🥇Sinkronizimi i kohës pa internet

Përveç tcp/ip, ekzistojnë shumë mënyra për të sinkronizuar kohën. Disa prej tyre kërkojnë vetëm një telefon të zakonshëm, ndërsa të tjerë kërkojnë pajisje elektronike të shtrenjta, të rralla dhe të ndjeshme. Infrastruktura e gjerë e sistemeve të sinkronizimit të kohës përfshin observatorë, institucione shtetërore, stacione radio, grupime satelitësh dhe shumë të tjera.

Sot do të flas për mënyrën se si funksionon sinkronizimi i kohës pa internet dhe si të bëni një server NTP 'satelitor' me duar.

Transmetimi në valët e shkurtra

Në Shtetet e Bashkuara të Amerikës, NIST transmeton kohën dhe frekuencën e saktë në valët treguese 2.5, 5, 10, 15 dhe 20 MHz nga stacioni WWVH në Fort Collins, Colorado, dhe në frekuencat 2.5, 5, 10 dhe 15 MHz nga stacioni WWVH në Kauai, Hawaii. Kodi i kohës transmetohet në intervale 60 sekondash me shpejtësi 1 b/s, duke përdorur modulacionin si amplitude në një nënfrekvencë prej 100 Hz.

Këshilli Kombëtar i Kërkimeve (NRC) i Kanadasë transmeton informacionin e kohës dhe frekuencës në 3.33, 7.85 dhe 14.67 MHz nga stacioni CHU në Ottawa, provincia Ontario.

Formati i transmetimit WWVH

Shpërndarja e sinjalit nga stacionet me valë të shkurtra zakonisht ndodh përmes reflektimit nga shtresat e sipërme të ionosferës. Transmetimet e sinjalit mund të pranohen në distanca të mëdha, megjithatë saktësia e kohës është rreth një milisekondë.

Standarti aktual NTPv4 përfshin drjverët audio për WWV, WWVH dhe CHU.

Transmetimi në valët e gjata

NIST gjithashtu transmeton kohën dhe frekuencën e saktë në valët e gjata në frekuencën 60 kHz nga Boulder, Colorado. Ekzistojnë edhe stacione të tjera të transmetimit të sinjaleve të kohës së saktë në valët e gjata.

Thirrjet dhe lokacioni
Frekvenca (kHz)
Fuqia (kW)

WWVB Fort Collins, Colorado, SHBA
60
50

DCF77 Mainflingen, Gjermani
77.5
30

MSF Rugby, Mbretëria e Bashkuar
60>
50

HBG Prangins, Zvicër
75
20

JJY Fukushima, Japoni
40
50

JJY Saga, Japoni
60
50

Stacionet e Ulëta të Kohës Standarde

Kodi temporal përcillet përmes një intervali 60 sekondash me shpejtësi 1 b/s, po ashtu si në stacionet me valë të shkurtra. Formatet e transmetimit të të dhënave janë gjithashtu të ngjashme për të dy standardet. Shpërndarja e sinjalit ndodh përmes shtresave të inferiores së ionosferës, të cilat janë relativisht të qëndrueshme dhe kanë luhatje të parashikueshme ditore të lartësisë. Falë kësaj parashikueshmërie të mjedisit fizik, saktësia rritet deri në 50 μs.

Formati i transmetimit WWVB

Sateliti operacional gjeostacionar për vëzhgimin e mjedisit

Në SHBA, NIST gjithashtu transmeton të dhëna për kohën dhe frekuencën e saktë rreth 468 MHz nga satelitët operacionalë të mjedisit (GOES). Kodi temporal alternohet me mesazhe që përdoren për anketimin e sensorëve të largët. Ai përbëhet nga 60 BCD polubajt të transmetuar me një interval prej 30 sekondash. Informacioni i kodit temporal është i ngjashëm me shërbimet tokësore.

Sistemet globale të pozicionimit

Ministria e Mbrojtjes e SHBA-së përdor GPS për navigimin e saktë mbi tokë, në det dhe në ajër. Ky sistem ofron një mb.cover 24-orëshe të globit me një grup satelitësh në orbita 12-orëshe, me një kënd 55°.

Grupi inicial i 24 satelitëve është zgjeruar në 31 satelitë në një konfiguracion heterogjen, në mënyrë që të paktën 6 satelitë të jenë gjithmonë në fushëpamje, ndërsa 8 ose më shumë satelitë janë në fushëpamje në shumicën e pjesëve të botës.

Shërbime të ngjashme me GPS janë në funksionim ose planifikohen nga vende të tjera. GLONASS i Rusisë funksionon tashmë për një dekadë, duke filluar nga 2 Shtatori 2010, kur numri i përgjithshëm i satelitëve arriti në 26 — grupi ishte plotësisht i vendosur për mb.cover të plotë të Tokës.

Satelitët GPS rreth globit.

Sistemi satelitor i navigimit të Bashkimit Evropian quhet "Galileo". Pritej që "Galileo" të fillonte të funksiononte në vitet 2014-2016, kur të gjitha 30 satelitët e planifikuar do të ishin në orbitë, por deri në vitin 2018 grupi satelitor "Galileo" ende nuk kishte arritur numrin e nevojshëm të aparateve.

Ka është gjithashtu sistemi kinez "Beidou", i cili në përkthim do të thotë "breshka". Grupi i përbërë nga 16 satelitë u lançua në funksionim komercial më 27 dhjetor 2012, si një sistem rajonal pozicionimi. Parashikohet që sistemi të arrijë kapacitetin e plotë deri në vitin 2020. Sot, në Habra doli artikulli, rreth lancimit të suksesshëm të satelitit të këtij sistemi.

Matematika e përcaktimit të koordinatave përmes SRN.

Si e përcakton një navigues GPS/GLONASS në telefonin tuaj pozitat me kaq saktësi përmes sistemit të komunikimit të radiovizionit (SRN)? Për të kuptuar parimin e llogaritjeve, duhet të kujtojmë gjeometrinë dhe algebrën e nivelit të lartë të shkollave të mesme ose shkollave të fizikas dhe matematikës.

Çdo satelit i raporton marrësit kohën e saktë. Satelitët janë të pajisur me ora atomike dhe prandaj mund t'u besosh atyre. Duke ditur shpejtësinë e dritës, nuk është e vështirë të përcaktosh rrezen e sferës mbi të cilën ndodhet sateliti. Kjo sferë, në kontakt me Tokën, formon një rreth, ku ndodhet marrësi GPS/GLONASS.

Kur sinjali arrin nga dy satelitë, tashmë kemi një ndërprerje të Tokës dhe dy sferave, e cila jep vetëm dy pika në rreth. Sfera e tretë e satelitit në ideal duhet të bjerë në një nga këto dy pika, duke e përcaktuar përfundimisht koordinatat e marrësit.

Në parim, madje edhe me dy satelitë, përmes treguesve të drejtpërdrejta, mund të kuptojmë se cila nga dy pikët është më afër të vërtetës dhe algoritmet moderne të softuerit të navigimit mund të përballen me këtë detyrë. Pse na nevojitet atëherë një satelit i katërt?

Përcaktimi i vendndodhjes përmes grumbullit të satelitëve.

Nuk është e vështirë të vërehet se në këtë pamje idealizuese ka shumë nuanca, të cilat varen nga saktësia e llogaritjeve. Koha në marrës, ndoshta burimi më i dukshëm i gabimeve. Për të bërë që gjithçka të funksionojë siç duhet, koha e marrësit GPS/GLONASS duhet të sinkronizohet me kohën e satelitëve. Pa këtë, gabimi do të ishte ± 100 mijë km.

Nga formula e shpejtësisë, kohës dhe distancës S = v*t, marrim ekuacionin bazë për transmetimin e sinjalit të SRN. Distanca nga sateliti është e barabartë me produktin e shpejtësisë së dritës me ndryshimin e kohës mes satelitit dhe marrësit.

Kryesisht kjo ndodh për shkak se edhe pas të gjitha sinkronizimeve, koha në marrësin tpr e dimë me një shkallë të mjaftueshme saktësie. Mes kohës së vërtetë dhe tpr do të ekzistojë gjithmonë një Δt, për shkak të së cilës gabimi i llogaritjeve bëhet i papranueshëm. Kjo është arsyeja pse është e nevojshme katërt sateliti.

Për një argumentim më të qartë matematikor për nevojën e katër satelitëve, do të ndërtojmë një sistem ekuacionesh.

Për të përcaktuar katër të panjohurit x, y, z dhe Δt, duhet që numri i vëzhgimeve të jetë i barabartë ose më i madh se numri i të panjohurve. Ky është një kusht i nevojshëm, por jo i mjaftueshëm. Nëse matrica e ekuacioneve normale del të jetë e degjeneruar, sistemi i ekuacioneve nuk do të ketë zgjidhje.

Po ashtu nuk duhet harruar Teoria Speciale e Relativitetit dhe efektet relativiste me ngadalësimin e kohës në orët atomike satelitore në raport me ato tokësore.

Nëse supozojmë se sateliti lëviz në orbitë me shpejtësi 14,000 km/h, marrim një ngadalësim të kohës rreth 7 μs (mikrosekonda). Nga ana tjetër, veprojnë efektet relativiste të Teorisë së Përgjithshme të Relativitetit.

Çështja është se satelitët në orbita ndodhen në një distancë të madhe nga Toka, ku kurvatura e kontinuitetit hapësinor-kohor është më e vogël se në sipërfaqen e Tokës për shkak të masës së Tokës. Sipas TPR, kalimi i orëve të vendosur më afër një objekti masiv do të duket më i ngadalshëm se ato që janë më larg nga ai.

G — konstanta gravituese;
M — masa e objektit, në këtë rast Toka;
r — distanca nga qendra e Tokës deri në satelit;
c — shpejtësia e dritës.

Llogaritja me këtë formulë jep një ngadalësim të kohës 45 μs në satelit. Në total -7μs + 45μs = 38μs bilanci — efekteve të TPR dhe TPR.

Në detyrat praktike për përcaktimin e vendndodhjes përmes SRS, duhet të merret parasysh gjithashtu dhe vonesat ionosferike dhe troposferike. Përveç kësaj, korrigjimet 46 ns lidhen me ekscentrikën 0.02 të orbitës së satelitëve GPS.

Mundësia për të marrë sinjale njëkohësisht nga më shumë se katër satelitë GPS / GLONASS lejon për më shumë saktësi në përcaktimin e koordinatave të marrësit. Kjo arrihet falë faktit se navigatori zgjidh sistemin e katër ekuacioneve me katër të panjohur. numri i herëve dhe merr mesataren, duke rritur saktësinë e vlerësimit përkatës sipas ligjeve të statistikës matematikore.

Si të konfigurojmë një server NTP Stratum 1 përmes lidhjes satelitore

Për të konfiguruar një server koherence të lartë, nevojiten vetëm GPSD, NTP dhe një marrës GPS me dalje 1PPS (një impuls në sekondë).

1. Instaloni gpsd dhe ntpd, ose gpsd dhe chronyd. Versioni i gpsd duhet të jetë ≥ 3.20

(1:1109)$ sudo emerge -av gpsd chrony

Kopja lokale e indeksit të largët është e azhurnuar dhe do të përdoret.

Duke llogaritur varësitë... përfunduar!

[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

Totali: 3 paketa (3 të reja, 3 binare), Madhësia e shkarkimeve: 1275 KiB

A dëshiron të bashkosh këto paketa? [Po/Jo]

2. Lidhni marrësin GPS me mbështetje PPS në portin serial RS232 ose USB.

Një marrës GPS i zakonshëm i lirë nuk do të funksionojë; mund të nevojitet pak vrapim për të gjetur një të përshtatshëm.

3. Sigurohuni që pajisja me të vërtetë të ofrojë PPS; për këtë kontrolloni portin me mjetin gpsmon.

4. Hapni skedarin /etc/conf.d/gpsd dhe redaktoni rreshtin e mëposhtëm.

Zëvendësoni

GPSD_OPTIONS=""

në mënyrë që të bëhet

GPSD_OPTIONS="-n"

Ky ndryshim është i nevojshëm që gpsd, kur nisi, të fillojë menjëherë kërkimin e burimeve GNSS.

5. Filloni ose rivendosni gpsd.

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

Për shpërndarjet me systemd, përdorni komandën përkatëse systemctl.

6. Kontrolloni rezultatin e komandës cgps.

Duhet të siguroheni që të dhënat të vijnë të sakta nga satelitët. Në konsolë duhet të ketë diçka të ngjashme me ilustrimin.

Rezultati i komandës konsolë cgps.

7. Është koha të redaktoni skedarin /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

Shënimi i sipërm NTP0 tregon një burim universale kohe, në dispozicion në pothuajse të gjitha pajisjet GPS. Shënimi i poshtëm NTP1 përcakton një burim PPS shumë më të saktë.

8. Rivendosni ntpd.