Dodatek: Časové systémy, čas a GPS.

Zaměřeno na družicové navigační systémy - technologie GPS.
Pravidla fóra
Tato sekce je věnována pouze samotnému systému. Diskuzi o přijímačích je věnována příslušná sekce.

Dodatek: Časové systémy, čas a GPS.

Odeslatod Path » 09.07.07 6:07 (Po)

Časové systémy, čas a GPS

Obecně:

Víme, že družice GPS vysílají informace o své přesné poloze na orbitě. Velmi zjednodušeně lze říci, že vysílaná navigační zpráva zahrnuje rovněž informace, v jakém časovém okamžiku byla odeslána. Ze znalosti tranzitního času (doba přenosu) lze následně vypočítat vzdálenost, resp. pseudovzdálenost mezi družicí a anténou přijímače. Protože jsou však v pohybu nejen družice a přijímač GPS, ale také samotná Země (Země rotuje), potřebujeme velice přesné vyjádření času. Pro vyjádření času využívá navigační systém GPS vlastní časový systém označovaný jako GPST (GPS time).

Podrobněji:

Jedním z nejdůležitějších požadavků na čas je jeho periodická rovnoměrnost. Pro úspěšnost měřitelného procesu časového okamžiku je stanovení jeho počátku (epochy) a definice časové jednotky. Přibližně do 50 let 20. století byl přesný čas určován astronomicky, později pak fyzikálně na základě kmitání křemíkového krystalu.

Obecně rozeznáváme několik časových systémů, které podle periodického jevu rozdělujeme do tří skupin:

  1. Rotační časy, které jsou odvozeny od rotace země kolem vlastní osy,
  2. atomové časy, jejichž základem je atomová sekunda,
  3. dynamické časy, které jsou odvozené z dynamických teorií pohybu Slunce, Měsíce a planet naší sluneční soustavy.

Rotační časy

U rotačních časů je základní jednotkou jeden den, což je doba, za kterou se zvolený bod na obloze vrátí do svého počátku – místní poledník. Na základě zvoleného bodu rozeznáváme dva rotační časy:

  • Hvězdný – vztahuje se k jarnímu bodu, což je průsečík roviny rovníku a dráhy Země kolem Slunce. Jde však o smyšlený bod, proto se k určení hvězdného času využívají hvězdy.
  • Sluneční – vztahuje se ke zdánlivému pohybu Slunce kolem Země. Sluneční čas můžeme dále rozdělit na Pravý či Střední sluneční čas podle volby jarního bodu.

Pokud budeme určovat rotační čas k místnímu poledníku, jedná se o místní sluneční (hvězdný) čas, naopak při určení času vzhledem k základnímu greenwichskému poledníku hovoříme o času světovém (UT) nebo greenwichském.

  • Greenwichský hvězdný čas (S0) – základem je pravý hvězdný čas na greenwichském poledníku a vyjadřuje hvězdný čas v 0h času UT1.
  • Světový čas UT1 (Universal Time) – základem je střední sluneční čas na greenwichském poledníku. Tento čas slouží jako srovnávací hodnota pro definici občanského času UTC (Universal Time Coordinated).

Hvězdný den je o 3m 55,909s kratší než den sluneční a pro převod slunečního intervalu na hvězdný můžeme využít konstanty 1,0027379093507.


Atomové časy

Základem rovnoměrně plynoucích atomových časů je atomová sekunda (doba 9192631770 kmitů atomů Ce133). Základním časovým systémem pro atomové časy je mezinárodní atomový čas TAI (Temps Atomique International), který se definuje souborovým zpracováním údajů sítě laboratoří vybavených časovými etalony rozmístěnými po celém světě.

Protože se rotace Země zpomaluje, diverguje rovněž rozdíl mezi rovnoměrně plynoucím časem TAI a polorovnoměrně plynoucím časem UT1. V důsledku toho byl zaveden koordinovaný časový systém UTC, jehož základem je atomová sekunda, ale na rozdíl od času TAI dochází ke změně časových údajů 0 ±1 s tak, aby byla zachována podmínka |UT1 – UTC|< 0,9 s. Ve výsledku je rozdíl mezi TAI a UTC celočíselný násobek 1 s. Změny časových údajů jsou provedeny o půlnoci ze 31. 12. na 1. 1. nebo ze 30. 6. na 1. 7. Čas UTC slouží jako občanský čas, v němž jsou vysílány časové signály.


Časový systém GPS

Jak již bylo zmíněno, navigační systém GPS má svůj vlastní časový systém GPST, který je založen na atomových hodinách v laboratoři USNO (U. S. Naval Observatory). Tento čas je označován jako UTC(USNO). Počáteční epocha času GPST byla stanovena na 6. 1. 1980 v 00:00 UTC.

Tedy 0h 0m 0s GPST je rovno 1980 leden 6d 0h 0m 0s UTC.

Hodiny, pomocí nichž je čas UTC(USNO) realizován, jsou řízeny tak, aby odchylka od času UTC nepřesáhla 100 ns.


Vyjádření časového okamžiku v systému GPS

Časový okamžik v systému GPS se obvykle vyjadřuje pomocí dvou údajů:

  • Pořadovým číslem týdne od počátku GPST ( 6. 1. 1980) a
  • počtem sekund od začátku GPS týdne, který začíná vždy o půlnoci ze soboty na neděli času UTC.

Tento text přísluší serveru http://www.path.cz


Další informace:
Jak se točila Země
http://www.leapsecond.com/java/gpsclock.htm
http://tycho.usno.navy.mil/
http://tycho.usno.navy.mil/gpstt.html
http://tycho.usno.navy.mil/leapsec.html
http://stjarnhimlen.se/comp/time.html
Obrázek uživatele
Path
Site Admin
 
Příspěvků: 3406
Registrace: 15.05.07 23:15 (Út)

Zpět na GPS obecně

Kdo je online

Online uživatelé v tomto fóru: Brandwatch/Magpie [Bot], CommonCrawl [Bot] a žádný návštěvník.