milisegundo batekoa da.
Egungo NTPv4 estandarrak WWV, WWVH eta CHUrako audio kontrolatzaileak biltzen ditu.
Uhin luzeko irrati-emisioa
NISTek ere denbora eta maiztasun zehatzak transmititzen ditu uhin luzeko irratiaren bidez, Boulder-etik (Colorado) 60 kHz-tan. Uhin luzeetan denbora-seinaleak transmititzen dituzten beste estazio batzuk daude.
Dei-seinaleak eta kokapena
Maiztasuna (kHz)
Potentzia (kW)
WWVB Fort Collins, Colorado, AEB
60
50
DCF77 Mainflingen, Alemania
77.5
30
MSF Rugby, Erresuma Batua
60>
50
HBG Prangins, Suitza
75
20
JJY Fukushima, Japonia
40
50
JJY Saga, Japonia
60
50
Maiztasun Beheko Ordu Estandarrak
Denbora-kodea 60 segundoko tarteetan igortzen da 1 bps-tan, uhin motzeko geltokiek bezala. Datuak transmititzeko formatuak ere antzekoak dira bi estandarrentzat. Seinalea ionosferaren beheko geruzetan zehar hedatzen da, nahiko egonkorrak baitira eta altitudean eguneroko aldaerak aurreikusten dituztenak. Ingurune fisikoaren aurreikusgarritasun horri esker, zehaztasuna 50 ΞΌs-ra igotzen da.
WWVB emisio formatua
Ingurumen-satelite operatibo geoestazionarioa
AEBetan, NISTek denbora eta maiztasun datu zehatzak igortzen ditu gutxi gorabehera 468 MHz-en Geostationary Operational Environmental Satellites (GOES) bidez. Denbora-kodea urruneko sentsoreak galdetzeko erabiltzen diren mezuekin txandakatzen da. 60 s-ko tarteetan transmititutako 30 BCD nibblez osatuta dago. Denbora-kodearen informazioa lurreko zerbitzuen antzekoa da.
Kokatze sistema globalak
AEBetako Defentsa Sailak GPSa erabiltzen du lehorrean, itsasoan eta airean nabigazio zehatza egiteko. Sistemak munduaren 24 orduko estaldura eskaintzen du 12Β°-tan inklinatutako 55 orduko orbitan satelite konstelazio bat erabiliz.
Jatorrizko 24 satelite konstelazioa 31 satelitetara zabaldu zen konfigurazio heterogeneo batean, gutxienez 6 satelite beti ikusteko, eta 8 satelite edo gehiago mundu osoan zehar.
GPSaren antzeko zerbitzuak beste herrialde batzuek kudeatzen edo planifikatzen ari dira. Errusiako GLONASSek dozena bat urte daramatza lanean, 2eko irailaren 2010tik zenbatzen baduzu, sateliteen kopuru osoa 26ra igo zenean - konstelazioa guztiz zabaldu zen Lurra guztiz estaltzeko.
GPS sateliteak munduan zehar.
Europar Batasuneko satelite bidezko nabigazio sistema Galileo deitzen da. 2014-2016an Galileo martxan jarriko zela espero zen, aurreikusitako 30 satelite guztiak orbitara jaurtiko zirenean.Baina 2018an, Galileo satelite konstelazioa ez zen satelite kopurura iritsi.
βBeidouβ txinatarra ere badago, βbaleaβ esan nahi duena. 16 sateliteen konstelazioa 27ko abenduaren 2012an jarri zen martxan komertzialki kokapen sistema gisa. Aurreikuspenen arabera, 2020. urterako sistema guztizko gaitasunera iritsiko da. Gaur bertan, HabrΓ©-n atera naiz , sistema honen satelite bat arrakastaz abian jartzeari buruz.
SRNS erabiliz koordenatuak zehazteko matematika
Nola zehazten du zure telefonoko GPS/GLONASS nabigatzaileak kokapena hain zehaztasunarekin irrati-nabigazio-komunikazio-sistema (SRNS) erabiliz? Kalkuluen printzipioa ulertzeko, batxilergoko estereometria eta aljebra gogoratu behar dituzu, edo fisika eta matematika eskolan.
Satelite bakoitzak ordu zehatza esaten dio hargailuari. Sateliteak erloju atomikoa du eta, beraz, fidagarria izan daiteke. Argiaren abiadura ezagututa, ez da zaila satelitea kokatuta dagoen esferaren erradioa zehaztea. Esfera horrek, Lurrarekin kontaktuan, zirkulu bat osatzen du, non GPS / Glonass hargailua kokatuta dagoen.
Seinalea bi sateliteetatik iristen denean, dagoeneko Lurraren eta bi esferen elkargunea ditugu, eta horrek zirkuluan bi puntu baino ez ditu ematen. Hirugarren satelitearen esfera bi puntu horietako batean erortzea komeni da, azkenean hargailuaren koordenatuak zehaztuz.
Printzipioz, bi sateliteetatik ere, zeharkako frogetan oinarrituta, uler daiteke bi puntuetatik zein den egiatik hurbilago, eta nabigazio software modernoko algoritmoek egin dezakete aurre zeregin horri. Zergatik behar dugu orduan laugarren satelite bat?
Satelite konstelazioa erabiliz kokapena zehaztea.
Erraz ikusten da irudi idealizatu honetan kalkuluen zehaztasuna Γ±abardura asko daudela. Hartzailearen denbora da agian errore-iturririk nabarmenena. Dena behar den bezala funtziona dezan, GPS / Glonass hargailuaren ordua satelitearen orduarekin sinkronizatu behar da. Hau gabe, errorea β 100 mila km izango litzateke.
Abiadura, denbora eta distantzia S = v*t formulatik SRNS seinalea igortzeko oinarrizko ekuazioa lortzen dugu. Sateliterako distantzia argiaren abiaduraren eta satelitearen eta hargailuaren denbora-diferentziaren biderkaduraren berdina da.
Hau da, batez ere, sinkronizazio guztien ondoren ere, hargailuaren tpr denbora zehaztasun maila nahikoarekin ezagutzen dugulako. Benetako denbora eta tpr artean beti egongo da Ξt, eta horregatik kalkulu-errorea onartezina bihurtzen da. Horregatik behar duzu laugarren satelitea.
Lau sateliteen beharraren justifikazio matematiko argiago baterako, ekuazio-sistema bat eraikiko dugu.
x, y, z eta Ξt lau ezezagunak zehazteko, behaketa kopurua ezezagun kopuruaren berdina edo handiagoa izan behar da. Baldintza hori beharrezkoa da, baina ez nahikoa. Ekuazio normalen matrizea singularra bihurtzen bada, ekuazio-sistemak ez du soluziorik izango.
Ez dugu ahaztu behar Erlatibitatearen Teoria Berezia eta efektu erlatibistak sateliteetako erloju atomikoen denbora-dilatazioarekin lurrekoekin alderatuta.
Suposatzen badugu satelitea orbitan 14 mila km/h-ko abiaduran higitzen ari dela, orduan 7 ΞΌs inguruko denbora-dilatazioa (mikrosegundo) lortuko dugu. Bestalde, Erlatibitatearen Teoria Orokorraren efektu erlatibistek funtzionatzen dute.
Kontua hau da: orbitan dauden sateliteak Lurretik distantzia handira daude, non espazio-denborako continuumaren kurbadura Lurraren gainazalean baino txikiagoa den Lurraren masa dela eta. Erlatibitate orokorraren arabera, objektu masibo batetik gertuago dauden erlojuak handik urrunago daudenak baino motelagoak agertuko dira.
- G grabitazio-konstantea da;
- M objektuaren masa da, kasu honetan Lurra;
- r Lurraren erdigunetik satelitera arteko distantzia da;
- c argiaren abiadura da.
Formula honen bidez kalkulatzeak 45 ΞΌs-ko denbora-dilatazioa ematen du satelitean. Guztira -7ΞΌs +45ΞΌs = 38ΞΌs balantzea - ββSTR eta GTRren ondorioak.
SRNS posizionatzeko aplikazioetan, atzerapen ionosferikoak eta troposferikoak ere kontuan hartu behar dira. Gainera, 46 ns-ko zuzenketak GPS sateliteen orbitaren 0.02 eszentrikotasunari zor zaizkio.
Lau GPS / GLONASS satelite baino gehiagoren seinaleak aldi berean jasotzeko gaitasunak hargailuaren koordenatuak zehazteko zehaztasuna are gehiago areagotzeko aukera ematen du. Nabigatzaileak lau ezezagun dituen lau ekuazioko sistema ebazten duelako lortzen da aldiz kopurua eta batez besteko balioa hartzen du, azken estimazioaren zehaztasuna handituz estatistika matematikoaren legeen arabera.
Nola konfiguratu NTP zerbitzaria Stratum 1 satelite bidezko konexioaren bidez
Kalitate handiko denbora zerbitzari bat konfiguratzeko, GPSD, NTP eta 1PPS (segundoko pultsu bat) irteera duen GPS hargailu bat besterik ez duzu behar.
1. Instalatu gpsd eta ntpd, edo gpsd eta chronyd. GPSD bertsioak β₯ 3.20 izan behar du
(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. Konektatu PPS euskarria duen GPS hargailu bat RS232 serie edo USB atakara.
GPS hargailu merke arrunt batek ez du funtzionatuko; Baliteke bilaketa txiki bat egin behar izatea egokia aurkitzeko.
3. Ziurtatu gailuak benetan PPS jaulkitzen duela; horretarako, egiaztatu ataka gpsmon utilitatearekin.
4. Ireki /etc/conf.d/gpsd fitxategia eta editatu hurrengo lerroa.
ordeztu
GPSD_OPTIONS=""bilaka dadin
GPSD_OPTIONS="-n"Aldaketa hau beharrezkoa da, gpsd-ek berehala SRNS iturriak bilatzen hasteko abiaraztean.
5. Hasi edo berrabiarazi gpsd.
(1:110)$ sudo /etc/init.d/gpsd start
(1:111)$ sudo /etc/init.d/gpsd restart
systemd duten banaketetarako, erabili systemctl komando egokia.
6. Egiaztatu cgps komandoaren kontsolaren irteera.
Sateliteetatik datuak behar bezala jasotzen direla ziurtatu behar duzu. Kontsolak ilustrazioaren antzeko zerbait izan behar du.
cgps kontsolaren komandoaren irteera.
7. Bada garaia /etc/ntp.conf fitxategia editatzeko.
# 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
NTP0 goiko sarrerak ia GPS gailu guztietan eskuragarri dagoen denbora-iturri unibertsala adierazten du. Beheko NTP1 sarrerak PPS iturri askoz zehatzagoa definitzen du.
8. Berrabiarazi ntpd.
(1:112)$ sudo /etc/init.d/ntpd restart
systemd duten banaketetarako, erabili systemctl komandoa.
$ sudo systemctl berrabiarazi ntp
Erabilitako materialak
- David L Mills Sarearen Denbora Protokoloa Lurrean eta Espazioan,Bigarren Edizioa.
Iturria: www.habr.com