GPS

• Kurt Bindl :

Vier, je zwei von zwei verschiedenen Typen.

Da bin ich nicht sicher.

Die Satelliten kennen ihre eigenen Orbit-Daten und können mit der Zeit von den Atomuhren an Bord berechnen, wo sie sind. Die Atomuhren sind aber über längere Zeit zu wenig genau, und die Orbits verändern sich. Die Orbits der Satelliten und deren Zeit werden von diversen Monitor-Stationen auf der Erde gemessen; ein- oder zweimal pro Tag schickt die Kontrollstation Korrekturen zu jedem Satellit. Dazwischen funktioniert er autonom.

- Andi

Ja das ist richtig, aber die Sendefrequenzen haben noch einen Gruppen Offset damit die älteren Empfänger sie schneller tracken können und dann ergibt das ganze eine Menge an Dopplershift bei der Geschwindigkeit wie sie fliegen.

Da die Frequenzen aber eben von der eigenen Bordzeit abgeleitet werden, kann auch heute, wenn es jemand unbedingt will, aus den Zeitmarken, den Banhdaten der vorgesehen und der gemessenen Frequenz die Position bestimmen und das dann nur mit einem Satelliten. Wird natürlich sehr ungenau für heutige Verhältnise und gegenwärtig kenne ich keine wirkliche Anwendung für so was in der Praxis.

Gruppen

Danke für die Infos, in der Zwischenzeit hab ich etwas rumgestöbert. Was mich momentan interessiert: besteht ein fester Zusammenhang zwischen der Oszillatorfrequenz (den Uhren) und den Bahnkoordinaten sowie der Systemzeit die gefunkt werden. Eigentlich sollte doch eine Zählung stattfinden, eine Zählung der Oszillatortakte. Und daraus, durch ein festes, immer gleiches Teilerverhältnis die Uhrzeit und der SAT-Aufenthalt bestimmt werden. Wenn etwas nicht mehr stimmt, dann wird die Oszillatorfrequenz nachgeregelt. Ev. die Grundkoordinaten angepasst und die Uhrzeit neu gestellt. Dann aber sollte das feste Teilerverhältnis wieder aktiv sein. Seh ich da etwas falsch oder besteht ein solcher Zusammenhang?

Kurt

Die Oszillatorfrequenz wird mit hohem Aufwand stabil gehalten. Sie beruht auf physikalischen Prinzipien und kann nicht ohne weiteres nachgeregelt werden. Nachregeln k=F6nnte man auch nur, wenn man eine Referenz h=E4tte, die noch genauer w=E4re. Die Bahndaten (Ephemeriden) werden von Bodenstationen gemessen und regelm=E4=DFig zum Satelliten hochgeladen, der sie dann zum GPS Empf=E4nger runterschickt. Die Bahndaten k=F6nnen nur f=FCr wenige Tage hinreichend genau vorhergesagt werden. Ohne das regelm=E4=DFige Update vom Boden w=E4re GPS nach ein oder zwei Wochen nicht mehr zu gebrauchen.

Die Uhr in den Satelliten wird nie neu gestellt. Es gibt nur wenige Uhren, die genauer sind als die in den GPS Satelliten (NIST, PTB, ...). Nicht einmal die Schaltsekunden werden eingef=FCgt, weshalb die GPS Uhrzeit auch inzwischen um einige Sekunden von UTC abweicht. Die Uhr ist =FCbrigens auch die Zeitbasis f=FCr die Sendefrequenz. Alls GPS Satelliten senden auf der gleichen Frequenz mit jeweils einem eigenen Pseudo Random Code.

Michael

Kennt jemand die Anleitung, den spread spectrum Empfänger für GPS mit Standardbauteilen, HF-Transistoren, TTL und CMOS, aufzubauen? Nur so eine eingescannte Schmierzettelsammlung, aber irre lehrreich, wenn man wissen will, wie spread spectrum allgemein und GPS im Besonderen funktionieren! Muß mal sehen, ob ich den link noch habe...

Ralph.

War da nicht mal was in den UKW-Berichten? Oder war das für GLONASS?

Jorgen dj0ud

Ja, da war mal ein Artikel =FCber einen 1-Kanal GPS Empf=E4nger in den UKW-Berichten. Das war vor sch=E4tzungsweise knapp 10 Jahren. Glonass verwendet m.W. unterschiedliche Tr=E4gerfrequenzen f=FCr die einzelnen Satelliten, nicht CDMA. Spread Spectrum ist vom Prinzip her eigentlich recht einfach. GPS verwendet BPSK, also nur 0=B0 und 180=B0 Phasenverschiebung. Trickreich und nicht ganz trivial ist das Einsynchronisieren im Empf=E4nger. Google bringt da eine Menge L=F6sungsans=E4tze. Eine nette Site ist auch

Ein GPS Empf=E4nger besteht im wesentlichen aus einem klassischen HF Frontend (1.575 GHz, Verst=E4rker, Filter, Mischer) und anschlie=DFender Signalverarbeitung (normalerweise mit 4 oder 16 MHz ZF Eingang). Die Signalverarbeitung sollte man in einem FPGA machen. Mit diskreter Logik bricht man sich die Finger :-)

Michael, DK8PP

Ja, aber wann der Anfang des Telegramms anfängt bezogen auf UTC wird doch schon mitgeteilt so viel ich mich errinern kann. Sonst wären auch die Differenzen dann unbrauchbar. Eine Zeitkorrektur zu einer gemeinsamen Zeitbasis ist in den Msg dabei, nur bin ich nun nicht ganz sicher ob es zu der irdischen UTC oder einer anderen Bezugszeit gemeint ist. Ich meine die Dinge bewegen sich ja, da geht die Zeit ja sowieso etwas daneben wenn es mit auf der plazierten Zeitreferenz zu vergleichen wäre.

UKW-Berichte 2/93

Die Hardware ist im Prinzip für Glonass & GPS gleich. Für Glonass braucht man eben für jeden Kanal einen extra LocalOscillator & Mischer. Das treibt nicht zuletzt den Stromverbrauch hoch.

Ich habe das schon mal vor ein paar Jahren mit einem Plessey 2020 Chip Set gemacht. Ich glaube nicht, dass den noch gibt. Die Hardware ist eher harmlos. Das Problem sind die Programme die zwischen den Rohdaten und verwertbaren Ergebnissen stehen. Der Verifikationsaufwand ist enorm, weil das ganze Verfahren von kleinen Differenzen großer Zahlen lebt und etwas falsche Werte nicht unbedingt auffällig sind.(Korrekturfaktor an der Änderung des Trimm-Wertes...) Auch die Relativistik geht voll mit ein. 10 MHz hier auf dem Tisch sind nicht 10 MHz dort oben weil wir hier tiefer im Schwerkrafttrichter der Erde sitzen. Mit der Softwareseite hatte ich gottseidank nix zu tun. Ich würde das nicht freiwillig machen.

Gerhard

der

Zum Nachregeln braucht man eigentlich keine Referenz an Board, es reicht wenn einfach hochgeschickt wird um wieviel %%% der Oszillator sich ändern soll. Die Rückmeldung zeigt dann obs schon passt. Also ein Regelkreis.

So ganz einfach geht das nicht. ich glaub die Stats erzeugen die Daten selbst. Dazu brauchen sie ja die geneue "Uhr". Hochgeschickt werden, so mein ich gelesen zu haben, nur Korrekturdaten. Möglicherweise nur +/- Werte die dann -eingebaut- werden. So kann auch die interne Uhr richtiggestellt werden ohne sie auf Absolut zu haben.

Wenn die Uhr, also der Uhroszillator, die Sendefrequenz bestimmt, dann muss dieser genau so schwingen als wenn er auf der Erde stehen würde. Das heisst: per Vergleichszeitraum müssen oben genau so viel Oszillatortakte abgelaufen sein wie bei einer auf der Erde stehenden Uhr. Es kann keinen Unterschied geben denn sonst würde die Uhrzeit wegrennen.

Kurt

Kurt Bindl schrieb:

Nat=FCrlich gibt es einen Unterschied da "dort oben" auf Grund der Relativit=E4tstheorie die Zeit anders l=E4uft als am Boden. Da aber die Gr=F6ssen Geschwindigkeit und Schwerkraft am Ort des Satelliten bekannt sind, kann man diese Abweichungen herausrechnen. Gruss Harald PS: Falls sich einer etwas mehr mit der Messung der Zeit besch=E4ftigen will und in der N=E4he von Braunschweig wohnt, sollte er sich mal mit folgendem Link besch=E4ftigen:

Das würd mich interessieren. Wie wird das gemacht, werden da die Sendedaten an eine andersschwingende Uhr angepasst?

Kurt

Muss man aber. Die Oszillatorfrequenz der Atomuhren an Bord (üblicherweise sind sowohl Quarz- wie auch Rubidum- und Cäsiumuhren dabei) ist eine andere als die auf dem Erdboden. Das liegt an diversen relativistischen Effekten, etwa der Geschwindigkeit des Satelliten und an der verminderten Erdgravitation auf Orbithöhe. Dazu kommen kleinere bis Dato unbekannte Effekte. Die Frequenz muss also auf "erdniveau" geändert werden und die letzten unerklärlichen Unterschiede müssen auch irgendwie weggetrimmt werden. In groben Stufen geschieht das "digital" mit Umschalten des Teilverhältnisses in den Frequenzgeneratoren. Die Feinjustage erfolg mit Magnetfeld- trimmung der Atomuhr. Die genaueren Referenzen stehen dabei auf der Erde.

Eben.

Wie gesagt, der Gang der Uhren an Bord muss so oder so justiert werden. Google mal nach "initial results of the navstar gps nts-2 satellite". Damals gab es noch kurze, knappe, konzentrierte und mit Schreibmaschine geschriebene Berichte.

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mfg Rolf Bombach