Wireless idő szinkronizáló rendszer jelei alapján a GLONASS navigációs műholdak és a GPS
Sok elektronikus eszközök igényelnek forrás pontos időt. Az egyik szokásos lehetőségeket - használni, mint egy eleme az időzítés kvarcrezonátor és a pontozási időt ASIC vagy a szervezet által az időzítés. Amikor ezt a módszert a minőségi kvarc lehet elérni pontossága körülbelül 8,2 másodperc naponta [1].
Azokban a rendszerekben, felügyelet nélkül visszahúzódási időt napi 8 másodperc vezet hibát 48 perc. évente, ami a legtöbb esetben elfogadhatatlan. Az idő szinkronizáló jelek a műholdas navigációs rendszerek, lehetséges, hogy biztosítsa az adatok pontosságát a belső óra nem rosszabb, mint tíz ns bármilyen időintervallumban. a pontos idő továbbítja a jeleket mindkét aktuális dátumot műhold konstelláció - GLONASS és a GPS. A legtöbb vevők 1PPS jelkimenet, ahol minden második kap rövid impulzus szinkronizált skálán Universal koordinált idő (UTC). Annak ellenére, hogy a pontos időt képes előállítani olyan GPS-vevő, vannak speciális megoldásokat, amelyek a nagyobb pontosság és figyelni, hogy pontosan időben szinkronizálási feladatot.
Intelligens GPS-antenna Trimble Acutime arany
Ábra. 1. GPS-vevő Acutime arany
Acutime Gold egy kompakt kész GPS-vevő (ábra. 1) szerelhető az oszlop és képes pontosan adagolja impulzusok időzítése és az aktuális időt. Acutime arany vevő konfigurált vízálló UV-védett ház és működhet a Ipari hőmérséklet -40 ... + 85 ° C-on Acutime Arany tartalmaz szabadalmaztatott GPS-jelfeldolgozó algoritmusok Trimble tökéletes megoldás a problémáira időzítési és szinkronizációs, beleértve adatátviteli rendszerek. Ez lehetővé teszi, hogy hozzon létre egy olcsó független megoldás idõszinkronizálás alkalmazások, mint a mérőműszerek csővezetékek, számítógépes hálózatok, televíziós és rádiós műsorszórás, a mobilhálózatok. Acutime Arany rendelkezik egy RS-422 interfész, amely ideális a hosszú sorokat, amelyek elkerülhetetlenek, ha telepíti a vevő a tetőn a magas épületek, vagy kommunikációs tornyok. A vevő egy speciális parancs, amely lehetővé teszi, hogy kompenzálja a késleltetési egy hosszú kábelt, amely lehet akár 500 m.
Plug-Trimble Felbontás SMT 66266-00
Ábra. 2. GPS-modul Felbontás SMT 66266-00
Háztartási GLONASS vevő GEOS-1M
Ábra. 3. GLONASS vevő GEOS-1M: a) megjelenése a modul; b) áramkör
GLONASS vevő GEOS-1M (ábra. 3) úgy van konfigurálva, mint egy modult SMD-szerelhető. Úgy tervezték, hogy kiszámítja az aktuális helyzetét és sebességét egy tárgy valós időben, és megalakult a második időbélyeg. készülék működésének alapja a párhuzamos fogadása és feldolgozása 24-gyűrűs csatornák a mérési jelek a GLONASS navigációs műholdas frekvenciasávon belül L1 (PT) kód és a GPS L1 jelentése a (C / A-kód). GEOS-1M egyidejűleg működhet a jelek mind GLONASS és GPS Navstar. Ez egy további előnyt biztosít a városi környezetben, ahol része a horizonton van lezárva magas épületek. Különösen az ideiglenes alkalmazás módban rögzített koordinátákat, ha az információ a helyet az antenna be vannak vezetve a vevő részeként inicializálási adatok. A vevő generál pillanatnyi időbélyeg szinkronizáció hiba (ha a megbízhatósági szint 0,997) a GPS-időskálán, GLONASS, UTC, UTC (SU) nem több, mint 150 ns. Második időbélyeg képviseli az impulzus érkező rámpa 1 másodpercenként, programozható időtartama 10 ms és 2 ms. Ahhoz, hogy kompenzálják a jel terjedési ideje a kábelt a lehetőséget, hogy váltani az időbélyeg rögzített időn belül ± 1 ms.
Ha korlátozzuk magunkat 1-2 másodpercig, hogy az idő egyaránt használhatja a legolcsóbb GPS-modul, kiadó egy szabványos NMEA protokollt. Az idő értéke jelen üzenetek RMC, GGA, GLL. Ezek az üzenetek általában ki másodpercenként, és tartalmaznia idő CHCHMMCC méret:
$ GPRMC, 191334,00, A, 5540,3649, N, 03.734,3873, E, 000,10735, 207.5,151209. A * 5D $ GPGLL, 5543,50718, N, 03.739,16394, E, 071.650,00, A, A * 67 $ GPGGA, 105845.00,5540.37072, N, 03.734,38519, E, 1,05,1.89, 00234, M, 014, M ,, * 64
Ezúttal azonban tárgya tehát az a tény, rögzítő koordinátákat, és nem a kibocsátás időpontjában az aktuális üzenetet. Ezért használja ebben az időben, a pontosság nem olyan magas, mint amikor a PPS jelet. Ellentétben rögzítés koordináták amikor „látni” legalább négy műhold, GPS-vevő kiadhat az aktuális időt akkor is, ha jel fogadására egy műholdról. Ennek köszönhetően jelentősen csökkenti a láthatóság követelményeinek az ég, vagy a minősége az antennát. Következő fogunk beszélni konkrétan erről a módszerről, az idő beállítását - formájában a megfelelő mezőbe az RMC üzenetet.
Fejlődéséről az elem bázis vezetett jelentős javulást a műszaki paraméterekben, a GPS-modul (méret, érzékenység, fogyasztás), és csökkenti a költségeket. Ez lehetővé teszi, hogy használja őket, mint egy pontos időforrást olyan alkalmazásokban, ahol korábban a GPS használata, a technológia nem volt lehetséges gazdasági okokból. Ma, a költségek alkatrészek létrehozására idő szinkronizáló modul nem haladja meg a $ 20-30. Amikor sok előnye van a GPS technológia van egy jelentős hátránya - ez rossz, vagy nem működik beltérben. Akkor kap egy jelet egy ablak, vagy akár a szoba, de egyik sem a gyártók nem kínálnak GPS-megoldások, működik bárhol a szobában. Az alapvető pont teljesítményét GPS-vevő az épületekben levő nagy ablakok vagy egyéb műholdas utak. E korlátozás kiküszöbölése érdekében, akkor, ha össze GPS-modul a vezeték nélküli adatátvitel technológiák, mint a ZigBee, Bluetooth. Ebben az esetben, akkor tegye vissza a GPS-modul az optimális helyet a recepció, és a pontos időt, hogy továbbítja az éteren keresztül. Sőt, mindkét része a rendszerben (pl. E. adó és vevő) el lehet végezni egy teljesen autonóm eszközök megkövetelik szolgáltatást csak egyszer több éve, hogy cserélje ki az akkumulátort (4.).
Ábra. 4. Blokkséma idő szinkronizáló rendszer egy vezeték nélküli csatornán
Az adó és a vevő lehet a legtöbb időt alvó üzemmódban, szinkron „ébredés”, hogy egy következetes rövid ideig (néhány több tíz másodperc) intervallum egy kommunikációs esemény. Két kommunikációs kapcsolatok, amelyek pontosan szinkronizálni a készülék belső órája át óráig vagy akár hetekig - ez idő alatt ellentmondás kvarcoszcillátorok nem lesz jelentős. Maximális teljesítményfelvétel akkor jelentkezik, amikor a GPS-modul, de az idő nem haladja meg az egy vagy két percig, áramfelvétel 30-50 mA (attól függően, hogy milyen típusú GPS-modul). áramfelvétel készenléti üzemmódra, amikor a valós idejű órát modern mikrokontroller egy pár microamps. Elemhasználattal maximális kapacitása (10x A / h) lehet adni a autonóm üzemelésre, 5-10 év.
időszinkronizáló rendszer modulokkal XBee
Táblázat. Paraméterei idő szinkronizálás alapuló rendszer modulok XBee
Megjegyzés: * - a számított értéket, ha alkáli elem (alkáli).
Ennek tesztelésére a gondolat, 2 idő szinkronizálás prototípus rendszer épült alapján a GPS-jelek. Az első rendszer (lásd. Táblázat) végrehajtása alapján XBee modulok [2], működő 2400 MHz-es.
Ábra. 5. Az adó rendszer
Az adó rendszer (5.) Elfogadja NMEA-üzenetek, kivonatok az idő értéke $ GPRMC és továbbítja azt egy ZigBee hálózaton sugárzott üzenet, amely megkapja az összes hálózati csomópont. Az adó nem tartalmaz ellenőrzések kivéve a bekapcsoló gombot. Beépített ZigBee modul működik az irányítás AT-parancsok (transzparens mód) beállításai „alapértelmezett» (PAN ID = 234). A hátsó oldalán a ház két SMA-csatlakozóval külső antenna (GPS és 2400 MHz-es). GPS-antennát kell elhelyezni oly módon, hogy biztosítsa a maximális láthatóság a szabad ég alatt. A LED jelzi a tevékenység a beágyazott mikrokontroller és a jelenlegi állapota ZigBee-modul (csatlakoztatott pin 15 «társult»).
Ábra. 6. A vevő alapul XBee-modul
A vevő megkapja a broadcast csomag, a ZigBee hálózat osztja érték és megjeleníti azt az LCD-képernyőn (6.). Beépített XBee-API modul működik a módban a normál működés kell tartozniuk az ugyanazon a hálózaton a vevő (egységes hálózati azonosító). Kézhezvételét követően minden egyes csomag beépített mikrokontrollerrel lekérdezi a jelerősséget paraméter, és megjeleníti ezt az értéket grafikus skála és digitális formában (dBm). A vevő egy belső óra, amely lehet szinkronizálni az időt érték lesz elküldve az adótól. A jobb felső sarokban mutatja az időt a saját óráját (Moszkva nyáron). Szánj időt a GPS-vevő jelenik meg a jobb alsó sarokban az LCD (UTC idő). Az első karosszéria egy zöld gombot manuálisan szinkronizálni a belső óra és a LED kijelző modul ZigBee-állam.
A rendszer azt mutatja, a teljes teljesítmény teszt ötleteket. Használata révén kész XBee modulok könnyen megvalósítható egy ilyen rendszer. A teremtés, a prototípus nem vette több, mint 2 hét. Hogy szélesítse a vevő és az adó lehet helyezni dolnitelnye ZigBee-útválasztók továbbítani fogja az üzeneteket. Azonban meg kell jegyezni, hogy a relé késleltetési idő növekszik, és a legtöbb aggodalomra okot adó, nem lehet figyelembe venni. Ezért, hogy javítsa a pontosság és egyéb műszaki és gazdasági paramétereit a rendszert fejlesztettek másik prototípus.
idő szinkronizálás a rádiókapcsolat 433 MHz
Ábra. 7. Az adó modul alapján 433 MHz
A költségek csökkentése és végrehajtása a rendszer prototípusát fejlesztették ki az alvó üzemmódba, ahol a rádiót használt olcsó Teleconrolli modulok 433 MHz. Egy prototípus adó (7.) Mindig alvó üzemmódban, beleértve a GPS-modul naponta egyszer szinkronizálni a belső óráját. A munka időtartama a GPS-modul csak 90 másodperc. Ez idő alatt 95% -ában nem kapja meg a műholdas jel még 50% az ég láthatóságát. Time Transmission egy rádiócsatornát is végezhető, ha naponta egy előre meghatározott időben. Az adó 5 küldi radiopaketov tartalmazó aktuális időt a legközelebbi második. A csomagok elején másodpercenként 5 másodperces időközönként. Ha a vevő (8.) Hajtja az elektromos hálózatról, akkor tartható az egy aktív véglegesen. Ha az akkumulátort a vevő képesnek kell lennie arra, hogy aludni a folyamatos belső óráját. Inclusion csak akkor következik alatt egy kommunikációs esemény - naponta egyszer, amihez szinkronizáció az adó és fogadó csomópont. Ez azonban nem okoz semmilyen problémát, t. Hogy. Mindkét elem rendszeresen információt kapni a pontos időt. Ennek kompenzálására eltérések órán keresztül a nap a vevő bevételt aktív üzemmódban 5 másodpercig kezdeni egy kommunikációs és tárolni ebben az állapotban 15 másodpercig. Ahhoz, hogy csökkentse a költségeit az adó olyan passzív kerámia antenna, rádió protokoll megvalósított programnak a kontroll mikrokontroller. Ha a vevő valamilyen okból kiment szinkronizálási módot, majd a várható beszélgetés nem fog az idő értékét. Ha a várt csomag nem 5 egymást követő zárványok, a vevő kell végeznie a szinkronizálást ciklusban, amelynek meg kell lefordítani folyamatos vételi mód, legalább egy nap. Az óra ciklus áramkör fogyaszt jelentős folyó (
9 mA), jelentősen csökkentve az akkumulátor élettartamát. Kézi szinkronizálás a vevő elegendő, hogy kapcsolja ki, majd ismét 5 másodpercig egy kommunikációs esemény. A belső LCD kijelző a helyi időt (alapján számított a kapott UTC-idő) és a kiegészítő szolgáltatási információ (9.).
Ábra. 8. A vevő modul alapján 433 MHz
Ábra. 9. Display megkapta az információkat
következtetés
A műholdas konstelláció jelek GLONASS és GPS pontos időt technikailag nehéz és gazdaságilag megvalósítható többféle alkalmazáshoz - a street óra előtt AMR rendszerekben. Technikai korlátok kapcsolódó vételét a műholdas jel lehet kerülni a vezeték nélküli adatátviteli technológiák sávokban. A rádió használata lehetővé teszi azt is, hogy szervezzen egy szimultán idő szinkronizálása több eszköz a hálózaton. Modern kis teljesítményű elektronikus komponensek lehetővé teszi, hogy végre egy önálló vezeték nélküli idő szinkronizáló rendszer egy menetideje akár 5-10 év.
irodalom
További cikkek ebben a témában:
Ha bármilyen pontatlanságot a cikk (hiányzó képeket, táblázatokat, téves információt, stb), kérjük ossza meg velünk. Kérjük, adjon meg egy linket az oldalra, és a probléma leírását.