Miért van a GPS-vevőknek 1 PPS kimenete?

Az 1 PPS kimenet sokkal alacsonyabb rezgéssel bír, mint bármi, amit az MCU meg tud tenni. Néhány igényesebb alkalmazásban ezt az impulzust nagyon pontosan lehet időzíteni. Bizonyos tudományos fokozatú GPS-eknél ez az 1 PPS kimenet pontosabb lehet, mint 1 nS.

Megjegyzések

• +1, és lásd a kidolgozásomat
• A GPS műholdaknak vannak atomórái, ezért a PPS jel annyira pontos. Még akkor is, ha a kimenet pillanatnyi pontosságú, csak 1 ms, soha nem halmoz fel 1 ms hibát a tényleges számhoz képest másodperc elteltével.
• Hogy lehet, hogy az a nagyon pontos 1PPS jel nem zavarja meg, ha a világűrből halad, vagy más áramkör nem ‘ nem zavarja?
• @abdullahkahraman Az 1 ppm kimenet nem ‘ jön közvetlenül egy műholdról. a vevő saját belső órájából származik. Ez az óra szinkronizálva van a műholdakkal. Az 1 pps kimenet nem múlik el, ha a vevő elveszíti a vételt (csak kevésbé lesz pontos).

Hosszú távon az 1 Hz-es jel valószínűleg a legpontosabb idő, és így a frekvencia-referencia is, amellyel valaha is találkozni fog.

Ön hatékonyan működik olyasmi megszerzése, mint egy cézium órajel referencia a GPS modul költségeihez. Alku. Vásárolhat kereskedelmi ” fegyelmezett oszcillátor ” egységeket, és barkácsolókhoz is kapható. A DO-t önmagában nem rögzítik a frekvencián, hanem a helyi és a GPS-órák által generált 1 H-os jel közötti hibajelzésekkel finoman rögzítik.

Fegyelmezett oszcillátorok

Normál idő bárhol Azt mondják –

• Keményített kvarckristályos oszcillátorok Ha egy (OCXO) vagy kettős (DOCXO) hőmérséklet-szabályozó kemence van a kristály és oszcilláló áramköre, a frekvenciastabilitás két-négy nagyságrenddel javítható a TCXO-hoz képest. Ezeket az oszcillátorokat laboratóriumi és kommunikációs szintű alkalmazásokban használják, és gyakran vannak módjaik kimeneti frekvenciájuk elektronikus frekvenciaszabályozással történő beállítására. Ily módon ” fegyelmezettek lehetnek “, hogy megfeleljenek egy GPS vagy Loran-C referencia vevő frekvenciájának.

A GPS által fegyelmezett DOCXO-k a Stratum I Elsődleges Referencia Források (PRS) a világ számos vezetékes távközlési rendszeréhez. GPS idő és frekvencia referenciaként is széles körben alkalmazzák az IS alatt működő bázisállomások számára. -95 szabvány a Qualcomm által létrehozott Code Division Multiple Access (CDMA) mobiltelefon-rendszerek számára. Ezeknek a bázisállomás-alkalmazásoknak a mennyisége mélyen befolyásolta az OCXO piacot az árak csökkentésével és a gyártók konszolidációjával.

Szuper egyszerű barkácsolás

Brooks Shera DO

Milyen jól teljesítettél

Kereskedelmi modul – 0,1 milliomodrész naponta.

Kereskedelmi grafikonokkal

UTC nyomkövető

@DavidKessner válasza összhangban áll azzal, amit mondani fogok, de szerettem volna részletezni, és ez egy kicsit több, mint egy megjegyzés.

Ezt a kimenetet arra lehet használni, hogy mondjuk másodpercenként egyszer (az alvó üzemmódból) felébressze az MCU-t (néhány nano-másodpercen belül) egy alkalmazásban, ahol törődött azzal, hogy az MCU csináljon valamit egy adott másodperc, nagy pontossággal.

Az MCU szintén felhasználhatja ezt a jelet, hogy kiszámolja saját időzítési pontosságát és kompenzálja azt szoftverben. Tehát az MCU “mérni” “az impulzus időtartamát, és tegyük fel, hogy ez egy” tökéletes “1-es intervallum. Ennek során hatékonyan meghatározhatja a tapasztalt idő nyújtását vagy szorítását, mondjuk a kristályára gyakorolt hőmérsékleti hatások miatt, vagy bármi mást, és alkalmazhatja ezt az időzítési tényezőt az általa végzett mérések.

Megerősített OCXO-t terveztünk zord rakétakörnyezethez és az úszó időjárási állomások nyomon követéséhez a GPS előtt. valójában csak az első GPS (GOES 1) elindítása után kellemes emlékeket idéz fel.

A stabilitás fontossága a leállásoktól és a hibától függ elviseli kiesés vagy LOS (jelvesztés), valamint rögzítési idő alatt. Ha f-t szorozzuk N-vel PLL osztóval, akkor a fázishiba is megszorzódik. Ezért elengedhetetlen a sodródás és a fáziszaj minimalizálása.

Az OCXO-mban az OCXO-hoz 10 MHz-et, a rakéta FM-hordozói telemetria 100 kHz-et és a keverő földi állomásához 10 kHz-et választottam a rakéta nyomon követésére. álláspontja. A jármű haladási tartománya egyszerűen a fáziskülönbség, a telemetriai alhordozó és a választott f földállomás különbség frekvenciájának és fázisának felhasználásával, Δλ = c / f és Δλ = c / f és Δpozíció = Δλ + ciklusszámokkal. A frekvenciahiba a radarsebességhez hasonló sebességet képvisel. Tehát 1 PPS (1Hz) órával nagy tartományt és időintervallumot támogathat ciklusugrások vagy pontos fáziskülönbség nélkül. Ne feledje, hogy a ciklus átugrása a fázishibában N ciklus lehet, ami a felhalmozott hiba kétértelműségét jelenti .. feltételezve, hogy a LOS hiba fontos.

A redundancia kulcsfontosságú a megbízhatóság szempontjából, ha a Stratum 1 forrásai közül választhat és rangsorol, 2, & 3 óra kimaradás esetén. A távközlés szinkron nagysebességű hálózatai a pontos óráktól függenek, csakúgy, mint az engedélyezett rádiók. A hálózatok intelligens hibanaplózást használnak a Stratum óraforrások referenciáinak rangsorolásához.

Természetesen ez rendkívül szorgalmas a DO tervezésében. A szabványokról szóló könyvek mennyisége határozza meg ezeket a szabályokat.

Szerintem olvassa el a rendelkezésére álló egységet (mint némelyik különbözik), de feltételezem, hogy időszinkronként kell használni. Vagyis kap egy üzenetet, miszerint a következő impulzus az timeInUTC-nél következik.

“A GPSClock 200 rendelkezik egy RS-232 kimenettel, amely NMEA időkódokat és PPS kimeneti jelet szolgáltat. Körülbelül fél másodperccel azelőtt kiadja a következő PPS impulzus ideje akár GPRMC, akár GPZDA formátumban. Az UTC másodperc kezdetétől számított egy mikroszekundumon belül a PPS kimenetet körülbelül 500 ms-ig magasra hozza. “

Míg a GPS-vevő teljes időbélyeget tud küldeni felfelé (az NMEA-n keresztül stb.), az időbélyegnek az az időtartama, amelyre a gazdához kerül az időbélyeget pontatlanná teszi. Az 1PPS jel a GPS-vevő egyenértékű “a hangjelzésnél az idő tizenkét harminchárom és 35 másodperc lesz … [csipogás]”. Itt feltételezzük, hogy a gazdagép órája pontos lehet 1 másodperc, és másodpercenként korrekciót kap az 1PPS-en keresztül.

Tetszik a “PV Subramanian” válasza mint a lényegre. Pontosan ez az 1 PPS tipikus célja. Adjon pontos 1 másodperces élt a teljes “napszak” információblokk bővítéséhez, amelyet néhány kevésbé pontos eszköz (általában aszinkron soros vonal) fogad.

Az oszcillátorokról szólva úgy tűnik, hogy a kereskedelemben Az “idő szabványok” és a GPS, a 10 MHz nagyon népszerű választás. És a GPS-vevőkben lévő helyi oszcillátorok nagyjából két kategóriába oszthatók: azokra, amelyek pontosan 1: 10000000 arányt eredményeznek a 10 MHz-es kimenet és a PPS (fázis-szinkron) között, és azokra, amelyeknél a PPS kimenet lépésenként állítja be (kihagyás / behelyezés) a 10 MHz-es időalap kullancsai). A “szinkron” kristályoszcillátorok pontosabbak és bizonyos célokra szükségesek. Szükségük van a “sütő vezérlésére” (OCXO) is, amely némi extra energiát fogyaszt. Nem jó akkumulátorral működő eszközök számára, helyhez kötött időméréshez kiváló. A “kihagyó” oszcillátorok elég jók az alappozicionáláshoz, és olcsóbbak is, tehát ezt kapja meg a legolcsóbb GPS-vevő modulokban. Mivel jellemzően hiányzik a sütő vezérlése, általában a TCXO kategóriába tartoznak.

Néhány külső kristályoszcillátor PLL vezérléséhez az 1 PPS széle talán meglehetősen távol helyezkedik el egymástól, elég hosszú integrációs időre lenne szüksége a PLL szervo hurokban. A jó minőségű, 10 MHz-es jelforrás lehetővé teszi a jó zár gyorsabb elérését. De a fogás – “jó minőségű”. Lásd fent. Ettől eltekintve az 1PPS minden bizonnyal elég jó ahhoz, hogy fegyelmezze néhány operációs rendszer vagy NTPd számítógépes hardveren futó időalapját.

Mint mások mondták, a GPS-vevő 1PPS kimenete egy helyi kristályból származik oszcillátor, ketyeg a vevő belsejében. Ez általában 10 MHz-es kristály volt. Ez a helyi kristályoszcillátor valóban egy VCO, lehetővé teszi a tényleges órajel kicsi beállítását. Ezt a VCO bemenetet a zárt hurkú vezérléshez használják (negatív visszacsatolási stílus), ahol egy maroknyi műholdas GPS-jel (kombináltan) szolgál referenciaként. A GPS-vevő funkcióblokkja, amely az ál-véletlenszerű bitfolyamok “összekevert spagettjeinek” dekódolását végzi megosztott hordozón, változatos jelszintekkel és dopplereltolódásokkal, ezt a blokkot “korrelátornak” nevezik. Némi nehéz számgörbítéssel megtalálja az optimális “megoldást” a helyzet és az idő “problémájára”, a vett rádiójelek alapján, összehasonlítva azokat a helyi időbázissal – és folyamatosan értékeli a rádióvétel és a rádiófrekvencia közötti kis hibát / eltérést. helyi kristály, amelyet visszatáplál a kristály VCO bemenetébe … tehát zárt hurkú vezérlés. Időzítés szempontjából a GPS-vevő korrelátora csak egy rendkívül összetett PLL-összehasonlító dolog 🙂

Mások megemlítették a Symmetricom és a TimeTools … Meinberg Funkuhren-nek van egy szép táblázata az általuk kínált oszcillátorokról, amely tartalmazza az összes gondolható precíziós paramétert: https://www.meinbergglobal.com/english/specs/gpsopt.htm Ne feledje, hogy az idézett pontosság valószínűleg konzervatív / pesszimista becslések.

Az összes létező a válaszok precíziós időzítési alkalmazásokról szólnak; Csak arra szeretném felhívni a figyelmet, hogy az 1 pps jel is fontos a navigációhoz —, különösen akkor, ha a vevő mozog.

Időbe telik a vevő kiszámolni az egyes navigációs megoldásokat, és további idő szükséges a megoldás egy vagy több üzenet formázására, és valamilyen kommunikációs kapcsolaton keresztül történő továbbítására (általában sorozatosan). Ez azt jelenti, hogy mire a rendszer többi része felhasználhatja az információkat, már több száz milliszekundummal “elavult”.

A legtöbb alacsony pontosságú hobbi alkalmazás figyelmen kívül hagyja ezt a részletet, de egy precíziós alkalmazásban, amely 30–100 méter / másodperc sebességgel halad, ez sok méter hibát eredményez, ezáltal a teljes hiba domináns forrása.

Az 1 pps kimenet célja pontosan jelezni amikor a navigációs üzenet (ek) ben megadott pozíció érvényes volt, amely lehetővé teszi az alkalmazás számára, hogy kompenzálja a kommunikációs késleltetést. Ez különösen fontos a hibrid GPS-inerciarendszerekben, amelyekben MEMS szenzorokat használnak interpolált navigációs megoldások biztosítására nagy mintavételi arány mellett (több száz Hertz).

Megjegyzések

• Soha nem gondoltam erre, de ha természetesen! Megállapodás szerint a javítás tipikusan megegyezik a kimenő pps emelkedő vagy csökkenő szélével?
• @bigjosh: Az emelkedés és zuhanás közötti különbség a polaritástól függ, ezért önkényes. Beszélnie kell az impulzus vezető és hátsó éléről. Amely meghatározható polaritással (amely tárgyalható), vagy megadva az impulzus hosszát vagy a munkaciklust, lehetőleg nem 50% -ot 😉 I ‘ kódoltam valamit a PPS bemenetként használt Intel i210 GPIO, amely minden élre dob egy eseményt, emelkedik vagy csökken, és ‘ nincs mód arra, hogy kitalálja a polaritást az SW-ben. Az időzítéshez való különbségre kellett következtetnem, ismerve a PPS forrásom munkaciklusát …

A GPS-vevők által generált 1PPS kimenetet arra használjuk, hogy nagyon pontos időt biztosítsunk az 1. réteg NTP hálózati időszervereihez. Az 1PPS-t minden másodperc elején generálják, és sok vevő esetén az UTC-idő néhány nanoszekunduma alatt pontos. Néhány GPS-vevő nem olyan jó az idő biztosításában, mivel a hozzá tartozó soros idő kimenet “elkalandozhatja” mindkét oldalán a tervezett impulzus kimenetet. Ez gyakorlatilag periodikusan generál egy másodperces eltolást.

Az 1PPS kimenet az OCXO vagy TCXO alapú oszcillátorok fegyelmezésére is használható, hogy visszatartást nyújtson a GPS-jelek elvesztése esetén. Az alábbi link további információt nyújt a GPS időhivatkozásokban történő használatáról:

http://www.timetools.co.uk/2013/07/23/timetools-gps-ntp-servers/

1 PPM jelet használunk szinkronizálási célokra.Tegyük fel, hogy két olyan eszköz van, amelyek egymástól távol helyezkednek el, és mindkét eszközben órajel-impulzusokat akar generálni, amelyek pontosan ugyanabban az időben indulnak. Itt használják ezt az 1 PPM jelet. A GPS modul világszerte 1ns pontosságú impulzusokat ad.

Megjegyzések

• Mi az az 1 PPM jel?