GPS-tid från satellit?

[Xerxes 0]

Existerar det någon 'GPS-tid', dvs kan man få GPS-mottagaren att ta ner korrekt tid från satelliten? Som det nu är så måste man ge in tiden manuellt, det känns lite stenålders, och begränsar GPS's användning i tävlingar om man inte kan synkronisera maskinerna ombord på deltagarbåtarna.

[Thure 0]

Det skulle inte gå eftersom GPS'en inte vet hur långt bort satelliten är och därför inte vet hur lång tid det tar för signalen att nå enheten. GPS'en gissar hur långt bort satelliten ligger. sen trianguleras det osv... Om alla då tog sin tid i en tävling så skulle ändå inte klockorna stämma exakt...

[Gantika 14]

Hur noga ska du vara? Är en felmarginal under en sekund för stor? Ljuset går 7,5 varv runt jorden på en sekund.

[Thure 0]

Sant men har du hört talas om en radiovåg som går med ljuset hastighet? 380m/s (har jag för mig) är ljudets hastighet i luft. Sen är det ett par kilometer till satelliten beroende vad det är för typ av satellit... Low Earth Orbit (LEO-satellit) 160-1500km från jordytan Medium Earth Orbit (MEO) 9600 - 19200km Geostationary Earth Orbit (GEO) 36000km Räkna själv... En GPS-satellit ligger på 20370 km ung.

[Thure 0]

För att bestämma en position på jorden krävs det att GPS-mottagaren får signaler från minst tre satelliter. Får man signaler från en fjärde kan man även bestämma mottagarens höjd. Det krävs också att mottagaren vet avståndet till respektive satellit. Detta sker genom att GPS-mottagaren mäter den tid det tar för satellitens radiosignaler att nå mottagaren. Tidmätningen måste vara exakt annars skulle felmarginalen bli för stor, en tidsfördröjning på en nanosekund ger en avvikelse på 0.3 m. Varje satellit har fyra atomklockor med sig, en som den arbetar med och tre i reserv. Dessa tidshållare tar 300 000 år på sig för att komma upp i ett fel på 1 sekund. Trots det uppdaterar markstationerna satelliterna var 12:e timme med tid och bandata. Mottagaren innehåller dock ingen atomklocka eftersom detta skulle göra dem orimligt dyra, istället använder man sig av ett vanligt quartz-ur. Detta ger givetvis en sämre noggrannhet men det gör inget eftersom det är i mottagaren alla satellitens signaler tolkas och därmed står alla avvikelser i proportion till varandra. Detta medför att det är en relativt enkel räkneoperation för GPS-mottagaren att kompensera dess brist i exakthet vid tidmätningen. Det finns emellertid andra saker som kan påverka exaktheten i positionsbestämningen, t ex saker som rådande väderförhållande, radiosignalernas infallsvinkel osv. Detta löser man genom att GPS-mottagaren ”gissar” signalernas hastighet med hjälp av komplexa matematiska modeller av en rad olika atmosfäriska förhållanden, alternativt kan satelliten skicka kompletterande information. Förutom mätningen av tiden det tar för signalen att nå mottagaren så är bestämningen av satteliternas positioner minst lika viktiga, detta är dock inte lika svårt att bestämma. Eftersom satelliternas bana ligger så långt ifrån jorden (20 370 km) påverkas inte dessa av våra atmosfäriska förhållanden. GPS-mottagaren har en inbyggd almanacka som talar om för den var varje satellit borde befinna sig för tillfället. Det är i princip bara solen och månens dragningskrafter som får satelliterna att ändra bana, detta övervakas noggrant av USA´s försvarsstyrelse som konstant skickar ut positionsjusteringar som en del av satelliternas signaler. GPS-systemets noggrannhet låg tidigare mellan 100-300 m, anledningen till detta var att USA´s regering inte ville att terrorister eller andra fientliga element skulle kunna utnyttja GPS-systemet på samma sätt som USA. Därför sände man ut en störsignal, som kallas Selected Availability (SA). Den 1 maj 2000 stängdes SA-signalen av eftersom den tekniska utvecklingen gjort att det fanns sätt att kringgå störsignalen. USA kan emellertid när man så behagar börja sända ut en störsignal som inte är lika lätt att kringgå t ex i områden där USA´s intressen hotas, när kriget mot terrorn i Afghanistan bröt ut gjorde man just detta.

[Thure 0]

Skrev en uppsats om detta i höstas om du undrar varför det gick så fort att plita ner det... :-nojd

[Gantika 14]

Ja, jag har hört talats om att radiovågor går med ljusets hastighet. Visserligen gäller det i vaccum, men hastigheten är inte så mycket lägre i luft. Jag gissar att det är en faktor >0.9 i luft. Det du är ute och far efter är ljudvågor. Vad fick du för betyg på uppsatsen?

[Gäst Le Canard]

Det finns faktiskt någonting som heter GPS-tid! Denna skiljer sig dock något från UTC, som ju är en neuklärtidsangivelse och är den vedertagna tidsreferensen. (Inte att förväxlas med GMT som är en astronomisk tidsangivelse). Anledningen till att GPS-tiden skiljer sig från UTC är att klantarslet som startade GPS-klockan någon gång runt 1980 råkade missa med sisådär 19 (tror jag) sekunder. Det finns GPS-moduler som enbart ligger och håller koll på tiden. Dessa används bl.a. till att kontrollera faserna på kraftverk od. Ett problem är t.ex. ett antal skottsekunder som läggs till eller dras bort per år. Det var ett tag sen jag pysslade med sånt där så jag kommer inte riktigt i håg hur man hanterade skottsekunderna, men jag har för mig att det kom en varningssignal från GPS-satelliterna en stund innan själva skottet. LC

[Gäst Johan Messerschmidt]

Får väl påpeka att det finns flera andra felkällor förutom de Anemos nämner. Om vi håller oss till störningar som inte härstammar från GPS-systemet självt, så ger både jonosfären och troposfären upphov till refraktion, vilket i sin tur kan ge positionsfel på totalt mellan sex och sju meter. Vad detta motsvarar i fel på tidsangivelsen, som väl var den ursprungliga frågan, vet jag inte. Förmodligen är det så litet att Thure utan problem kan använda sin GPS för vilket ändamål det nu var. Känns som vi har tappat tråden lite här och övergått till att glänsa med våra teoretiska kunskaper. Kanske är det dags att sluta tills en ny vettig frågeställning dyker upp...

[Gäst JM]

Xerxes menar jag, inte Thure.

[Gäst Le Canard]

Hej anemos, Jag vet att mina utlägg kan dra iväg åt lite udda håll ibland och att jag går lite väl på djupet i vissa ämnen. Jad tror dock att i alla fall några kanske uppskattar lite andra svar än de simpla :Gör si eller gör så. Sådana inlägg finns det andra som klara lika bra som jag. Somliga av oss kanske inte anser sig fullärda än, och lite djuplodande kuriosa skadar väl inte. De som inte är intresserade läser väl i alla fall inte! Vad gäller mixen av min praktiska erfarenhet och teoretiska kunskaper får jag väl anse denna vara hyfsat balanserad. Har i alla fall lyckats försörja mig på installation, tillverkning och service av navigationsutrustning inom flyg- landmobil och sjöfart sedan 1984. (Ville bara pinka in reviret). Men om ingen uppskattar mina inlägg finns det ingen anledning att fortsätta tjata... Ha det LC