Ты здесь!

Для каждой системы есть специальный документ, в котором подробно описано всё, что касается этой системы. Такими документами пользуются разработчики навигационной аппаратуры при проектировании приёмников. Эти документы находятся в свободном распространении как для GPS, так и для ГЛОНАСС. Называется он: Интерфейсный Контрольный Документ (ИКД). Я не буду оригинален, если просто приведу выдержки из ИКД для ГЛОНАС, павда, с небольшими изменениями.

Все спутники ГЛОНАСС оснащены высокостабильными генераторами частоты, суточная нестабильность которых составляет 5?10 в -13 степени для НКА ГЛОНАСС и 1?10 в -13 степени для НКА ГЛОНАСС-М. Точность взаимной синхронизации бортовых шкал времени спутников ГЛОНАСС составляет 20 нс (среднеквадратическое значение), а спутников ГЛОНАСС-М – 8нс (среднеквадратическое значение). нс – наносекунд, одна наносекунда меньше секунды в миллиард раз. Основой для формирования шкалы системного времени ГЛОНАСС является водородный стандарт частоты Центрального синхронизатора системы, суточная нестабильность которого составляет (1-5)?10 в -14 степени. Расхождение между шкалой системного времени ГЛОНАСС и шкалой Госэталона Координированного Всемирного Времени UTC(SU) не должна превышать 1 мс. Погрешность привязки шкалы системного времени ГЛОНАСС к шкале UTC(SU) не должна превышать 1 мкс.

Шкала системного времени ГЛОНАСС корректируется одновременно с плановой коррекцией на целое число секунд шкалы Координированного всемирного времени UTC. Коррекция шкалы UTC на величину ±1с проводится Международным Бюро Времени (BIH/BIPM) по рекомендации Международной службы вращения Земли (IERS). Коррекция шкалы UTC производится, как правило, с периодичностью 1 раз в год (в полтора года) в конце одного из кварталов: в 00 часов 00 минут 00 секунд полночь с 31 декабря на 1 января – 1-й квартал (или с 31 марта на 1 апреля – 2-й квартал, с 30 июня на 1 июля – 3-й квартал, с 30 сентября на 1 октября – 4-й квартал) и осуществляется одновременно всеми пользователями, воспроизводящими или использующими шкалу UTC.
Предупреждение о моменте и величине коррекции UTC заблаговременно (не менее чем за три месяца) сообщается пользователям в соответствующих бюллетенях, извещениях и другими способами. Спутники ГЛОНАСС не содержат в навигационных сообщениях данных о коррекции UTC. В навигационном кадре спутника ГЛОНАСС-M предусмотрено заблаговременное уведомление потребителей о факте, величине и знаке секундной коррекции UTC.
При коррекции UTC, в соответствии с рекомендациями BIH/BIMP, проводится одновременная коррекция системного времени ГЛОНАСС путём соответствующего изменения оцифровки последовательности секундных импульсов бортовых часов всех спутников ГЛОНАСС временной навигационной информации. Это изменение происходит в 00 часов 00 минут 00 секунд UTC. В результате периодического проведения плановой секундной коррекции, между системным временем ГЛОНАСС и UTC(SU) не существует сдвига на целое число секунд. Однако, между системным временем ГЛОНАСС и UTC(SU) существует постоянный сдвиг на целое число часов, обусловленный особенностями функционирования Подсистемой Контроля и Управления: Tglonass = Tutc + 3 часа.

Мы знаем, что в GPS время учитывается в неделях и секундах внутри недели. А как в ГЛОНАСС? В ГЛОНАСС начало шкалы времени отсчитывается с 1 января 1980 года, но шкала корректируемая, в отличие от GPS. А как устроен счёт времени? Одним счётчиком время считается в секундах (миллисекундах) в пределах одних суток. Другой счётчик считает дни внутри четырёхлетия. Таким образом, привязавшись к четырёхлетию, в ГЛОНАСС решили проблему високосного года. В одном четырёхлетии 1461 день. В одном дне 86400 секунд. Вот и вся шкала. В отличие от GPS в ГЛОНАСС вместо понятия week rollover, используется понятие day rollover – смена дня.

Что вы узнали:

1. Кучу информации про то, как «время» устроено на спутниках.
2. Шкала системного времени ГЛОНАСС привязана к шкале времени UTC и корректируется вместе с ней. Начало шкалы 1 января 1980 года.
3. Время измеряется в секундах внутри каждого дня, а день считается внутри четырёхлетия.
4. Шкала системного времени ГЛОНАСС сдвинута относительно UTC на 3 часа, что соответствует нашему часовому поясу.

Большая часть теста взята из ИКД ГЛОНАСС.

Системное время GPS: что, как, почему?

В центре управления системой стоит высокоточный генератор шкалы времени на основе водородного стандарта. Его нестабильность очень мала, примерно 10 в -14 степени. Начало шкалы времени привязано к 00:00:00 6 января 1980 года. Иными словами системное время GPS есть Всемирное координированное время UTC, отнесённое к началу 6 января 1980г. Поправки системного времени GPS к Всемирному координированному времени UTC регистрируются с высокой точностью и передаются в виде постоянной величины в навигационном сообщении. Точность поправок при передаче поддерживается на уровне 90 наносекунд (1 сигма). На данный момент сдвиг шкалы системного времени GPS относительно шкалы UTC составляет 14 секунд. Системная шкала времени должна быть непрерывной и не корректируемой, поэтому она и отличается от шкалы UTC. Ведь шкала UTC периодически корректируется на целое число секунд. В системе GPS время отсчитывается по модулю одной недели. Это означает, что есть два счётчика, один из которых считает время в секундах (или в мили секундах) внутри недели, а второй считает количество недель, прошедших с 6 января 1980 года, и увеличивается если первый достиг максимального значения равного 604800 секунд. Записывается время так: 1443:142567 – 1443 неделя, 142567 секунда внутри недели. Это время можно с лёгкостью перевести в обычный формат. Я потом расскажу как это сделать. Так как у американцев неделя начинается с воскресения, то переход на новую неделю происходит в ночь с субботы на воскресение. Переход на новую неделю на жаргоне разработчиков называется week rollover – дословно «переворот недели». Читается: вик роловер. Кстати такое построение шкалы времени позволяет избавится от проблемы, связанной с високосным годом. Как известно, в нём на 1 день больше.

Что Вы узнали:

1. Начало шкалы времени GPS привязано к 6 января 1980 года. Это обуславливает сдвиг шкалы GPS относительно шкалы UTC на целое число секунд.
2. Сдвиг шкалы времени GPS передаётся в навигационном сообщении.
3. Время измеряется в неделях и секундах внутри недели.
4. Week rollover происходит с субботы на воскресение.

Читая свой РСС наткнулся на кучу интересного, ибо редко последнее время туда заходил. Выяснил, что на половину подхожу под это описание на блоге димка. Прочитал интереснейшую статью про ранжирование на мауле. Узнал как писать рекламные заголовки, хотя никогда не думал, что эта тема мне может быть интересна. Оказалось что может. Вчера до 4х утра просидел, читая как сделать лучше индексацию сайта в яндексе и гугле.

Начало этой беседы читай тут.

• Когда говорят, что на спутнике есть часы, то понимать это следует в переносном смысле.
• Когда говорят, что у приёмника есть часы, то это надо понимать в переносном смысле.
• Когда говорят, что у системы есть часы, то это надо понимать в переносном смысле.

А что там у них действительно есть? У них есть генераторы частоты. Эти самые генераторы частоты задают временнУю шкалу. Что это такое? Это что-ли как у градусника? Ну почти. Для наших с вами бесед лучше, чтобы Вы представляли себе генератор частоты (в смысле времени), как некое устройство на выходе которого периодически случаются какие-то события, причём одни и те же. Например, это ящик, из которого каждую тысячную долю секунды падает 1 песчинка. Таким образом, этот ящик представляет из себя генератор частоты (часы) с разрешающей способностью (если можно так сказать) 1 миллисекунда (1 мс) или 1 кГц (кило Герц) и задаёт миллисекундную шкалу времени. В его основе лежит периодически повторяющийся процесс падения песчинок. Как Вы видите это все не противоречит тому, что я писал в первой части.

Так вот, в центре управления системой стоит генератор на основе водородного стандарта. Нестабильность его очень маленькая и в системе он условно считается эталоном и задаёт шкалу времени системы. На спутниках стоят генераторы частоты на основе цезиевого и рубидиевого стандартов, причём их нестабильность выше чем у системных. Эти генераторы задают шкалы времени спутников. Нестабильность их такова, что если её не учитывать, то она сильно влияет на качество позиции. По этой причине в центре управления системой постоянно сверяют шкалы времени спутников со шкалой системы и при необходимости производят корректировку этих шкал. Уход шкалы спутника аппроксимируется полиномом первой или второй степени. Коэффициенты этого полинома входят в состав навигационный информации, передаваемой спутником на землю (читать тут). В приёмнике, к стати, тоже стоит генератор частоты, который задаёт шкалу времени приёмника. Но нестабильность его очень большая, потому что обычно используют дешёвые кварцевые генераторы.Но как Вы скоро узнаете – это не проблема. Нестабильность приводит к тому, что шкала времени (спутника, приёмника) начинает отставать или спешить по отношению к эталону, скажем к шкале системы. Чем выше нестабильность, тем больше будет уход и наоборот.

В итоге, Вы узнали:

1. что часы в системе, на спутнике и в приёмнике называются генератором частоты;
2. что генератор частоты задаёт шкалу времени;
3. что у любого генератора частоты есть нестабильность, которая приводит к смещению шкалы времени.

А почему о времени? Причём тут время, блог о спутниковой навигации. – спросите Вы. Да, Вы, правы, но, есть одно НО (или не одно). Время вот причём: приёмник измеряет задержку прохождения сигнала от спутника до антенны приёмника. Вот и ответ: раз задержка, значит – время.

В житейской практике текущее время часто отождествляют (одно и тоже) с показанием некоторых часов, например наручных. Назовём эти наручные часы «часами Н». Часы Н обычно показывают суточное время. Важно различать понятия истинного времени и показаний часов Н. Ведь часы могут как спешить, так и отставать от истинного времени. За истинное время принято время UTC – Всемирное Координатное Время. UTC — это наследие времени по Гринвичу (GMT), и иногда также ошибочно именуемое GMT. Новое имя было введено, чтобы избавиться от названия определённого места на Земле в международном стандарте. UTC базируется на атомном отсчёте времени, а не на времени в Гринвиче. Следует обратить внимание что время по UTC не переводится зимой и летом. Поэтому для тех мест, где есть перевод на летнее время, смещение относительно UTC меняется.(взято из wiki)

В качестве меры времени, обычно берётся некий периодический (повторяющийся) процесс, например вращения Земли вокруг Солнца (1 год) или вращение Земли вокруг своей оси (1 сутки). Таким образом, в основу любых часов положен периодически повторяющийся процесс. Чем лучше повторяемость каждого периода этого процесса, тем точнее часы можно построить на его основе. Есть ещё важный, на мой взгляд, момент: назовём его масштабом времени. Что если вещь, которую Вы пытаетесь измерить гораздо короче, чем разрешение Вашего инструмента? В этом случае надо взять инструмент с другой (более мелкой) шкалой. Например, возраст маленьких детей мерят в месяцах, а когда подрастает, то в годах и месяцах, и лишь когда они становятся совсем взрослые, то просто говорят, что ему, скажем, 9 лет. Так же и со временем: если нужно измерять очень короткие интервалы, то нужен периодически повторяющийся процесс с очень маленьким периодом, по крайней мере, с периодом меньше чем то, что Вы измеряете.

В классической физике, время — непрерывная величина, априорная характеристика мира, ничем не определяемая. В качестве основы измерения просто берётся некая последовательность событий, про которую считается несомненно верным, что она происходит через равные промежутки времени, то есть периодична. Именно на этом принципе и основаны часы. Такая же роль времени и в квантовой механике: несмотря на квантование почти всех величин, время осталось внешним, неквантованным параметром. В обоих случаях «скорость течения времени» не может ни от чего зависеть, а потому тавтологически равна константе. (взято из wiki)

Среди множества известных природных процессов, на каждой стадии своего развития, человечество выбирает некоторый процесс, который используется как эталон времени. В настоящее время, в соответствии с международными соглашениями, в качестве эталонного используется цезиевый атомно-лучевой стандарт. Дальше Ваш мозг вскипит, если не готовы, то пропустите жирное предложение. Одна секунда – это интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения внешними полями. Так описывается цезиевый стандарт частоты. Именно этот стандарт используется в часах, котрые устанавливаются на спутники. Но стандарт не запрещает использовать более точные часы. В центре управления системой (GPS или ГЛОНАСС) стоят часы, основанные на водородном стандарте. Они ещё точнее цезиевых, примерно на пару порядков.

В итоге, Вы узнали:

1. что время и показания часов не есть одно и тоже;
2. что в основе измерения времени положен периодический процесс;
3. что у времени есть масштаб.

P.S. Ждите продолжения, это не всё!

Меня все больше и больше радует, что народ из блоговара считает, что сайт интересный, ну или, по крайней мере, хочется так думать. Надеюсь, что положение не изменится. Самую хорошую невоенную статью с упоминанием обо мне я читал с удовольствием, так как беглым взглядом так и не нашёл, где ссылка стоит. Зачёт! Есть, конечно, и другие упоминания, но они скучны. Этот парень просто ведёт описание боевых действий. Побольше хороших статей.