Российский производитель
ГНСС - оборудования
ГНСС - оборудования
Шкалы времени в ГНСС: TGPS, BDT, GST и системное время ГЛОНАСС
Основная задача спутниковой навигации по определению координат заключается в решении обратной пространственной засечки, где за исходные пункты принимаются спутники, а определяемый – на поверхности земли. Координаты спутников передаются на ГНСС-приемник в навигационном сообщении в виде эфемерид, а расстояние до спутников мы измеряем по времени прохождения сигнала. Но вместе с тем спутники находятся в постоянном движении, поэтому координаты и расстояния обязательно должны быть привязаны к одному моменту времени.
Для привязки навигационных сигналов к шкале времени все спутники оснащены атомным стандартом часов. На данный момент атомная временная шкала является самой точной в мире.
Для привязки навигационных сигналов к шкале времени все спутники оснащены атомным стандартом часов. На данный момент атомная временная шкала является самой точной в мире.
TAI - Temps Atomique International - Атомное время - 1 атомная секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения атома Цезия-133 и является единицей международной системы СИ. Начало отсчета системы атомного времени - 1 января 1958 в 00:00 ч.
Ранее существовало время GMT - Greenwich Mean Time - Среднее время по Гринвичу, которое было привязано к астрономическим явлениям (смена дня и ночи), но было недостаточно точным.
Чтобы связать GMT и TAI было введено время UTC – Coordinated Universal Time - Всемирное координированное время, которое основывается на атомном стандарте, но привязано к вращению Земли через дискретное прибавление или вычитание 1с.
Ранее существовало время GMT - Greenwich Mean Time - Среднее время по Гринвичу, которое было привязано к астрономическим явлениям (смена дня и ночи), но было недостаточно точным.
Чтобы связать GMT и TAI было введено время UTC – Coordinated Universal Time - Всемирное координированное время, которое основывается на атомном стандарте, но привязано к вращению Земли через дискретное прибавление или вычитание 1с.
Стабильность атомных часов порядка 10^-14, а значит погрешность в 1 секунду будет достигнута только спустя миллионы лет.
Однако установка атомных часов в приемник пользователя невозможна из-за их невероятной дороговизны. Поэтому в ГНСС-приемниках используется кварцевый генератор, стабильность которого составляет 10^-7, а погрешность 3-5 с в год. Таким образом шкала времени ГНСС-приемника гораздо менее точная. Чтобы это компенсировать в сервисных сообщениях спутниковых сигналов передаются параметры временнОго полинома, которые используются для привязки шкалы времени приемника к шкале спутниковой системы с точностью 20нс (в приемниках геодезического класса).
Однако установка атомных часов в приемник пользователя невозможна из-за их невероятной дороговизны. Поэтому в ГНСС-приемниках используется кварцевый генератор, стабильность которого составляет 10^-7, а погрешность 3-5 с в год. Таким образом шкала времени ГНСС-приемника гораздо менее точная. Чтобы это компенсировать в сервисных сообщениях спутниковых сигналов передаются параметры временнОго полинома, которые используются для привязки шкалы времени приемника к шкале спутниковой системы с точностью 20нс (в приемниках геодезического класса).
Каждая ГНСС работает в собственной шкале времени, основанной на национальном атомном стандарте. Причем шкалы времени всех спутников системы синхронизируются наземным пунктом управления. Однако каждая ГНСС так или иначе связана с UTC и друг с другом, а величина смещения шкал передается в навигационном сообщении.
Так как первой развернутой на орбите ГНСС была GPS (NAVSTAR), то и первой ГНСС шкалой времени стала GPS Time (TGPS), которая сейчас отличается от UTC на 18с. Эта величина называется leap second. Эпоха в шкале времени GPS определяется номером недели (GPS Week) и номером секунды в неделе. Начало отсчета этой шкалы приходится на ночь с субботы на воскресенье 6 января 1980 г. в 00:00 ч (UTC). Каждая новая неделя также начинается в ночь с субботы на воскресенье. Номер GPS недели передается в навигационном сообщении в 10-битном поле, по этой причине по прошествии 1024 недель счетчик обнуляется. Этот эффект назван GPS week number rollover и происходит каждые 19,7 лет. Первый сброс недели произошел 21 августа 1999г, второй – 6 апреля 2019г.
ГНСС Galileo и BeiDou имеют такой же принцип счета шкалы времени – номер недели и секунд.
Galileo System Time – GST –выполняет коррекцию относительно международной атомной шкалы времени. Началом отсчета шкалы считается 00:00 ч 22 августа 1999г (первый сброс номера недели GPS). Максимальное количество недель в GST равно 4096, а значит первый сброс номера недели произойдет только через 78 лет с начала отсчета системы.
Beidou System Time – BDT – основана на китайском универсальном глобальном времени, которое поддерживается национальным атомным стандартом времени. Начало отсчета шкалы BDT 00:00 ч 1 января 2006 (UTC). Ближайший сброс номера недели BeiDou произойдет спустя 160 лет с начала отсчета шкалы.
Шкала времени ГЛОНАСС в отличие от остальных систем основана на UTC SU. Поэтому в ней нет номера недели и номера секунды в неделе, а также не происходит сброс счетчика недель (rollover). Здесь используется стандартная дата и часы/минуты/секунды. Коррекция системного времени ГЛОНАСС происходит в тот же момент, что и плановая коррекция UTC.
Так как первой развернутой на орбите ГНСС была GPS (NAVSTAR), то и первой ГНСС шкалой времени стала GPS Time (TGPS), которая сейчас отличается от UTC на 18с. Эта величина называется leap second. Эпоха в шкале времени GPS определяется номером недели (GPS Week) и номером секунды в неделе. Начало отсчета этой шкалы приходится на ночь с субботы на воскресенье 6 января 1980 г. в 00:00 ч (UTC). Каждая новая неделя также начинается в ночь с субботы на воскресенье. Номер GPS недели передается в навигационном сообщении в 10-битном поле, по этой причине по прошествии 1024 недель счетчик обнуляется. Этот эффект назван GPS week number rollover и происходит каждые 19,7 лет. Первый сброс недели произошел 21 августа 1999г, второй – 6 апреля 2019г.
ГНСС Galileo и BeiDou имеют такой же принцип счета шкалы времени – номер недели и секунд.
Galileo System Time – GST –выполняет коррекцию относительно международной атомной шкалы времени. Началом отсчета шкалы считается 00:00 ч 22 августа 1999г (первый сброс номера недели GPS). Максимальное количество недель в GST равно 4096, а значит первый сброс номера недели произойдет только через 78 лет с начала отсчета системы.
Beidou System Time – BDT – основана на китайском универсальном глобальном времени, которое поддерживается национальным атомным стандартом времени. Начало отсчета шкалы BDT 00:00 ч 1 января 2006 (UTC). Ближайший сброс номера недели BeiDou произойдет спустя 160 лет с начала отсчета шкалы.
Шкала времени ГЛОНАСС в отличие от остальных систем основана на UTC SU. Поэтому в ней нет номера недели и номера секунды в неделе, а также не происходит сброс счетчика недель (rollover). Здесь используется стандартная дата и часы/минуты/секунды. Коррекция системного времени ГЛОНАСС происходит в тот же момент, что и плановая коррекция UTC.
В спутниковой навигации величиной leap second принято называть разницу между TGPS и UTC SU, то есть разницу между шкалами времени GPS и ГЛОНАСС.
Итак, на что нам, как пользователям, необходимо обратить особое внимание:
- старые GPS/ГЛОНАСС приемники, не способные принять leap second в навигационном сообщении, не будут принимать сигналы ГЛОНАСС;
- если программное обеспечение для пост-обработки использует некорректное значение leap second и не способно принять его из RINEX файла или ручным вводом, то пост-обработка по ГЛОНАСС производиться не будет;
- на данный момент существует очень мало приемников, способных работать со шкалой времени отличной от GPS. Например, для получения навигационного решения только по ГЛОНАСС. Основная масса приемников основана на TGPS и без достаточного количества спутников GPS не сможет найти решение навигационной задачи;
- помните про leap second если сравниваете координаты, полученные из сообщений, привязанных к TGPS (например, BESTPOS) и UTC (например, GPGGA).
- старые GPS/ГЛОНАСС приемники, не способные принять leap second в навигационном сообщении, не будут принимать сигналы ГЛОНАСС;
- если программное обеспечение для пост-обработки использует некорректное значение leap second и не способно принять его из RINEX файла или ручным вводом, то пост-обработка по ГЛОНАСС производиться не будет;
- на данный момент существует очень мало приемников, способных работать со шкалой времени отличной от GPS. Например, для получения навигационного решения только по ГЛОНАСС. Основная масса приемников основана на TGPS и без достаточного количества спутников GPS не сможет найти решение навигационной задачи;
- помните про leap second если сравниваете координаты, полученные из сообщений, привязанных к TGPS (например, BESTPOS) и UTC (например, GPGGA).
Вам понравилась статья?