GPS 위성이 시계를 새로 고치는 방법

GPS 위성은 어떻게 온보드 시계를 정확하게 유지합니까? 나는 그들이 기지국에서 업데이트를 받아야한다고 가정합니다. 그러나 업데이트 후 모든 위성이 동기화되는지, 즉 위상 변이가 없는지 어떻게 확인합니까?

베이스 스테이션이 지구상에 있고 업데이트하려는 모든 위성이 시야에 있다고 가정합니다. 업데이트 명령을 보냅니다. 그러나 각 위성은 기지국과 거리가 다릅니다. 명령 수신에서 내부 시계 업데이트까지 지연 될 수도 있습니다. 일부 위성에는 최신 하드웨어가있을 수 있습니다.

위성을 개별적으로 업데이트하는 경우 전송하는 명령의 타이밍이 매우 정확해야합니다. 이것은 제대로 이해하기 어려운 것 같습니다. 실제로 사용되는 더 좋은 방법이 있습니까?

내가 관심있는 것은 위치 A에 시계가 있다고 말하는 것입니다. 위치 B의 시계와 어떻게 동기화합니까? A에서 멀리 떨어져 있습니까? 메시지 비행 시간 지연, B 등의 처리 지연이 있습니다.

clock gps synchronization

— 사용자 110971
소스

그들은 원자 시계를 사용합니다. 드리프트는 상대성에 기인 한 것이며 위성은 고속으로 이동하므로 시간 이동이 있습니다. 그건 그렇고, 기지국은 위성의 위치를 정확하게 알고 있으므로 거리가 알려져 있습니다.

— Marko Buršič

또 다른 해결책은 위성을 쿼리하는 것입니다. 시계는 무엇입니까? 그런 다음 오류를 계산하고 다음을 전송하십시오. Shift +/- xxxx ns를 작성하십시오.

— Marko Buršič

Space.SE와 관련된 몇 가지 유사한 질문, 예를 들어 this , 또한 gis.SE에 대한 몇 가지 질문 이 있습니다.

— Roger Rowland

"이것은 이해하기 어려운 것 같습니다." 실제로 올바른 것을 얻는 것은 매우 어려운 일이며 사용 된 장비는 저렴하지 않지만 몇 곳에서만해야합니다. 그것은 단순히 그러한 시스템을 운영하는 비용의 일부입니다.

— PlasmaHH

@RogerRowland 아 죄송합니다. 무례하게 나오는 것은 아닙니다. 내가 왜이 특정 질문을했는지 지적하십시오.

— user110971

답변:

클럭 오류는 수정되지 않으며 두 단계 로 보상 됩니다.

1. 오류 결정

GPS 제어 세그먼트 잘 알려진 위치에 사용 레퍼런스 수신기는 실제 궤도 요소 및 우주선의 시계 오차를 결정한다. 위치에 대한 참조 는 WGS84 참조 프레임 이며, 시간은 국제 원자 시간 입니다. 대륙 드리프트 및 상대 론적 시간 확장 과 같은 가장 작은 효과조차도 고려됩니다.

2. 오류 보상

온보드 클럭 (실제로 SV Z-Count, IS-GPS-200 3.3.4 참조)은 오류를 보상하기 위해 조정 , 회전 또는 재설정 되지 않습니다 . 인용 IS-GPS, 20.3.4.2 :

각 SV는 자체 SV 시간으로 작동

대신 UTC와이 우주선 시계 사이의 오프셋 ( "GPS-Time")이 탐색 메시지에 브로드 캐스트됩니다 (IS-GPS 20.3.3.3.1.8 참조). 여기에는 현재 오프셋뿐만 아니라 다른 예측 ( "적합 간격", 20.3.4.4)도 포함됩니다. 일반적으로 고정밀 단기 예측 만 관련이 있으며, 제어 세그먼트가 작동하지 않고 업 링크가 불가능한 경우 다른 것이 사용됩니다.

마찬가지로, 위치 오차 (공칭 궤도와의 편차)는 수정되지 않은 상태로 유지되지만 (귀중한 연료를 고갈시킬 수 있음) 우주선에 천명 데이터 (궤도 요소)를 업로드하여 수신기로 방송됩니다.

이전 단계에서 새로운 맞춤 간격 데이터가 이미 결정되었으므로 비행 시간은 업 링크에 문제가되지 않습니다.

그런 다음 수신기 (사용자 세그먼트)에서 실제 보정 이 수행됩니다. 다른 SV의 관찰 된 신호 / 코드 위상과 관련 될 때 수정을 적용합니다.

예외적 인 상황

때로는 오래된 우주선이 예기치 않은 방식으로 작동합니다. 예를 들어 시계가 예기치 않게 표류하기 시작합니다. AGI에는 온보드 시계의 성능 데이터 가있는 웹 사이트 가 있습니다. USA-151 의 시계 (PRN28 전송)는 약간 흔들리고 잦은 보상이 필요 하다는 것을 알 수 있습니다 .

시계가 거칠게 작동하거나 전원이 공급 된 조작으로 인해 SV를 탐색에 사용할 수 없게되면 SV는 탐색 메시지에 "작동 불가능한 플래그"를 전송하고 최종 사용자의 수신기는이를 무시합니다.

— 안드레아스
소스

@ user110971 위성 시계가 조정되지 않았습니다. 대신, 탐색 메시지에서 원자 시간으로의 오프셋을 모니터링, 예측 및 브로드 캐스트합니다. 수신기는 자체 오프셋뿐만 아니라 우주선 오프셋을 보정합니다. 우스운 것처럼 들리지만 GPS 신호 단계에는 저 크나 정전이 없다는 장점이 있습니다. (도움이되지 않은 내 이전 의견을 삭제)

— Andreas

@JanDvorak GPS 위성은 실제로 전체 타임 스탬프를 보내지 않습니다. 대신 타임 스탬프의 일부는 신호 자체의 위상에 따라 결정됩니다. 메시지는 항상 30 초 단위로 시작합니다. 따라서 타이밍을 수정하려면 위성이 메시지를 짧게하거나 길게해야 수신기가 동기화를 잃고 신호를 다시 획득해야합니다.

— jpa

@ jpa +1, 이것은 어떻게 든 사실입니다. 그러나 구식 COTS 장치의 경우 추적 대역폭을 18Hz로 선택하는 경우가 많으며, 이는 수신기 역학과 루프 안정성 사이의 절충입니다. 수신기에서 손실 os 잠금을 발생 시키려면 큰 수정이 필요합니다. 클럭 오류는 일반적으로 수 미터에 해당하는 DOP와 동일하며 수신기 동작 및 대기 섬광이 절대적으로 지배적입니다.

— Andreas

@JanDvorak 한 가지 중요한 고려 사항은 "보정"이 매우 낮은 수준의 스택 (아마도 하드웨어 수준에서도 가능)에서 처리되어야하는데, 여기서 수정의 부작용은 복잡 할 수 있다는 것입니다. 대신 수정되지 않은 클럭과 수정 데이터를 보내면 해당 수정의 부작용을 소프트웨어와 같이 더 높은 수준에서 처리 할 수 있습니다. 현대 프로세서에서는 빼기가 매우 쉽습니다! 또한 변경이 어디서 왔는지 매우 명확하게합니다. 갑작스런 수정을받는 수신기는 자신의 하드웨어를 신뢰하지 않고 실수라고 가정 할 수 있습니다!

— Cort Ammon

또한이 방법은 오래 전에 선택되었으며 위성을 훨씬 더 간단하게 만들 수 있었으며 신호를 재생하는 테이프 레코더처럼 작동하는 것을 기억해야합니다.

— David Schwartz

위치 A에 시계가 있다고 가정하십시오. 위치 A의 시계와 A에서 멀리 떨어진 시계와 어떻게 동기화합니까?

NTP가하는 일을 할 수 있습니다 . 대략적으로 말하면

$t_0$
$t_1$ $t_2$
답장 받습니다. $T$ $t_3$
$T+\delta$

이것은 위성이 중력으로 인해 지구의 초보다 짧기 때문에 GPS가하는 일이 아닙니다. 따라서 시계를 동기화 상태로 유지하는 것은 불가능 합니다.

— 드미트리 그리고 리 예프
소스

당신은 질문의 의견에서 엉망으로, 상대성 포인트를 얻을 수있는 포인트를 얻을 수 있습니다.

— 모닝 그만 모니카

델타는 왕복 시간입니까 아니면 편도입니까? 한 가지 방법으로, 고객은 어떻게 그것을 측정합니까?

— Tejas Kale

δ = (t_{3} - t_{0} + t_{1} - t_{2}) / 2

$\delta=(t_3-t_0+t_1-t_2)/2$

GPS 위성의 별자리는 전세계에 위치한 여러 고정 지상국에 의해 지속적으로 모니터링됩니다. 이 지상국은 모든 위성을 모니터링하고 드리프트가 감지되면 보정 계수를 보냅니다.

GPS 제어 세그먼트는 GPS 위성을 추적하고, 전송을 모니터링하고, 분석을 수행하고, 별자리로 명령과 데이터를 보내는 지상 시설의 글로벌 네트워크로 구성됩니다.

현재 운영 제어 세그먼트는 마스터 제어 스테이션, 대체 마스터 제어 스테이션, 11 개의 명령 및 제어 안테나 및 15 개의 모니터링 사이트를 포함합니다.

참조 : http://www.gps.gov/systems/gps/control/

— 리차드 크로울리
소스