इन्टरनेट बिना समय सिंक्रोनाइजेसन

tcp/ip को अतिरिक्त, समय सिंक्रोनाइज गर्ने धेरै तरिकाहरू छन्। तिनीहरूमध्ये केहीलाई मात्र नियमित टेलिफोन चाहिन्छ, जबकि अरूलाई महँगो, दुर्लभ र संवेदनशील इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू चाहिन्छ। समय सिंक्रोनाइजेसन प्रणालीको व्यापक पूर्वाधारमा पर्यवेक्षकहरू, सरकारी संस्थाहरू, रेडियो स्टेशनहरू, उपग्रह तारामंडलहरू र अधिक समावेश छन्।

आज म तपाईंलाई बताउनेछु कि इन्टरनेट बिना समय सिंक्रोनाइजेसन कसरी काम गर्दछ र कसरी आफ्नो हातले "उपग्रह" NTP सर्भर बनाउने।

सर्टवेभ रेडियो प्रसारण

संयुक्त राज्यमा, NIST ले फोर्ट कोलिन्स, कोलोराडोको WWVH बाट 2.5, 5, 10, 15 र 20 MHz रेडियो तरंगहरू र काउई राज्यको WWVH बाट 2.5, 5, 10 र 15 MHz मा सटीक समय र आवृत्ति प्रसारण गर्दछ। । समय कोड 60 bps मा 1 सेकेन्ड अन्तरालहरूमा प्रसारित हुन्छ। १०० हर्ट्ज सबक्यारियरमा पल्स चौडाइ मोड्युलेसन प्रयोग गर्दै।

क्यानाडाको राष्ट्रिय अनुसन्धान परिषद् (NRC) ले ओटावा, ओन्टारियोको CHU बाट ३.३३, ७.८५ र १४.६७ मेगाहर्ट्जमा समय र आवृत्ति जानकारी वितरण गर्दछ।

प्रसारण ढाँचा WWVH

सर्टवेभ स्टेशनहरूबाट सिग्नल प्रसार सामान्यतया आयनोस्फियरको माथिल्लो तहबाट प्रतिबिम्ब द्वारा हुन्छ। सिग्नल प्रसारणहरू लामो दूरीमा प्राप्त गर्न सकिन्छ, तर समयको शुद्धता एक मिलिसेकेन्डको क्रममा छ।

हालको NTPv4 मानकले WWV, WWVH र CHU का लागि अडियो ड्राइभरहरू समावेश गर्दछ।

Longwave रेडियो प्रसारण

NIST ले बोल्डर, कोलोराडोबाट 60 kHz मा longwave रेडियोमा सटीक समय र आवृत्ति पनि प्रसारण गर्दछ। त्यहाँ लामो छालहरूमा समय संकेतहरू प्रसारण गर्ने अन्य स्टेशनहरू छन्।

कल चिन्ह र स्थान
आवृत्ति (kHz)
पावर (kW)

WWVB फोर्ट कोलिन्स, कोलोराडो, संयुक्त राज्य अमेरिका
60
50

DCF77 Mainflingen, जर्मनी
77.5
30

MSF रग्बी, यूनाइटेड किंगडम
60०>
50

HBG Prangins, स्वीट्जरल्याण्ड
75
20

JJY फुकुशिमा, जापान
40
50

जेजेवाई सागा, जापान
60
50

कम आवृत्ति मानक समय स्टेशनहरू

समय कोड 60-सेकेन्ड अन्तरालहरूमा 1 bps मा प्रसारित हुन्छ, जस्तै शर्टवेभ स्टेशनहरू। डाटा ट्रान्समिसन ढाँचाहरू दुवै मापदण्डहरूको लागि समान छन्। संकेत आयनोस्फियरको तल्लो तहहरू मार्फत फैलिन्छ, जुन अपेक्षाकृत स्थिर छन् र उचाइमा अनुमानित दैनिक भिन्नताहरू छन्। भौतिक वातावरणको यो भविष्यवाणीको लागि धन्यवाद, शुद्धता 50 μs मा बढ्छ।

WWVB प्रसारण ढाँचा

जियोस्टेशनरी परिचालन वातावरणीय उपग्रह

संयुक्त राज्यमा, NIST ले लगभग 468 मेगाहर्ट्जमा जियोस्टेशनरी अपरेशनल इन्भाइरोन्मेन्टल स्याटेलाइट्स (GOES) बाट सटीक समय र आवृत्ति डेटा पनि प्रसारण गर्दछ। समय कोड रिमोट सेन्सरहरू पोल गर्न प्रयोग गरिएका सन्देशहरूसँग एकान्तरण हुन्छ। यसमा ३० सेकेण्ड अन्तरालमा प्रसारित हुने ६० बीसीडी निबलहरू हुन्छन्। समय कोड जानकारी स्थलीय सेवाहरु जस्तै छ।

ग्लोबल स्थिति प्रणाली

अमेरिकी रक्षा विभागले जमिन, समुद्र र हावामा सटीक नेभिगेसनको लागि जीपीएस प्रयोग गर्दछ। प्रणालीले 24° मा झुकेको 12-घण्टा कक्षामा उपग्रहहरूको नक्षत्र प्रयोग गरेर विश्वको 55-घण्टा कभरेज प्रदान गर्दछ।

24 उपग्रहहरूको मूल तारामण्डललाई विषम कन्फिगरेसनमा 31 उपग्रहहरूमा विस्तार गरिएको थियो ताकि कम्तिमा 6 उपग्रहहरू सधैं दृश्यमा हुन्छन्, र 8 वा बढी उपग्रहहरू विश्वका धेरैजसो ठाउँहरूमा हेरिन्छन्।

GPS जस्तै सेवाहरू अन्य देशहरूद्वारा सञ्चालन वा योजना बनाइएका छन्। रूसी ग्लोनास एक दर्जन वर्षदेखि सञ्चालन भइरहेको छ, यदि तपाईंले सेप्टेम्बर 2, 2010 बाट गणना गर्नुहुन्छ, जब उपग्रहहरूको कुल संख्या 26 मा बढाइएको थियो - नक्षत्र पूर्ण रूपमा पृथ्वीलाई पूर्ण रूपमा ढाक्नको लागि तैनात गरिएको थियो।

विश्वभरि GPS उपग्रहहरू।

युरोपेली संघको स्याटेलाइट नेभिगेसन प्रणालीलाई ग्यालिलियो भनिन्छ। ग्यालिलियोले सन् २०१४-२०१६ मा सञ्चालन सुरु गर्ने अपेक्षा गरिएको थियो, जब सबै ३० योजनाबद्ध उपग्रहहरू कक्षामा प्रक्षेपण हुनेछन्।तर २०१८ सम्म, ग्यालिलियो स्याटेलाइट नक्षत्रले आवश्यक उपग्रहहरूको संख्यामा पुग्न सकेको छैन।

त्यहाँ चिनियाँ "बेइडो" पनि छ, जसको अर्थ "व्हेल" हो। क्षेत्रीय स्थिति प्रणालीको रूपमा 16 डिसेम्बर, 27 मा 2012 उपग्रहहरूको नक्षत्रलाई व्यावसायिक सञ्चालनमा प्रक्षेपण गरिएको थियो। यो प्रणाली २०२० सम्ममा पूर्ण क्षमतामा पुग्ने योजना छ। आज भर्खर, म Habré मा बाहिर आएको छु लेख, यस प्रणालीको उपग्रहको सफल प्रक्षेपणको बारेमा।

SRNS प्रयोग गरेर निर्देशांक निर्धारण गर्ने गणित

तपाईको स्मार्टफोनमा रहेको GPS/GLONASS नेभिगेटरले रेडियो नेभिगेसन कम्युनिकेशन सिस्टम (SRNS) को प्रयोग गरेर यस्तो सटीकताका साथ स्थान कसरी निर्धारण गर्छ? गणनाको सिद्धान्त बुझ्नको लागि, तपाईंले हाई स्कूल, वा भौतिक विज्ञान र गणित स्कूलमा स्टेरियोमेट्री र बीजगणित सम्झनु आवश्यक छ।

प्रत्येक स्याटेलाइटले प्रापकलाई सही समय बताउँछ। उपग्रहमा परमाणु घडी छ र त्यसैले विश्वास गर्न सकिन्छ। प्रकाशको गति थाहा पाएर, उपग्रह रहेको सतहमा रहेको गोलाको त्रिज्या निर्धारण गर्न गाह्रो छैन। यो एउटै क्षेत्र, पृथ्वीको सम्पर्कमा, एउटा सर्कल बनाउँछ जसमा GPS / Glonass रिसीभर अवस्थित छ।

जब दुईवटा उपग्रहहरूबाट सङ्केत आउँछ, हामीसँग पहिले नै पृथ्वी र दुईवटा गोलाहरूको प्रतिच्छेदन हुन्छ, जसले सर्कलमा दुईवटा बिन्दुहरू मात्र दिन्छ। तेस्रो उपग्रहको क्षेत्र आदर्श रूपमा यी दुई बिन्दुहरू मध्ये एकमा पर्दछ, अन्तमा रिसीभरको निर्देशांकहरू निर्धारण गर्दै।

सिद्धान्तमा, दुई उपग्रहहरूबाट पनि, अप्रत्यक्ष प्रमाणको आधारमा, कसैले बुझ्न सक्छ कि कुन दुई बिन्दुहरू सत्यको नजिक छ, र आधुनिक नेभिगेसन सफ्टवेयर एल्गोरिदमले यो कार्यसँग सामना गर्न सक्छ। त्यसो भए हामीलाई चौथो उपग्रह किन चाहियो?

उपग्रह नक्षत्र प्रयोग गरेर स्थान निर्धारण गर्दै।

यो देख्न सजिलो छ कि यस आदर्श चित्रमा धेरै बारीकनहरू छन् जसमा गणनाको शुद्धता निर्भर गर्दछ। रिसीभर समय त्रुटिको सबैभन्दा स्पष्ट स्रोत हो। सबै कुराले जस्तै काम गर्नको लागि, GPS / Glonass रिसीभर समय उपग्रह समय संग सिंक्रोनाइज हुनुपर्छ। यो बिना, त्रुटि ∓ 100 हजार किमी हुनेछ।

गति, समय र दूरी S = v*t को सूत्रबाट हामीले SRNS सङ्केत प्रसारणको लागि आधारभूत समीकरण प्राप्त गर्छौं। उपग्रहको दूरी प्रकाशको गतिको उत्पादन र उपग्रह र रिसिभरमा समय भिन्नता बराबर छ।

यो मुख्यतया यस तथ्यको कारणले हो कि सबै सिंक्रोनाइजेसन पछि पनि, हामीलाई पर्याप्त मात्राको शुद्धताको साथ रिसीभरमा समय tpr थाहा छ। सही समय र tpr बीच सधैं Δt हुनेछ, जसको कारण गणना त्रुटि अस्वीकार्य हुन्छ। त्यसकारण तपाईलाई चाहिन्छ चौथो उपग्रह।

चार उपग्रहहरूको आवश्यकताको लागि स्पष्ट गणितीय औचित्यको लागि, हामी समीकरणहरूको प्रणाली निर्माण गर्नेछौं।

चार अज्ञातहरू x, y, z, र Δt निर्धारण गर्न, अवलोकनहरूको संख्या अज्ञातहरूको संख्या बराबर वा बढी हुनुपर्छ। यो एक आवश्यक तर पर्याप्त अवस्था छैन। यदि सामान्य समीकरणहरूको म्याट्रिक्स एकवचन हुन जान्छ भने, समीकरण प्रणालीको कुनै समाधान हुँदैन।

हामीले स्पेशल थ्योरी अफ रिलेटिभिटी र स्याटेलाइट एटोमिक घडीहरूमा ग्राउण्ड घडीहरूको सापेक्ष समय विस्तारको साथ सापेक्षिक प्रभावहरू पनि बिर्सनु हुँदैन।

यदि हामीले उपग्रह 14 हजार किलोमिटर/घन्टाको गतिमा कक्षामा घुमिरहेको छ भनी मान्यौं भने, हामीले लगभग 7 μs (माइक्रोसेकेन्ड) को टाइम डिलेसन पाउँछौं। अर्कोतर्फ, सापेक्षताको सामान्य सिद्धान्तको सापेक्षिक प्रभावहरू सञ्चालन हुन्छन्।

बिन्दु यो हो: कक्षमा उपग्रहहरू पृथ्वीबाट धेरै दूरीमा छन्, जहाँ अन्तरिक्ष-समय निरन्तरताको वक्रता पृथ्वीको द्रव्यमानको कारणले पृथ्वीको सतह भन्दा कम छ। सामान्य सापेक्षताका अनुसार, ठूला वस्तुको नजिक रहेको घडीहरू त्यसबाट टाढा रहेका घडीहरू भन्दा ढिलो देखिन्छन्।

• G गुरुत्वाकर्षण स्थिरता हो;
• M वस्तुको द्रव्यमान हो, यस अवस्थामा पृथ्वी;
• r पृथ्वीको केन्द्रबाट उपग्रह सम्मको दूरी हो;
• c प्रकाशको गति हो।

यो सूत्र प्रयोग गरेर गणनाले उपग्रहमा 45 μs को समय विस्तार दिन्छ। कुल -7μs +45μs = 38μs ब्यालेन्स - STR र GTR को प्रभावहरू।

SRNS पोजिशनिङ एप्लिकेसनहरूमा, आयनोस्फेरिक र ट्रपोस्फेरिक ढिलाइलाई पनि ध्यानमा राख्नुपर्छ। थप रूपमा, 46 ns सुधारहरू GPS उपग्रहहरूको कक्षाको 0.02 विलक्षणताका कारण हुन्।

चार भन्दा बढी GPS / GLONASS उपग्रहहरूबाट एकै साथ सिग्नलहरू प्राप्त गर्ने क्षमताले तपाईंलाई प्राप्तकर्ताको निर्देशांकहरू निर्धारण गर्ने शुद्धता बढाउन अनुमति दिन्छ। यो यस तथ्यको कारणले प्राप्त भएको हो कि नेभिगेटरले चार अज्ञातहरूको साथ चार समीकरणहरूको प्रणाली हल गर्दछ। पटकको संख्या र औसत मान लिन्छ, गणितीय तथ्याङ्कको नियम अनुसार अन्तिम अनुमानको शुद्धता बढाउँदै।

उपग्रह जडान मार्फत NTP सर्भर Stratum 1 कसरी कन्फिगर गर्ने

उच्च-गुणस्तरको समय सर्भर सेटअप गर्न, तपाईंलाई GPSD, NTP र 1PPS (एक पल्स प्रति सेकेन्ड) आउटपुट भएको GPS रिसीभर मात्र चाहिन्छ।

1. gpsd र ntpd, वा gpsd र chronyd स्थापना गर्नुहोस्। GPSD संस्करण ≥ 3.20 हुनुपर्छ

(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. RS232 सिरियल वा USB पोर्टमा PPS समर्थनको साथ GPS रिसीभर जडान गर्नुहोस्।

एक नियमित सस्तो जीपीएस रिसीभर काम गर्दैन; तपाईंले सही खोज्नको लागि थोरै खोजी गर्नुपर्ने हुन सक्छ।

3. निश्चित गर्नुहोस् कि यन्त्रले वास्तवमा PPS मुद्दाहरू जारी गर्दछ; यो गर्नको लागि, gpsmon उपयोगिताको साथ पोर्ट जाँच गर्नुहोस्।

4. /etc/conf.d/gpsd फाइल खोल्नुहोस् र निम्न लाइन सम्पादन गर्नुहोस्।

बदल्नुहोस्

GPSD_OPTIONS=""

ताकि यो बन्छ

GPSD_OPTIONS="-n"

यो परिवर्तन आवश्यक छ ताकि gpsd ले तुरुन्तै SRNS स्रोतहरू स्टार्टअपमा खोज्न थाल्छ।

5. सुरु वा gpsd पुन: सुरु गर्नुहोस्।

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

Systemd सँग वितरणको लागि, उपयुक्त systemctl आदेश प्रयोग गर्नुहोस्।

6. cgps आदेशको कन्सोल आउटपुट जाँच गर्नुहोस्।

तपाईंले उपग्रहहरूबाट डाटा सही रूपमा प्राप्त भएको छ भनी सुनिश्चित गर्न आवश्यक छ। कन्सोल दृष्टान्त जस्तै केहि हुनुपर्छ।

cgps कन्सोल आदेशको आउटपुट।

7. यो /etc/ntp.conf फाइल सम्पादन गर्ने समय हो।

# 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

शीर्ष NTP0 प्रविष्टिले लगभग सबै GPS उपकरणहरूमा उपलब्ध विश्वव्यापी समय स्रोतलाई संकेत गर्दछ। तलको NTP1 प्रविष्टिले धेरै सटीक PPS स्रोत परिभाषित गर्दछ।

8. ntpd पुन: सुरु गर्नुहोस्।

(1:112)$ sudo /etc/init.d/ntpd restart

Systemd सँग वितरणको लागि, systemctl आदेश प्रयोग गर्नुहोस्।
$ sudo systemctl पुन: सुरु ntp

प्रयोग गरिएको सामग्री

• जिओडेसीमा उपग्रह रेडियो नेभिगेसन प्रणालीहरूको प्रयोग
• स्याटेलाइट रेडियो नेभिगेसन प्रणालीहरू प्रयोग गरेर वस्तुहरू चल्ने निर्देशांक र गति निर्धारण गर्ने विधिहरू
• GPSD समय सेवा HOWTO
• तपाईको GPS यन्त्रले तपाई कहाँ हुनुहुन्छ भनेर कसरी थाहा पाउँछ?
• डेभिड एल मिल्स पृथ्वी र अन्तरिक्ष मा नेटवर्क समय प्रोटोकल, दोस्रो संस्करण।

स्रोत: www.habr.com