GPS 수신기에 1 PPS 출력이있는 이유는 무엇입니까?

1 PPS 출력은 MCU가 할 수있는 것보다 훨씬 낮은 지터를 갖습니다. 좀 더 까다로운 응용 프로그램에서는 그 펄스를 사용하여 매우 정확하게 시간을 측정 할 수 있습니다. 일부 과학 등급 GPS의 경우이 1 PPS 출력은 1 nS보다 더 정확할 수 있습니다.

댓글

• +1, 내 상세 정보를 참조하세요.
• GPS 위성에는 원자 시계가 있기 때문에 PPS 신호가 매우 정확합니다. 출력이 순간적으로 단 1ms로 정확하더라도 실제 수에 비해 1ms 이상의 오류가 누적되지 않습니다. 시간이 경과했습니다.
• 아주 정확한 1PPS 신호가 ‘ 우주 공간이나 다른 회로에서 이동하는 동안 방해받지 않는 이유는 무엇입니까? ‘ 방해하지 않습니까?
• @abdullahkahraman 1ppm 출력은 ‘ 위성에서 직접 나오지 않습니다. 수신기 자체의 내부 시계에서 발생합니다. 해당 시계는 위성과 동기화됩니다. 수신기가 수신을 잃어도 1pps 출력은 사라지지 않습니다 (정확성이 떨어집니다). ‘ / li>
• @dfc 알겠습니다. Pedantic 씨 : 저는 GPS에 높은 정확도의 출력을 원하면 높은 정확도의 내부 시계가 있어야합니다. 그것은 매우 높은 정확도의 내부 시계를 가지고 있습니다! 이 시계와 내부 GPS 위성 수신기를 사용하여 UTC 시간과 동기화 된 매우 정확한 펄스를 출력합니다. 1pps (또는 다른 pps) 출력으로 다른 많은 GPS 수신기와 똑같이 작동합니다. 그것은 거대하고 휴대 성이 좋지 않으며 집보다 더 비쌉니다. ” 과학 용 GPS “라는 용어와 완벽하게 맞습니다.

장기적으로는 1Hz 신호가 아마도 가장 정확한 시간 일 것입니다. 또한 주파수, 참조 할 수 있습니다.

당신은 효과적으로 GPS 모듈 비용에 대한 세슘 시계 시간 참조와 같은 것을 얻습니다. 거래. 상업용 ” 분야별 오실레이터 ” 장치를 구매할 수 있으며 DIY 용 설계를 사용할 수 있습니다. DO는 주파수 자체가 고정되지 않지만 로컬 및 GPS 클록에서 생성 된 1H 신호 사이의 오류 신호에 의해 부드럽게 고정됩니다.

훈련 된 발진기

어디서나 표준 시간 그들은 말합니다-

• 오븐 화 된 수정 수정 발진기 단일 (OCXO) 또는 이중 (DOCXO) 온도 조절 오븐이 크리스털과 발진 회로를 사용하면 TCXO에 비해 주파수 안정성이 2 ~ 4 배 향상 될 수 있습니다. 이러한 발진기는 실험실 및 통신 등급 애플리케이션에 사용되며 종종 전자 주파수 제어를 통해 출력 주파수를 조정하는 수단을 가지고 있습니다. 이러한 방식으로 GPS 또는 Loran-C 참조 수신기의 주파수와 일치하도록 ” 훈련 ” 할 수 있습니다.

GPS 기반 DOCXO는 전 세계의 많은 유선 통신 시스템을위한 Stratum I PRS (Primary Reference Sources)입니다. 또한 IS 하에서 작동하는 기지국을위한 GPS 시간 및 주파수 참조로 널리 배포됩니다. Qualcomm에서 시작된 CDMA (Code Division Multiple Access) 휴대 전화 시스템에 대한 -95 표준. 이러한 기지국 애플리케이션의 엄청난 양은 가격을 낮추고 공급 업체를 통합함으로써 OCXO 시장에 큰 영향을 미쳤습니다.

매우 간단한 DIY 작업

Brooks Shera DO

당신이 얼마나 잘했는지 알아 내기

상업용 모듈 -하루에 0.1ppm.

그래프가있는 상업용

UTC 추적기

@DavidKessner의 대답은 제가 말하려는 내용과 일치하지만 자세히 설명하고 싶었습니다. 이것은 코멘트 이상의 것입니다.

이 출력은 MCU가 작업을 수행하는 것을 고려한 애플리케이션에서 초당 한 번 (2 나노초 이내로) MCU (딥 슬립 모드에서)를 깨우는 데 사용될 수 있습니다. 매우 정확합니다.

MCU는이 신호를 또한 사용하여 자체 타이밍 정확도를 계산하고 소프트웨어에서이를 보상 할 수 있습니다. 따라서 MCU는 “펄스 지속 시간을”완벽한 “1 초 간격이라고 가정합니다. 그렇게함으로써, 결정체에 대한 온도 영향 등으로 인해 발생하는 스트레칭 또는 압착 시간을 효과적으로 판단하고 해당 타이밍 요소를 적용 할 수 있습니다. 모든 측정.

가혹한 로켓 환경을 위해 견고한 OCXO를 설계하고 GPS 전에 떠 다니는 기상 관측소를 추적합니다. 실제로 첫 번째 GPS (GOES 1)가 출시 된 후 좋은 추억을 되살려줍니다.

안정성의 중요성은 정전과 얼마나 많은 오류가 발생했는지에 따라 달라집니다. 정전 또는 LOS (신호 손실) 및 캡처 시간 동안에도 견딜 수 있습니다. f에 N을 PLL 분배기로 곱하면 위상 오차도 곱해집니다. 따라서 드리프트 및 위상 노이즈를 최소화하는 데주의를 기울이는 것이 중요합니다.

내 OCXO에서 OCXO에는 10MHz, 로켓의 FM 서브 캐리어 원격 측정에는 100KHz, 로켓 추적을위한 믹서 지상국에는 10KHz를 선택했습니다. “의 위치. 차량 이동 범위는 Δposition = Δλ + 사이클 카운트를 사용하여 Δλ = c / f를 사용하여 선택한 f에서 원격 측정 서브 캐리어와 지상국의 차이 주파수와 위상을 사용하는 위상차입니다. 주파수 오류는 레이더 속도와 같은 속도를 나타냅니다. 따라서 1PPS (1Hz) 클록을 사용하면주기를 건너 뛰거나 정확한 위상차를 계산하지 않고도 넓은 범위와 시간 간격을 지원할 수 있습니다. 위상 오류에서 사이클 건너 뛰기는 N 사이클이 될 수 있으며 이는 누적 오류의 모호성을 의미합니다. LOS 오류가 중요하다고 가정합니다.

Stratum 1에서 소스를 선택하고 순위를 지정할 수있는 경우 중복성은 신뢰성의 핵심입니다. 2, & 정전시 시계 3 개. 통신 동기식 고속 네트워크는 라이센스가있는 라디오와 마찬가지로 정확한 클록에 의존합니다. 네트워크는 Stratum 클럭 소스의 참조 순위를 매기기 위해 지능형 오류 로깅을 사용합니다.

물론 DO의 설계에 엄청난 노력이 필요합니다. 표준에 관한 책은 이러한 규칙을 정의합니다.

당신이 가지고있는 단위에 대해 읽어야한다고 생각합니다. 일부는 다릅니다) 그러나 시간 동기화로 사용되는 것 같습니다. 즉, 다음 Pulse가 timeInUTC에 올 것이라는 메시지가 표시됩니다.

“GPSClock 200에는 NMEA 타임 코드와 PPS 출력 신호를 제공하는 RS-232 출력이 있습니다. 약 0.5 초 전에 출력됩니다. GPRMC 또는 GPZDA 형식의 다음 PPS 펄스 시간입니다. UTC 초가 시작된 후 1 마이크로 초 이내에 PPS 출력이 약 500ms 동안 높아집니다. “

GPS 수신기는 완전한 타임 스탬프 업스트림 (NMEA 등을 통해)을 보낼 수 있지만 타임 스탬프가 호스트로 전달되는 데 걸리는 시간은 타임 스탬프를 부정확하게 렌더링합니다. 1PPS 신호는 “톤에서 시간이 12시 33 초와 35 초가 될 것입니다 … [삐]”에 해당하는 GPS 수신기입니다. 여기에서 호스트의 시계가 정확한 시간을 유지할 수 있다고 가정합니다. 1 초마다 1PPS를 통해 수정됩니다.

“PV Subramanian”의 응답이 마음에 듭니다. 요점으로. 이것이 바로 1PPS의 일반적인 목적입니다. 정확한 1 초 에지를 제공하여 덜 정확한 수단 (일반적으로 비동기 직렬 회선)에 의해 수신되는 전체 “시간대”정보 블록을 확장합니다.

오실레이터에 대해 말하자면, 거래에있는 것 같습니다. “시간 표준”과 GPS의 10MHz는 매우 인기있는 선택입니다. 그리고 GPS 수신기의 국부 발진기는 대략 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 10MHz 출력과 PPS (위상 동기) 사이의 비율이 정확히 1 : 10000000 인 것과 PPS 출력이 단계적 조정 (건너 뛰기 / 삽입)을 나타내는 것입니다. 10MHz 타임베이스의 틱). “동기식”수정 발진기는 더 정확하며 일부 목적에 필요합니다. 또한 추가 전력을 소비하는 “오븐 제어”(OCXO)가 필요합니다. 배터리로 작동하는 장치에는 좋지 않으며 고정 된 시간 기록 사용에는 탁월합니다. “건너 뛰는”발진기는 기본 위치 지정 사용에 충분하고 저렴하므로 가장 저렴한 GPS 수신기 모듈에서 얻을 수 있습니다. 일반적으로 오븐 제어가 부족하기 때문에 일반적으로 TCXO 범주에 속합니다.

일부 외부 수정 발진기의 PLL 제어의 경우 1 PPS의 가장자리가 다소 멀리 떨어져있을 수 있으므로 PLL 서보 루프에서 매우 긴 통합 시간이 필요합니다. 좋은 품질의 10MHz 신호 소스를 사용하면 훨씬 빠르게 좋은 잠금을 얻을 수 있습니다. 하지만 문제는 “좋은 품질”입니다. 위 참조. 그 외에도 1PPS는 PC 하드웨어에서 실행되는 일부 OS 또는 NTPd의 시스템 타임베이스를 규율하기에 충분할 정도로 충분합니다.

다른 사람들이 말했듯이 GPS 수신기의 1PPS 출력은 로컬 크리스탈에서 파생됩니다. 발진기, 수신기 내부에서 똑딱. 일반적으로 이것은 10MHz 크리스탈이었습니다. 이 로컬 수정 발진기는 실제로 VCO이므로 실제 클럭 속도를 약간 조정할 수 있습니다. 이 VCO 입력은 폐쇄 루프 제어 (음의 피드백 스타일)에 사용되며, 여기에서 소수의 위성 (결합)의 GPS 신호가 기준으로 사용됩니다. 다양한 신호 레벨과 도플러 시프트를 사용하여 공유 반송파에서 의사 랜덤 비트 스트림의 “스크램블 된 스파게티”를 디코딩하는 GPS 수신기의 기능 블록을 “상관기”라고합니다. 수신 된 무선 신호를 기반으로 위치 및 시간 “문제”에 대한 최적의 “솔루션”을 찾기 위해 무거운 숫자 크 런칭을 사용하여 로컬 타임베이스와 비교합니다. 그리고 라디오 수신과 신호 사이의 작은 오류 / 편차를 지속적으로 평가합니다. 국부 수정, 수정의 VCO 입력으로 피드백 … 따라서 폐쇄 루프 제어. 타이밍 관점에서 GPS 수신기의 상관 기는 매우 복잡한 PLL 비교기입니다. 🙂

다른 사람들은 Symmetricom 및 TimeTools에 대해 언급했습니다. Meinberg Funkuhren은 생각할 수있는 모든 정밀 매개 변수를 포함하여 제공하는 오실레이터에 대한 멋진 표를 제공합니다. https://www.meinbergglobal.com/english/specs/gpsopt.htm 인용 된 정밀도는 여전히 보수적 / 비관적 추정치 일 수 있습니다.

기존의 모든 답변은 정밀 타이밍 애플리케이션에 대해 이야기합니다. 특히 리시버가 움직일 때 1pps 신호가 내비게이션에도 중요하다는 점을 지적하고 싶습니다. — 특히 리시버가 움직일 때

시간이 걸립니다. 각 탐색 솔루션을 계산하고 해당 솔루션을 하나 이상의 메시지로 형식화하고 일종의 통신 링크 (일반적으로 직렬)를 통해 전송하는 추가 시간. 즉, 나머지 시스템이 정보를 사용할 수있을 때 쯤이면 이미 수백 밀리 초 정도 “오래된”상태입니다.

대부분의 저 정밀 애호가 응용 프로그램은이 세부 사항을 무시하지만 초당 30 ~ 100 미터의 속도로 이동할 수있는 정밀 애플리케이션에서 이는 수 미터의 오류를 발생시켜 전체 오류의 주요 원인이됩니다.

1pps 출력의 목적은 정확히 표시하는 것입니다. 내비게이션 메시지에 표시된 위치가 유효 할 때 애플리케이션 소프트웨어가 통신 지연을 보상 할 수 있도록합니다. 이는 MEMS 센서가 높은 샘플 속도 (수백 헤르츠)에서 보간 된 내비게이션 솔루션을 제공하는 데 사용되는 하이브리드 GPS 관성 시스템에서 특히 중요합니다.

댓글

• 생각해 본 적이 없습니다. 관례 상 수정은 일반적으로 pps 출력의 상승 또는 하강 에지와 일치합니까?
• @bigjosh : 상승과 하강의 구분은 극성에 따라 달라 지므로 임의적입니다. 맥박의 앞뒤 가장자리에 대해 말해야합니다. 극성 (협상 가능)으로 정의하거나 펄스의 길이 또는 듀티 사이클을 지정하여 정의 할 수 있습니다. 가급적이면 50 %가 아닙니다 .-) 나는 ‘ 주변에 무언가를 코딩했습니다. Intel i210 GPIO는 PPS 입력으로 사용되며 모든 에지 (상승 또는 하강)에서 이벤트를 발생시키고 ‘ SW의 극성을 파악할 방법이 없습니다. PPS 소스의 듀티 사이클을 알고 타이밍과의 차이를 추론해야했습니다 …

GPS 수신기에서 생성 된 1PPS 출력을 사용하여 계층 1 NTP 네트워크 시간 서버에 매우 정확한 시간을 제공합니다. 1PPS는 매초 시작될 때 생성되며 많은 수신기의 경우 UTC 시간의 수 나노초 이내로 정확합니다. 일부 GPS 수신기는 관련 직렬 시간 출력이 의도 된 펄스 출력의 각 측면을 “방황”할 수 있기 때문에 시간을 제공하는 데 그다지 좋지 않습니다. 이는 효과적으로 주기적으로 1 초 오프셋을 생성합니다.

1PPS 출력 또한 GPS 신호 손실시 홀드 오버를 제공하기 위해 OCXO 또는 TCXO 기반 오실레이터를 규율하는 데 사용할 수 있습니다. 아래 링크는 시간 참조에서 GPS 사용에 관한 추가 정보를 제공합니다.

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

1 PPM 신호는 동기화 목적으로 사용됩니다.멀리 떨어진 곳에 두 개의 장치가 있고 정확히 동시에 시작하는 두 장치 모두에서 클럭 펄스를 생성하려는 경우 어떻게 할 수 있습니까? 이 1PPM 신호가 사용되는 곳입니다. GPS 모듈은 전 세계적으로 1ns의 정확도로 펄스를 제공합니다.

설명

• 1 PPM 신호 란 무엇입니까?