Saliyane tcp/ip, ana akeh cara kanggo nyinkronake wektu. Sawetara mung mbutuhake telpon biasa, dene liyane mbutuhake peralatan elektronik sing larang, langka lan sensitif. Infrastruktur ekstensif sistem sinkronisasi wektu kalebu observatorium, lembaga pamaréntah, stasiun radio, rasi lintang satelit lan liya-liyane.
Dina iki aku bakal pitutur marang kowe carane sinkronisasi wektu tanpa Internet lan carane nggawe "satelit" server NTP karo tangan dhewe.
Siaran radio gelombang pendek
Ing Amerika Serikat, NIST ngirimake wektu lan frekuensi sing tepat ing gelombang radio 2.5, 5, 10, 15 lan 20 MHz saka WWVH ing Fort Collins, Colorado, lan ing 2.5, 5, 10 lan 15 MHz saka WWVH ing Kauai. Negara Bagian Hawaii . Kode wektu dikirim ing interval 60 detik ing 1 bps. nggunakake modulasi lebar pulsa ing subcarrier 100 Hz.
Dewan Riset Nasional (NRC) Kanada nyebarake informasi wektu lan frekuensi ing 3.33, 7.85 lan 14.67 MHz saka CHU ing Ottawa, Ontario.
Format siaran WWVH
Panyebaran sinyal saka stasiun gelombang cendhak biasane dumadi kanthi refleksi saka lapisan ndhuwur ionosfer. Transmisi sinyal bisa ditampa liwat jarak sing adoh, nanging akurasi wektu ana ing urutan siji milidetik.
Standar NTPv4 saiki kalebu driver audio kanggo WWV, WWVH lan CHU.
Siaran radio gelombang panjang
NIST uga ngirimake wektu lan frekuensi sing tepat liwat radio gelombang panjang ing 60 kHz saka Boulder, Colorado. Ana stasiun liyane sing ngirim sinyal wektu ing gelombang dawa.
Telpon tandha lan lokasi
Frekuensi (kHz)
Daya (kW)
WWVB Fort Collins, Colorado, AS
60
50
DCF77 Mainflingen, Jerman
77.5
30
MSF Rugby, Inggris
60>
50
HBG Prangins, Swiss
75
20
JJY Fukushima, Jepang
40
50
JJY Saga, Jepang
60
50
Stasiun Wektu Standar Frekuensi Kurang
Kode wektu dikirim ing interval 60 detik ing 1 bps, kaya stasiun gelombang cendhak. Format transmisi data uga padha kanggo standar kasebut. Sinyal kasebut nyebar liwat lapisan ngisor ionosfer, sing relatif stabil lan nduweni variasi saben dina sing bisa diprediksi ing dhuwur. Thanks kanggo prediksi lingkungan fisik iki, akurasi mundhak nganti 50 μs.
Format siaran WWVB
Satelit lingkungan operasional geostasioner
Ing AS, NIST uga ngirimake data wektu lan frekuensi sing tepat ing kira-kira 468 MHz saka Geostationary Operational Environmental Satellites (GOES). Kode wektu diganti karo pesen sing digunakake kanggo polling sensor remot. Iku kasusun saka 60 BCD nibbles ditularaké ing interval 30 s. Informasi kode wektu padha karo layanan terrestrial.
Sistem posisi global
Departemen Pertahanan AS nggunakake GPS kanggo navigasi sing tepat ing darat, segara lan ing udhara. Sistem iki nyedhiyakake jangkoan 24 jam ing globe kanthi nggunakake rasi lintang satelit ing orbit 12 jam kanthi miring ing 55°.
Rasi lintang asli saka 24 satelit ditambahi dadi 31 satelit kanthi konfigurasi heterogen saéngga paling ora 6 satelit tansah katon, lan 8 utawa luwih satelit bisa dideleng ing sabagéan gedhé donya.
Layanan sing padha karo GPS lagi dioperasikake utawa direncanakake dening negara liya. GLONASS Rusia wis operasi suwene rolas taun, yen sampeyan ngetung wiwit tanggal 2 September 2010, nalika gunggung satelit ditambah dadi 26 - rasi lintang kasebut disebarake kanthi lengkap kanggo nutupi Bumi.
Satelit GPS ing ndonya.
Sistem navigasi satelit Uni Eropa diarani Galileo. Dikarepake yen Galileo bakal miwiti operasi ing taun 2014-2016, nalika kabeh satelit sing direncanakake 30 bakal diluncurake menyang orbit. Nanging ing taun 2018, konstelasi satelit Galileo durung tekan jumlah satelit sing dibutuhake.
Ana uga Cina "Beidou", sing tegese "paus". Rasi lintang 16 satelit diluncurake ing operasi komersial tanggal 27 Desember 2012, minangka sistem posisi regional. Direncanakake sistem kasebut bakal tekan kapasitas penuh ing taun 2020. Mung dina iki, aku metu ing Habré , babagan sukses peluncuran satelit sistem iki.
Matématika kanggo nemtokake koordinat nggunakake SRNS
Kepiye carane navigator GPS/GLONASS ing smartphone sampeyan nemtokake lokasi kanthi akurasi nggunakake sistem komunikasi navigasi radio (SRNS)? Kanggo ngerti prinsip petungan, sampeyan kudu ngelingi stereometry lan aljabar ing sekolah menengah, utawa sekolah fisika lan matematika.
Saben satelit ngandhani panrima wektu sing tepat. Satelit kasebut nduweni jam atom lan mulane bisa dipercaya. Ngerti kacepetan cahya, ora angel kanggo nemtokake radius bal ing permukaan sing ana satelit. Iki bal sing padha, ing kontak karo Bumi, mbentuk bunder ing ngendi panrima GPS / Glonass dumunung.
Nalika sinyal teka saka rong satelit, kita wis duwe persimpangan bumi lan rong bal, sing mung menehi rong titik ing bunder. Bale satelit katelu saenipun kudu dadi salah siji saka rong titik kasebut, pungkasane nemtokake koordinat panrima.
Ing asas, sanajan saka rong satelit, adhedhasar bukti ora langsung, siji bisa ngerti endi saka rong titik sing luwih cedhak karo bebener, lan algoritma piranti lunak navigasi modern bisa ngatasi tugas iki. Napa kita butuh satelit kaping papat?
Nemtokake lokasi nggunakake rasi lintang satelit.
Iku gampang kanggo ndeleng sing ing gambar idealized ana akeh nuansa kang gumantung ing akurasi pitungan. Wektu panrima bisa uga minangka sumber kesalahan sing paling jelas. Supaya kabeh bisa mlaku kaya sing dikarepake, wektu panrima GPS / Glonass kudu disinkronake karo wektu satelit. Tanpa iki, kesalahan bakal dadi ∓ 100 ewu km.
Saka rumus kacepetan, wektu lan jarak S = v * t kita entuk persamaan dhasar kanggo ngirim sinyal SRNS. Jarak menyang satelit padha karo prodhuk saka kacepetan cahya lan prabédan wektu ing satelit lan panrima.
Iki utamané amarga kasunyatan sing malah sawise kabeh sinkronisasi, kita ngerti wektu tpr ing panrima karo tingkat cekap saka akurasi. Antarane wektu bener lan tpr mesthi ana Δt, amarga kesalahan pitungan dadi ora bisa ditampa. Mulane sampeyan perlu sing kaping papat satelit.
Kanggo kabeneran matématika sing luwih cetha kanggo kabutuhan papat satelit, kita bakal mbangun sistem persamaan.
Kanggo nemtokake papat sing ora dingerteni x, y, z, lan Δt, jumlah pengamatan kudu padha utawa luwih saka jumlah sing ora dingerteni. Iki minangka syarat sing perlu nanging ora cukup. Yen matriks persamaan normal dadi singular, sistem persamaan ora duwe solusi.
Kita uga kudu ora lali babagan Teori Relativitas Khusus lan efek relativistik kanthi dilation wektu ing jam atom satelit relatif marang lemah.
Yen kita nganggep yen satelit obah ing orbit kanthi kacepetan 14 ewu km / jam, banjur entuk dilation wektu kira-kira 7 μs (mikrodetik). Ing sisih liya, efek relativistik saka Teori Relativitas Umum beroperasi.
Intine yaiku: satelit ing orbit ana ing jarak sing adoh saka Bumi, sing kelengkungan kontinum ruang-wektu luwih sithik tinimbang ing lumahing bumi amarga massa bumi. Miturut relativitas umum, jam sing cedhak karo obyek sing gedhe bakal katon luwih alon tinimbang sing luwih adoh.
- G yaiku konstanta gravitasi;
- M minangka massa obyek, ing kasus iki Bumi;
- r iku jarak saka tengah bumi kanggo satelit;
- c yaiku kacepetan cahya.
Pitungan nggunakake rumus iki menehi dilation wektu 45 μs ing satelit. Total -7μs +45μs = imbangan 38μs - efek saka STR lan GTR.
Ing aplikasi posisi SRNS, wektu tundha ionosfer lan troposfer uga kudu dianggep. Kajaba iku, koreksi 46 ns amarga eksentrisitas 0.02 saka orbit satelit GPS.
Kemampuan kanggo nampa sinyal bebarengan saka luwih saka patang satelit GPS / GLONASS ngijini sampeyan kanggo nambah akurasi nentokake koordinat panrima. Iki digayuh amarga kasunyatan sing navigator solves sistem papat pepadhan karo papat dingerteni nomer kaping lan njupuk nilai rata-rata, nambah akurasi taksiran final miturut hukum statistik matématika.
Cara ngatur server NTP Stratum 1 liwat sambungan satelit
Kanggo nyetel server wektu kanthi kualitas dhuwur, sampeyan mung butuh GPSD, NTP lan panrima GPS kanthi output 1PPS (siji pulsa per detik).
1. Instal gpsd lan ntpd, utawa gpsd lan chronyd. Versi GPSD kudu ≥ 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. Sambungake panrima GPS karo support PPS kanggo RS232 serial utawa port USB.
A panrima GPS mirah biasa ora bakal bisa; Sampeyan bisa uga kudu nggoleki sethithik kanggo nemokake sing bener.
3. Priksa manawa piranti kasebut pancen ngetokake PPS, kanggo nindakake iki, priksa port kasebut nganggo sarana gpsmon.
4. Bukak file /etc/conf.d/gpsd banjur sunting baris ing ngisor iki.
Ganti
GPSD_OPTIONS=""supaya dadi
GPSD_OPTIONS="-n"Owah-owahan iki dibutuhake supaya gpsd langsung miwiti nggoleki sumber SRNS nalika diwiwiti.
5. Miwiti utawa miwiti maneh gpsd.
(1:110)$ sudo /etc/init.d/gpsd start
(1:111)$ sudo /etc/init.d/gpsd restart
Kanggo distribusi karo systemd, gunakake perintah systemctl sing cocog.
6. Priksa output console saka printah cgps.
Sampeyan kudu nggawe manawa data ditampa kanthi bener saka satelit. Konsol kudu duwe sing padha karo ilustrasi.
Output saka printah console cgps.
7. Wektu kanggo ngowahi file /etc/ntp.conf.
# 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
Entri NTP0 ndhuwur nuduhake sumber wektu universal sing kasedhiya ing meh kabeh piranti GPS. Entri NTP1 ngisor nemtokake sumber PPS sing luwih akurat.
8. Wiwiti maneh ntpd.
(1:112)$ sudo /etc/init.d/ntpd restart
Kanggo distribusi karo systemd, gunakake perintah systemctl.
$ sudo systemctl miwiti maneh ntp
Bahan bekas
- David L Mills Protokol Wektu Jaringan ing Bumi lan ing Angkasa, Edisi kaping pindho.
Source: www.habr.com