🥇Senkronizasyon tan san entènèt

Anplis tcp/ipGen plizyè fason pou senkronize tan. Gen kèk ki sèlman bezwen yon telefòn òdinè, alòske gen lòt ki mande ekipman elektwonik ki chè, ki ra, epi ki sansib. Enfrastrikti vaste sistèm senkronizasyon tan yo gen ladan obsèvatwa, enstitisyon gouvènmantal, estasyon radyo, konstelasyon satelit, ak anpil lòt bagay ankò.

Jodi a mwen pral di ou ki jan senkronizasyon tan travay san entènèt la ak ki jan fè yon "satelit" sèvè NTP ak pwòp men ou.

Emisyon radyo ond kout

Ozetazini, NIST transmèt tan ak frekans egzak sou onn radyo 2.5, 5, 10, 15 ak 20 MHz soti nan WWVH nan Fort Collins, Colorado, ak sou 2.5, 5, 10 ak 15 MHz soti nan WWVH nan Eta Hawaii . Kòd tan an transmèt nan entèval 60 segonn nan 1 bps. lè l sèvi avèk modulasyon lajè batman kè sou yon subcarrier 100 Hz.

Konsèy Nasyonal Rechèch (NRC) Kanada distribye enfòmasyon sou tan ak frekans sou 3.33, 7.85 ak 14.67 MHz soti nan CHU nan Ottawa, Ontario.

Fòma emisyon WWVH

Pwopagasyon siyal ki soti nan estasyon ond kout yo anjeneral fèt pa refleksyon nan kouch anwo yo nan ionosfè a. Transmisyon siyal yo ka resevwa sou distans ki long, men presizyon nan distribisyon se sou lòd nan yon milisgond.

Estanda NTPv4 aktyèl la gen ladann chofè odyo pou WWV, WWVH ak CHU.

Emisyon radyo longwave

NIST tou transmèt tan ak frekans egzak sou radyo onn long nan 60 kHz soti nan Boulder, Colorado. Gen lòt estasyon ki transmèt siyal tan sou vag long.

Siy apèl ak kote yo ye
Frekans (kHz)
Pouvwa (kW)

WWVB Fort Collins, Kolorado, Etazini
60
50

DCF77 Mainflingen, Almay
77.5
30

MSF Rugby, Wayòm Ini
60>
50

HBG Prangins, Swis
75
20

JJY Fukushima, Japon
40
50

JJY Saga, Japon
60
50

Estasyon tan estanda ki ba frekans yo

Kòd tan an transmèt nan entèval 60 segonn nan 1 bps, menm jan ak estasyon ond kout. Fòma transmisyon done yo sanble tou pou tou de estanda. Siyal la pwopaje nan kouch ki pi ba yo nan ionosfè a, ki relativman ki estab epi ki gen varyasyon previzib chak jou nan altitid. Mèsi a sa a previzibilite nan anviwònman fizik la, presizyon ogmante a 50 μs.

Fòma emisyon WWVB

Jeostasyonè operasyon satelit anviwònman an

Ozetazini, NIST tou transmèt done egzak tan ak frekans sou apeprè 468 MHz soti nan Satelit Anviwònman Operasyonèl Geostationary (GOES). Kòd tan an altène ak mesaj yo itilize pou sondaj detèktè aleka yo. Li konsiste de 60 BCD nibbles transmèt nan entèval 30 s. Enfòmasyon sou kòd tan yo sanble ak sèvis terrestres.

Sistèm pwezante mondyal yo

Depatman Defans Ameriken an sèvi ak GPS pou navigasyon presi sou tè, lanmè ak nan lè a. Sistèm nan bay pwoteksyon 24 èdtan nan glòb la lè l sèvi avèk yon konstelasyon satelit nan òbit 12 èdtan enkline nan 55 °.

Konstelasyon orijinal 24 satelit yo te elaji a 31 satelit nan yon konfigirasyon etewojèn pou omwen 6 satelit yo toujou nan vi, ak 8 oswa plis satelit yo nan vi sou pi fò nan mond lan.

Sèvis ki sanble ak GPS yo ap opere oswa planifye pa lòt peyi yo. Ris GLONASS te opere pou yon douzèn ane, konte depi 2 septanm 2010, lè kantite total satelit yo te ogmante a 26 - konstelasyon an te konplètman deplwaye pou kouvri nèt Latè.

GPS satelit atravè mond lan.

Sistèm navigasyon satelit Inyon Ewopeyen an rele Galileo. Li te espere ke Galileo ta kòmanse opere nan 2014-2016, lè tout 30 satelit planifye yo ta dwe lanse nan òbit Men, apati 2018, konstelasyon satelit Galileo pa te rive nan kantite satelit yo mande yo.

Genyen tou Chinwa "Beidou", ki vle di "balèn". Konstelasyon 16 satelit yo te lanse nan operasyon komèsyal nan dat 27 desanm 2012, kòm yon sistèm pwezante rejyonal. Li planifye ke sistèm nan pral rive nan kapasite plen nan 2020. Jis jodi a, mwen soti sou Habré atik, sou siksè lansman yon satelit nan sistèm sa a.

Matematik pou detèmine kowòdone lè l sèvi avèk SRNS

Ki jan navigatè GPS/GLONASS sou smartphone ou a detèmine kote a avèk presizyon lè l sèvi avèk sistèm kominikasyon radyo navigasyon (SRNS)? Pou konprann prensip kalkil la, ou bezwen sonje estereyometri ak aljèb nan lekòl segondè, oswa nan lekòl fizik ak matematik.

Chak satelit di reseptè a lè egzak la. Satelit la gen yon revèy atomik ak Se poutèt sa ka fè konfyans. Lè w konnen vitès limyè a, li pa difisil pou detèmine reyon esfè a sou sifas kote satelit la sitiye. Menm esfè sa a, an kontak ak Latè a, fòme yon sèk kote reseptè GPS / Glonass la sitiye.

Lè siyal la rive soti nan de satelit, nou deja gen entèseksyon Latè a ak de esfè, ki bay sèlman de pwen sou sèk la. Esfè a nan twazyèm satelit la ta dwe depreferans tonbe nan youn nan de pwen sa yo, finalman detèmine kowòdone yo nan reseptè a.

Nan prensip, menm soti nan de satelit, ki baze sou prèv endirèk, yon moun ka konprann kilès nan de pwen yo ki pi pre verite a, ak algoritm lojisyèl navigasyon modèn ka fè fas ak travay sa a. Poukisa nou bezwen yon katriyèm satelit?

Detèmine kote lè l sèvi avèk konstelasyon satelit.

Li fasil pou wè ke nan foto idealize sa a gen anpil nuans sou ki presizyon nan kalkil yo depann. Tan reseptè se petèt sous ki pi evidan nan erè. Pou tout bagay travay jan li ta dwe, tan reseptè GPS / Glonass yo dwe senkronize ak tan satelit la. San sa a, erè a ta dwe ∓ 100 mil km.

Soti nan fòmil vitès, tan ak distans S = v*t nou jwenn ekwasyon debaz pou transmèt siyal SRNS la. Distans nan satelit la egal a pwodwi vitès limyè a ak diferans tan an sou satelit la ak reseptè a.

Sa a se sitou akòz lefèt ke menm apre tout senkronizasyon yo, nou konnen tan an tpr nan reseptè a ak yon degre ase nan presizyon. Ant tan vre ak tpr ap toujou gen Δt, akòz ki erè kalkil la vin akseptab. Se poutèt sa ou bezwen katriyèm lan satelit.

Pou yon jistifikasyon matematik pi klè pou bezwen an pou kat satelit, nou pral konstwi yon sistèm ekwasyon.

Pou detèmine kat enkoni x, y, z, ak Δt, kantite obsèvasyon yo dwe egal oswa pi gran pase kantite enkoni yo. Sa a se yon kondisyon ki nesesè men pa ase. Si matris ekwasyon nòmal yo vin sengilye, sistèm ekwasyon an pap gen solisyon.

Nou pa ta dwe bliye tou sou Teyori Espesyal Relativite a ak efè relativis ak dilatasyon tan sou revèy atomik satelit yo parapò ak sa yo ki nan tè a.

Si nou sipoze ke satelit la ap deplase nan òbit ak yon vitès 14 mil km / h, Lè sa a, nou jwenn yon dilatasyon tan nan apeprè 7 μs (mikwosgond). Nan lòt men an, efè relativis yo nan Teyori Jeneral la Relativite opere.

Pwen an se sa a: satelit nan òbit yo nan yon distans gwo ak Latè, kote koub nan kontinyèl espas-tan an mwens pase sou sifas Latè akòz mas Latè a. Dapre relativite jeneral, revèy ki pi pre yon objè masiv ap parèt pi dousman pase sa ki pi lwen li.

G se konstan gravitasyonèl la;
M se mas objè a, nan ka sa a Latè;
r se distans ant sant Latè ak satelit la;
c se vitès limyè a.

Kalkil ak fòmil sa a bay yon dilatasyon tan 45 μs sou satelit la. Total -7μs + 45μs = 38μs balans - efè STR ak GTR.

Nan aplikasyon pou pwezante SRNS, reta ionosferik ak troposferik yo ta dwe pran an kont tou. Anplis de sa, koreksyon 46 ns yo se akòz eksantrisite 0.02 nan òbit satelit GPS yo.

Kapasite pou resevwa siyal ansanm nan plis pase kat satelit GPS / GLONASS pèmèt ou ogmante plis presizyon nan detèmine kowòdone reseptè a. Sa a se reyalize akòz lefèt ke navigatè a rezoud yon sistèm nan kat ekwasyon ak kat enkoni kantite fwa ak pran valè mwayèn, ogmante presizyon nan estimasyon final la dapre lwa yo nan estatistik matematik.

Ki jan yo konfigirasyon NTP sèvè Stratum 1 atravè koneksyon satelit

Pou mete sou pye yon sèvè tan-wo kalite, ou sèlman bezwen GPSD, NTP ak yon reseptè GPS ak pwodiksyon 1PPS (yon batman pou chak segonn).

1. Enstale gpsd ak ntpd, oswa gpsd ak chronyd. GPSD vèsyon dwe ≥ 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. Konekte yon reseptè GPS ak sipò PPS nan seri RS232 oswa pò USB.

Yon reseptè GPS regilye bon mache pa pral travay; Ou ka oblije fè yon ti rechèch pou jwenn youn nan dwa.

3. Asire w ke aparèy la reyèlman pwoblèm PPS fè sa, tcheke pò a ak sèvis piblik la gpsmon.

4. Louvri /etc/conf.d/gpsd fichye a epi edite liy sa a.

Ranplase

GPSD_OPTIONS=""

konsa ke li vin

GPSD_OPTIONS="-n"

Chanjman sa a obligatwa pou gpsd imedyatman kòmanse chèche sous SRNS lè demaraj la.

5. Kòmanse oswa rekòmanse gpsd.

(1:110)$ sudo /etc/init.d/gpsd start
(1:111)$ sudo /etc/init.d/gpsd restart

Pou distribisyon ak systemd, sèvi ak kòmand systemctl ki apwopriye a.

6. Tcheke pwodiksyon konsole kòmandman cgps la.

Ou bezwen asire w ke done yo resevwa kòrèkteman nan satelit yo. Konsole a ta dwe gen yon bagay ki sanble ak ilistrasyon an.

Sòti nan lòd la konsole cgps.

7. Li lè pou edite fichye /etc/ntp.conf la.

# 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

Antre nan tèt NTP0 endike yon sous tan inivèsèl ki disponib sou prèske tout aparèy GPS. Antre anba a NTP1 defini yon sous PPS pi egzak.

8. Rekòmanse ntpd.