ดาวเทียม GPS จะรีเฟรชนาฬิกาอย่างไร

ดาวเทียม GPS จะรักษาความแม่นยำของนาฬิกาบนกระดานได้อย่างไร ฉันคิดว่าพวกเขาจำเป็นต้องได้รับการอัพเดทจากสถานีฐาน แต่คุณจะแน่ใจได้อย่างไรว่าหลังจากอัพเดทดาวเทียมทั้งหมดแล้วซิงโครไนซ์นั่นคือไม่มีการเลื่อนเฟส

คุณมีสถานีฐานของคุณบนโลกและสมมติว่าดาวเทียมทุกดวงที่คุณต้องการอัปเดตอยู่ในแนวสายตา คุณส่งคำสั่งปรับปรุง แต่ดาวเทียมแต่ละดวงก็มีระยะห่างที่แตกต่างจากสถานีฐาน นอกจากนี้ยังมีความล่าช้าในการรับคำสั่งเพื่ออัพเดตนาฬิกาภายใน ดาวเทียมบางดวงอาจมีฮาร์ดแวร์รุ่นใหม่ซึ่งเร็วกว่า

หากคุณอัปเดตดาวเทียมแยกกันคุณจะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าการกำหนดเวลาของคำสั่งที่คุณส่งนั้นถูกต้องมาก ดูเหมือนว่าเป็นเรื่องยากที่จะพูดถูก มีวิธีที่ดีกว่าที่ใช้ในทางปฏิบัติหรือไม่?

ฉันเดาว่าสิ่งที่ฉันสนใจคือพูดว่าคุณมีนาฬิกาที่ตำแหน่ง A คุณจะซิงโครไนซ์นาฬิกาที่ตำแหน่ง B ซึ่งอยู่ไกลจาก A ได้อย่างไร คุณมีข้อความแสดงเวลาหน่วงเวลาการประมวลผลความล่าช้าใน B เป็นต้น

ข้อผิดพลาดของนาฬิกาไม่ได้รับการแก้ไข แต่จะชดเชยในสองขั้นตอน

1. การกำหนดข้อผิดพลาด

ส่วนควบคุม GPSใช้ตัวรับสัญญาณอ้างอิงในตำแหน่งที่รู้จักกันดีเพื่อกำหนดองค์ประกอบวงโคจรที่แท้จริงและข้อผิดพลาดนาฬิกาของยานอวกาศ อ้างอิงสำหรับตำแหน่งเป็นกรอบอ้างอิง WGS84สำหรับเวลาเป็นเวลาปรมาณูระหว่างประเทศ แม้แต่เอฟเฟกต์ที่เล็กที่สุดเช่นคอนติเนนตัลดริฟท์และการขยายเวลาสัมพันธ์ก็ถูกนำมาพิจารณา

2. การชดเชยข้อผิดพลาด

นาฬิกาออนบอร์ด (อันที่จริงคือ SV Z-Count ดูIS-GPS-200 3.3.4) ไม่ได้ปรับจูนฆ่าหรือรีเซ็ตเพื่อชดเชยข้อผิดพลาด อ้างถึง IS-GPS, 20.3.4.2:

SV แต่ละตัวทำงานตามเวลา SV ของตนเอง

แต่จะชดเชยเวลาระหว่าง UTC กับนาฬิกาของยานอวกาศ ("GPS-Time") แทนข้อความการนำทาง (ดู IS-GPS 20.3.3.3.1.8) สิ่งนี้ไม่เพียงรวมออฟเซ็ตปัจจุบันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการคาดการณ์ที่แตกต่างกัน ("ช่วงเวลาพอดี", 20.3.4.4) โดยปกติแล้วการพยากรณ์ระยะสั้นที่แม่นยำเท่านั้นมีความเกี่ยวข้องส่วนอื่น ๆ จะถูกใช้หากส่วนการควบคุมไม่สามารถใช้งานได้และไม่สามารถอัปลิงค์ได้

เช่นเดียวกันข้อผิดพลาดของตำแหน่ง (การเบี่ยงเบนจากวงโคจรเล็กน้อย) นั้นไม่ถูกแก้ไข (นี่จะทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงล้ำค่า) แต่ถูกถ่ายทอดไปยังเครื่องรับโดยการอัพโหลดข้อมูล ephemeris (องค์ประกอบวงโคจร) ไปยังยานอวกาศ

เวลาของการบินไม่มีปัญหาสำหรับอัปลิงค์เนื่องจากข้อมูลช่วงเวลาพอดีใหม่ได้รับการพิจารณาแล้วในขั้นตอนก่อนหน้า

การชดเชยที่แท้จริงนั้นจะเกิดขึ้นในเครื่องรับ (กลุ่มผู้ใช้) มันใช้การแก้ไขเมื่อเกี่ยวข้องกับเฟสสัญญาณ / รหัสที่สังเกตของ SV ที่แตกต่างกัน

สถานการณ์พิเศษ

บางครั้งยานอวกาศเก่าจะทำงานในรูปแบบที่ไม่คาดคิดเช่นนาฬิกาของพวกเขาเริ่มลอยไปอย่างไม่คาดคิด AGI มีเว็บไซต์พร้อมข้อมูลประสิทธิภาพของนาฬิกาออนบอร์ด คุณสามารถเห็นได้ว่านาฬิกาUSA-151 s (ส่ง PRN28) สั่นเล็กน้อยและต้องการการชดเชยบ่อยครั้ง

หากนาฬิกาเปลี่ยนไปหรือเปลี่ยนทิศทางทำให้ SV ไม่สามารถใช้งานได้สำหรับการนำทาง SV จะส่ง "ธงที่ปฏิบัติไม่ได้" ในข้อความการนำทางและจะถูกละเว้นโดยผู้รับของผู้ใช้ปลายทาง

บอกว่าคุณมีนาฬิกาที่ตำแหน่ง A คุณจะซิงโครไนซ์นาฬิกาที่ตำแหน่ง B ซึ่งอยู่ไกลจาก A ได้อย่างไร

คุณสามารถทำสิ่งที่NTPทำ พูดคร่าวๆ

• $t_0$
• $t_1$$t_2$
• $T$$t_3$
• $T+\delta$

โปรดทราบว่านี่ไม่ใช่สิ่งที่ GPS ทำเพราะไม่มีจุด: ดาวเทียมที่สองนั้นสั้นกว่าของโลกที่สองเนื่องจากแรงโน้มถ่วงดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะซิงค์นาฬิกา

กลุ่มดาวเทียมจีพีเอสถูกตรวจสอบอย่างต่อเนื่องโดยสถานีภาคพื้นดินหลายแห่งทั่วโลก สถานีภาคพื้นดินเหล่านี้จะตรวจสอบดาวเทียมทั้งหมดและส่งปัจจัยการแก้ไขหากตรวจพบการดริฟท์ใด ๆ

ส่วนควบคุม GPS ประกอบด้วยเครือข่ายสิ่งอำนวยความสะดวกภาคพื้นดินทั่วโลกที่ติดตามดาวเทียม GPS ตรวจสอบการส่งสัญญาณทำการวิเคราะห์และส่งคำสั่งและข้อมูลไปยังกลุ่มดาว

ส่วนการควบคุมการปฏิบัติงานในปัจจุบันประกอบด้วยสถานีควบคุมหลักสถานีควบคุมหลักสำรอง, คำสั่ง 11 และเสาอากาศควบคุมและไซต์ตรวจสอบ 15 แห่ง

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