GPS lausnir fyrir tímastillingar

 

GPS-kerfið samanstendur af fjölda gervihnatta (nú 31), sem svífa á braut um jörðu í ca. 20.180 km hæð. Gervihnettirnir senda reglulega frá sér upplýsingar um nákvæma staðsetningu og tíma. GPS-móttakarar reikna síðan út staðsetningu eigandans með samanburði útsendinga frá 3 gervihnöttum í það minnsta. Því fleiri gervihnettir í sjónlínu, því meiri verður nákvæmnin.

GPS-kerfið er rekið af Bandaríkjamönnum en aðrar þjóðir reka áþekk kerfi til að tryggja áreiðanleika. Evrópuþjóðir hafa komið sér upp Galileo, Rússar reka GLONASS og Kínverjar eiga sitt BeiDou. Þessi fjögur kerfi spanna alla jarðarkúluna, en Indverjar, Frakkar og Japanir eru að koma sér upp slíkum kerfum og/eða leiðréttingarstöðvum, sem spanna afmörkuð svæði.

Samheiti fyrir þessi kerfi er Global Navigation Satellite Systems (GNSS). Betri GPS-móttakarar og tímaþjónar nýta þetta til að auka áreiðanleika og nákvæmni, með því að taka á móti tímamerkjum frá tveimur eða fleiri slíkum GNSS-kerfum.

Kostir GNSS-lausna

Með því að tengja GNSS-móttakara við tölvu eða sérhæfðan tímaþjón, má ná allt að 0,1 míkrósekúndu nákvæmni (100 nanósekúndur) miðað við UTC. Algeng nákvæmni í raun er þó um 0,2-1 millisekúnda, vegna þeirrar skekkju sem netbúnaður veldur.

Gallar GNSS-lausna

Helsti ókostur GNSS-lausna, er krafan um aðgang að "himninum", þ.e. koma þarf loftneti fyrir í glugga með góðu útsýni eða uppi á þaki. Stundum þarf að setja upp festingar og leggja dýrar lagnir til að þetta gangi upp.

Alvarlegasti galli GPS og sambærilegra kerfa er hve auðvelt er að trufla þau (e. jamming) eða jafnvel rugla þau í ríminu, svo þau gefi ranga staðsetningu og/eða tíma (e. spoofing). Auk þess eru þjóðir heims orðnar svo háðar slíkum kerfum, að engin nothæf varaleið er til. Enda eru GNSS-kerfin notuð í skipum, flugvélum, lestum, bílum, útivistartækjum og íþróttaúrum. Enn fremur eru þau nýtt við landmælingar og í tímaþjónum, sem æði margir notast við GNSS fyrir nákvæma tímastillingu. Þetta ástand hefur leitt til þess að hagsmunaaðilar, einkum í siglingum, hafa hafið endurbyggingu á Loran-C og innleiðingu á eLoran og öðrum jarðbundnum kerfum. Nánari upplýsingar um þetta á vef Spirent Communications

Þessu til viðbótar geta sólstormar og geimrusl, mannleg mistök og vísvitandi tölvuárásir, haft áhrif á áreiðanleika og rekstraröryggi GNSS-kerfa. Það er ein ástæða þess að tímamerki á langbylgju t.d. frá DCF-77 í Þýskalandi og MSF í Englandi hafa fengið aukið vægi. Betri tímaþjónar nota slíkar sendingar sem varaleið, ásamt ofurnákvæmum innri klukkum (OCXO, TCXO, Rubidium) ef GNSS-kerfin klikka.

Nýr aðili hefur nú bæst á varamannabekkinn: STL (Satellite Time and Location) frá Satelles sem notar Iridium gervihnetti til að sannprófa GNSS-kerfið og auka þar með rekstraröryggið. En eftir sem áður verða bæði kerfin fyrir áhrifum af sólstormum, geimrusli og mannlegum mistökum.

Nokkrar lausnir

Flestir framleiðendur GPS-tímastilla, bjóða upp á rekla fyrir Windows. Vissara er þó að kanna það áður en kaup eru ákveðin, sérstaklega ef þú notar nýjustu útgáfur, t.d. Windows 10.

Hér finnur þú lista yfir nokkrar slíkar lausnir, þar sem GPS-móttakari er tengdur við tölvuna gegnum raðtengi (serial port) eða USB-port. Þessar lausnir kosta frá 15.000 kr og upp í ca. 100.000 kr. (án VSK) og sumar krefjast auk þess hugbúnaðar sérstaklega.

  • Raspberry Pi með GPS-móttakara kostar um 15-25.000 kr. og er mjög lærdómsrík leið til að prófa NTP tímaþjónustur. Hægt er að byrja með uppsetningu á Stratum-2 þjóni án GPS-viðmiðunar og bæta síðar GPS-móttakara við, til að auka nákvæmnina og gera þetta meira spennandi. Vefurinn sem vísað er á, inniheldur fjölda leiða til að ná þessu takmarki, fyrir Raspi, Linux og Windows tölvur.

  • TM1000A GPS NTP Time Server frá Timemachines er ódýr lausn, með GPS-móttakara og tengist beint við netkerfið. Nákvæmni um 5 millisekúndur. Kostnaður um 36.000 kr. (300 USD).

  • T100 GPS NTP Time Server frá TimeTools er áreiðanleg lausn, með GPS-móttakara og tengist beint við netkerfið. Nákvæmni um 15 nanósekúndur. Kostnaður um 80.000 kr. (720 USD).

  • GPS170PCI frá Meinberg er PCI-spjald sem sett er inn í tölvuna. Kostnaður um 95.000 kr. Góð lausn fyrir þá sem vilja hafa þessa virkni innbyggða í tölvunni og fækka leiðslum.

     

Lausnir fyrir Linux, Mac og iSeries

Linux-tölvur geta nýtt sér GPS-tímastilla, ef viðeigandi reklar eru fáanlegir. Nú þegar eru reklar fyrir allar helstu tegundir GPS-móttakara hluti af NTP-forritapakkanum.

Mac-tölvur með nýjasta stýrikerfinu, ættu að geta notað sömu rekla og Linux, þar sem Mac OSX er byggt á Unix.

IBM iSeries er best að nota óbeint, þ.e. láta hana samstilla sig við PC-tölvu eða sérhæfðan tímaþjón, sem stillt eru með GPS-tengingu.

 
Til baka á yfirlit  

 

© 2007-2019, Hugmót ehf - Allur réttur áskilinn