Auk tcp/ip eru margar leiðir til að samstilla tíma. Sum þeirra þurfa aðeins venjulegan síma, á meðan önnur þurfa dýr, sjaldgæfan og viðkvæman rafeindabúnað. Hin umfangsmikla innviði tímasamstillingarkerfa inniheldur stjörnustöðvar, ríkisstofnanir, útvarpsstöðvar, gervihnattastjörnumerki og margt fleira.
Í dag mun ég segja þér hvernig tímasamstilling virkar án internetsins og hvernig á að búa til „gervihnatta“ NTP netþjón með eigin höndum.
Stuttbylgjuútvarpsútsending
Í Bandaríkjunum sendir NIST nákvæman tíma og tíðni á 2.5, 5, 10, 15 og 20 MHz útvarpsbylgjum frá WWVH í Fort Collins, Colorado, og á 2.5, 5, 10 og 15 MHz frá WWVH í Kauai. Hawaii fylki . Tímakóðinn er sendur með 60 sekúndna millibili með 1 bps. með því að nota púlsbreiddarmótun á 100 Hz undirbera.
National Research Council (NRC) Kanada dreifir tíma- og tíðniupplýsingum á 3.33, 7.85 og 14.67 MHz frá CHU í Ottawa, Ontario.
Útsendingarsnið WWVH
Merkjaútbreiðsla frá stuttbylgjustöðvum á sér venjulega stað með endurkasti frá efri lögum jónahvolfsins. Hægt er að taka á móti merkjasendingum yfir langar vegalengdir, en tímanákvæmni er af stærðargráðunni ein millisekúnda.
Núverandi NTPv4 staðall inniheldur hljóðrekla fyrir WWV, WWVH og CHU.
Langbylgjuútvarpsútsending
NIST sendir einnig nákvæman tíma og tíðni yfir langbylgjuútvarp á 60 kHz frá Boulder, Colorado. Það eru aðrar stöðvar sem senda tímamerki á löngum bylgjum.
Kallmerki og staðsetning
Tíðni (kHz)
Afl (kW)
WWVB Fort Collins, Colorado, Bandaríkin
60
50
DCF77 Mainflingen, Þýskalandi
77.5
30
MSF Rugby, Bretlandi
60>
50
HBG Prangins, Sviss
75
20
JJY Fukushima, Japan
40
50
JJY Saga, Japan
60
50
Lágtíðni staðlaðar tímastöðvar
Tímakóðinn er sendur með 60 sekúndna millibili á 1 bps, rétt eins og stuttbylgjustöðvar. Gagnaflutningssnið eru einnig svipuð fyrir báða staðla. Merkið berst í gegnum neðri lög jónahvolfsins, sem eru tiltölulega stöðug og hafa fyrirsjáanlegar daglegar breytingar á hæð. Þökk sé þessum fyrirsjáanleika líkamlega umhverfisins eykst nákvæmni í 50 μs.
WWVB útsendingarsnið
Jarðstöðvavirkur umhverfisgervihnöttur
Í Bandaríkjunum sendir NIST einnig nákvæm tíma- og tíðnigögn á um það bil 468 MHz frá Geostationary Operational Environmental Satellites (GOES). Tímakóðinn skiptist á skilaboð sem notuð eru til að skoða fjarskynjara. Það samanstendur af 60 BCD nibbles sem sendar eru með 30 s millibili. Upplýsingar um tímakóða eru svipaðar og landþjónustu.
Hnattræn staðsetningarkerfi
Bandaríska varnarmálaráðuneytið notar GPS fyrir nákvæma leiðsögn á landi, sjó og í lofti. Kerfið veitir 24 klukkustunda umfjöllun um hnöttinn með því að nota stjörnumerki gervitungla á 12 tíma brautum sem halla 55°.
Upprunalega stjörnumerkið með 24 gervihnöttum var stækkað í 31 gervihnött í ólíkri uppsetningu þannig að að minnsta kosti 6 gervitungl eru alltaf á sjónarsviðinu og 8 eða fleiri gervitungl sjást víða um heim.
Þjónusta svipað GPS er í gangi eða skipulögð af öðrum löndum. Rússneska GLONASS hefur starfað í tugi ára, ef þú telur frá 2. september 2010, þegar heildarfjöldi gervitungla var fjölgaður í 26 - stjörnumerkið var að fullu komið á vettvang til að hylja jörðina alveg.
GPS gervihnöttum um allan heim.
Gervihnattaleiðsögukerfi Evrópusambandsins heitir Galileo. Búist var við að Galileo tæki til starfa á árunum 2014-2016, þegar öllum 30 fyrirhuguðum gervitunglunum yrði skotið á sporbraut.En frá og með 2018 hafði Galileo gervihnattastjörnumerkið ekki náð tilskildum fjölda gervihnatta.
Það er líka kínverska „Beidou“ sem þýðir „hvalur“. Stjörnumerkinu 16 gervihnöttum var skotið á loft í atvinnuskyni 27. desember 2012, sem svæðisbundið staðsetningarkerfi. Stefnt er að því að kerfið nái fullum afköstum árið 2020. Í dag kom ég út á Habré , um árangursríka sjósetningu gervihnattar þessa kerfis.
Stærðfræði til að ákvarða hnit með SRNS
Hvernig ákvarðar GPS/GLONASS leiðsögumaðurinn á snjallsímanum þínum staðsetninguna með slíkri nákvæmni með því að nota fjarskiptaleiðsögukerfið (SRNS)? Til að skilja meginregluna um útreikninga þarftu að muna staðalíómetrun og algebru í menntaskóla eða eðlisfræði og stærðfræðiskóla.
Hver gervihnöttur segir viðtakandanum nákvæmlega tímann. Gervihnötturinn er með atómklukku og því er hægt að treysta honum. Með því að þekkja ljóshraða er ekki erfitt að ákvarða radíus kúlu á yfirborði sem gervihnötturinn er staðsettur á. Þessi sama kúla, í snertingu við jörðina, myndar hring sem GPS / Glonass móttakarinn er staðsettur á.
Þegar merkið kemur frá tveimur gervihnöttum erum við þegar komin með skurðpunkt jarðar og tvær kúlur, sem gefur aðeins tvo punkta á hringnum. Kúla þriðja gervihnöttsins ætti helst að falla inn í einn af þessum tveimur punktum og ákvarða að lokum hnit móttakarans.
Í grundvallaratriðum, jafnvel frá tveimur gervihnöttum, byggt á óbeinum sönnunargögnum, er hægt að skilja hvor af þessum tveimur punktum er nær sannleikanum og nútíma reiknirit fyrir leiðsöguhugbúnað geta tekist á við þetta verkefni. Af hverju þurfum við þá fjórða gervihnöttinn?
Ákvörðun staðsetningu með gervihnattastjörnumerki.
Það er auðvelt að sjá að í þessari hugsjónuðu mynd eru mörg blæbrigði sem nákvæmni útreikninganna veltur á. Móttökutími er kannski augljósasta uppspretta villunnar. Til þess að allt virki eins og það á að gera þarf GPS / Glonass móttakari tíminn að vera samstilltur við gervihnattatímann. Án þessa væri skekkjan ∓ 100 þúsund km.
Út frá formúlunni fyrir hraða, tíma og vegalengd S = v*t fáum við grunnjöfnuna til að senda SRNS merkið. Fjarlægðin til gervihnöttsins er jöfn margfeldi ljóshraða og tímamismun á gervihnött og móttakara.
Þetta er aðallega vegna þess að jafnvel eftir allar samstillingar, vitum við tímann tpr á móttakara með nægilega nákvæmni. Á milli sanns tíma og tpr verður alltaf Δt, af þeim sökum verður reiknivillan óviðunandi. Þess vegna þarftu fjórða gervihnött.
Til að fá skýrari stærðfræðilega rökstuðning fyrir þörfinni á fjórum gervihnöttum munum við smíða jöfnukerfi.
Til að ákvarða fjóra óþekktu x, y, z og Δt verður fjöldi athugana að vera jafn eða meiri en fjöldi óþekktra. Þetta er nauðsynlegt en ekki fullnægjandi skilyrði. Ef fylki normaljöfnunnar reynist vera eintölu mun jöfnukerfið ekki hafa neina lausn.
Við ættum heldur ekki að gleyma sérstakri afstæðiskenningunni og afstæðislegum áhrifum með tímaútvíkkun á gervihnattaatómklukkum miðað við jarðklukkur.
Ef við gerum ráð fyrir að gervihnötturinn sé á braut á braut á 14 þúsund km/klst hraða, þá fáum við tímavíkkun upp á um 7 μs (míkrósekúndur). Á hinn bóginn starfa afstæðisleg áhrif almennu afstæðiskenningarinnar.
Málið er þetta: gervitungl á sporbraut eru í mikilli fjarlægð frá jörðinni, þar sem sveigjan á rúm-tíma samfellunni er minni en á yfirborði jarðar vegna massa jarðar. Samkvæmt almennu afstæðiskenningunni munu klukkur sem eru staðsettar nær stórum hlut virðast hægar en þær sem eru lengra frá honum.
- G er þyngdarfasti;
- M er massi hlutarins, í þessu tilviki jarðar;
- r er fjarlægðin frá miðju jarðar að gervihnöttnum;
- c er ljóshraði.
Útreikningur með þessari formúlu gefur tímavíkkun upp á 45 μs á gervihnöttnum. Samtals -7μs +45μs = 38μs jafnvægi - áhrif STR og GTR.
Í SRNS staðsetningarforritum ætti einnig að taka tillit til tafa í jónahvolfinu og veðrahvolfinu. Að auki eru 46 ns leiðréttingarnar vegna 0.02 sérvitringar á braut GPS gervitunglanna.
Hæfni til að taka á móti merki samtímis frá fleiri en fjórum GPS / GLONASS gervihnöttum gerir þér kleift að auka enn frekar nákvæmni við að ákvarða hnit móttakarans. Þetta er náð vegna þess að stýrimaður leysir kerfi fjögurra jöfnur með fjórum óþekktum fjölda skipta og tekur meðalgildið, eykur nákvæmni lokamatsins samkvæmt lögmálum stærðfræðilegrar tölfræði.
Hvernig á að stilla NTP miðlara Stratum 1 í gegnum gervihnattatengingu
Til að setja upp hágæða tímaþjóna þarftu aðeins GPSD, NTP og GPS móttakara með 1PPS (einn púls á sekúndu) úttak.
1. Settu upp gpsd og ntpd, eða gpsd og chronyd. GPSD útgáfa verður að vera ≥ 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. Tengdu GPS móttakara með PPS stuðningi við RS232 rað- eða USB tengið.
Venjulegur ódýr GPS móttakari mun ekki virka; Þú gætir þurft að leita smá til að finna þann rétta.
3. Gakktu úr skugga um að tækið gefi raunverulega út PPS; til að gera þetta skaltu athuga tengið með gpsmon tólinu.
4. Opnaðu /etc/conf.d/gpsd skrána og breyttu eftirfarandi línu.
Skipta út
GPSD_OPTIONS=""svo að það verði
GPSD_OPTIONS="-n"Þessi breyting er nauðsynleg svo gpsd byrji strax að leita að SRNS heimildum við ræsingu.
5. Ræstu eða endurræstu gpsd.
(1:110)$ sudo /etc/init.d/gpsd start
(1:111)$ sudo /etc/init.d/gpsd restart
Fyrir dreifingar með systemd, notaðu viðeigandi systemctl skipun.
6. Athugaðu stjórnborðsúttak cgps skipunarinnar.
Þú þarft að ganga úr skugga um að gögnin berist rétt frá gervitunglunum. Stjórnborðið ætti að vera með eitthvað svipað og myndin.
Úttak cgps stjórnborðsins.
7. Það er kominn tími til að breyta /etc/ntp.conf skránni.
# 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
Efsta NTP0 færslan gefur til kynna alhliða tímagjafa sem er fáanlegur á næstum öllum GPS tækjum. Neðsta NTP1 færslan skilgreinir miklu nákvæmari PPS uppsprettu.
8. Endurræstu ntpd.
(1:112)$ sudo /etc/init.d/ntpd restart
Fyrir dreifingar með systemd, notaðu systemctl skipunina.
$ sudo systemctl endurræsa ntp
Efni notað
- David L Mills Network Time Protocol á jörðu og í geimnum, Önnur útgáfa.
Heimild: www.habr.com