¿Cómo los satélites GPS actualizan sus relojes?

39

¿Cómo pueden los satélites GPS mantener sus relojes a bordo precisos? Supongo que necesitan una actualización de una estación base. Pero, ¿cómo se asegura de que después de la actualización todos los satélites estén sincronizados, es decir, no haya ningún cambio de fase?

Usted tiene su estación base en la Tierra y asume que todos los satélites que desea actualizar están en línea de visión. Envías un comando de actualización. Pero, cada satélite está a una distancia diferente de la estación base. También habrá un retraso desde la recepción del comando hasta la actualización del reloj interno. Algunos satélites pueden tener hardware más nuevo, que es más rápido.

Si actualiza los satélites por separado, deberá asegurarse de que los tiempos de los comandos que envíe sean muy precisos. Esto parece algo difícil de hacer bien. ¿Hay algún método mejor que se use en la práctica?

Supongo que lo que me interesa es decir que tienes un reloj en la ubicación A. ¿Cómo lo sincronizas con un reloj en la ubicación B, que está lejos de A? Tiene el mensaje de retardo de tiempo de vuelo, retardo de procesamiento en B, etc.

    
pregunta user110971

3 respuestas

46

Los errores de reloj no se corrigen, se compensan en dos pasos.

1. Determinación de error

El segmento de control de GPS utiliza receptores de referencia en lugares bien conocidos para determinar los elementos orbitales reales y el reloj Error de vehículos espaciales. La referencia para la posición es el marco de referencia WGS84 , para el tiempo es el hora atómica internacional . Incluso los efectos más pequeños, como la deriva continental y la dilatación del tiempo relativista se tienen en cuenta.

2. Compensación de errores

El reloj incorporado (de hecho, el SV Z-Count, consulte IS-GPS-200 3.3.4) está no sintonizado , se modificó o reinició para compensar el error. Citando IS-GPS, 20.3.4.2:

  

Cada SV opera en su propio tiempo SV

En su lugar, el desplazamiento entre UTC y el reloj de esta nave espacial ("GPS-Time") se transmite en el mensaje de navegación (ver IS-GPS 20.3.3.3.1.8). Esto no solo incluye el desplazamiento actual, sino también diferentes pronósticos ("intervalos de ajuste", 20.3.4.4). Normalmente, solo el pronóstico a corto plazo altamente preciso es relevante, los otros se utilizarían si el segmento de control no es operativo y no es posible el enlace ascendente.

Del mismo modo, el error de posición (desviación de la órbita nominal) se deja sin corregir (esto agotaría el combustible precioso), pero se transmite a los receptores al cargar datos de efemérides (elementos orbitales) en la nave espacial.

El tiempo de vuelo no es un problema para el enlace ascendente, ya que los nuevos datos de intervalo de ajuste ya se han determinado en el paso anterior.

La compensación real se realiza en el receptor (segmento de usuario). Aplica correcciones cuando se relaciona la fase de señal / código observada de diferentes SV.

Situaciones excepcionales

A veces, las naves espaciales antiguas se comportan de formas inesperadas, por ejemplo, sus relojes comienzan a desviarse de forma impredecible. AGI tiene un sitio web con datos de rendimiento de los relojes integrados. Puede ver, que el reloj de USA-151 (enviar PRN28) está un poco inestable y necesita compensaciones frecuentes.

Si un reloj se vuelve loco o una maniobra automática hace que el SV sea inutilizable para la navegación, el SV envía un "indicador inoperable" en su mensaje de navegación y los receptores de los usuarios finales lo ignoran.

    
respondido por el Andreas
6
  

diga que tiene un reloj en la ubicación A. ¿Cómo lo sincroniza con un reloj en la ubicación B, que está lejos de A?

Puede hacer lo que NTP hace. En términos generales,

  • enviar una solicitud de la hora actual en el momento \ $ t_0 \ $
  • el servidor recibe su solicitud en \ $ t_1 \ $ y le envía una respuesta en \ $ t_2 \ $
  • reciba la respuesta \ $ T \ $ en el momento \ $ t_3 \ $
  • establezca su tiempo en \ $ T + \ delta \ $:

Tenga en cuenta que esto no es lo que hace el GPS porque no tiene sentido: el segundo satélite es más corto que el segundo de la Tierra debido a la gravedad, por lo que es imposible mantener los relojes sincronizados.

    
respondido por el Dmitry Grigoryev
2

La constelación de satélites GPS está constantemente monitoreada por varias estaciones terrestres fijas ubicadas en todo el mundo. Estas estaciones terrestres monitorean todos los satélites y envían factores de corrección si se detecta alguna desviación.

  

El segmento de control de GPS consiste en una red global de tierra   Instalaciones que rastrean los satélites GPS, monitorean sus transmisiones,   realice análisis y envíe comandos y datos a la constelación.

     

El segmento de control operacional actual incluye un control maestro   estación, una estación de control maestra alternativa, 11 comando y control   antenas, y 15 sitios de monitoreo.

Ref: enlace

    
respondido por el Richard Crowley

Lea otras preguntas en las etiquetas