Шкалы времени (ОП СРНС, лекция) - История изменений

Korogodin: /* Практика первого года */

2013-10-04T13:39:38Z

‎Практика первого года

Korogodin: /* Практика первого года */

2013-10-04T13:37:15Z

‎Практика первого года

Korogodin: /* Практика первого года */

2013-10-04T13:26:29Z

‎Практика первого года

Korogodin: /* Ссылки */

2013-10-04T13:03:29Z

‎Ссылки

Korogodin: /* Системная шкала времени, бортовая шкала времени */

2013-10-04T09:32:32Z

‎Системная шкала времени, бортовая шкала времени

Korogodin: /* Современные аппроксимации среднего солнечного времени */

2013-10-04T09:24:46Z

‎Современные аппроксимации среднего солнечного времени

Korogodin: /* Современные аппроксимации среднего солнечного времени */

2013-10-04T09:22:40Z

‎Современные аппроксимации среднего солнечного времени

Korogodin: /* Современные аппроксимации среднего солнечного времени */

2013-10-04T08:25:25Z

‎Современные аппроксимации среднего солнечного времени

Korogodin: /* Атомное время */

2013-10-04T08:19:45Z

‎Атомное время

Korogodin: /* Астрономическое время */

2013-10-04T08:19:26Z

‎Астрономическое время

@@ Строка 150: / Строка 150: @@
 Хранитель СШВ - подсистема контроля и управления. На спутниках используется атомный стандарт, но он всё равно уходит. Одна из функций подсистемы контроля и управления - оценивать этот уход и закладывать поправки в навигационное сообщение. Важный момент - шкала борта не дергается, просто закладываются поправки в сообщение.
 У потребителя, как правило, дешевый кварцевый осциллятор. В основном встречаются двух типов - TCXO и OCXO. Приемник может иметь разную степень синхронизации с СШВ. Если он не принимает сигналы спутников, то точность его часов определяется уходом от прошлого сеанса связи. Если он видит несколько сигналов, но не решается, то по информации, заложенной в сигнал, может определиться с точностью в несколько мс (каждый сигнал - шкала времени одного борта). Если полноценно решается, то определяет не только координаты, но и точную поправку к своим часам. В итоге точность - порядка десятков наносекунд.
 Диаграмма обмена с хостом: pps, TX, RX. Сообщения NMEA.

← Предыдущая		Версия 13:37, 4 октября 2013
Строка 148:		Строка 148:

	Системная шкала в NAVSTAR GPS - GPS Time. Привязана к UTC 5 января 1980 года, с тех пор leap seconds они не учитывают. Основные единицы измерения - GPS Week, TimeOfWeek. Шкала непрерывная. Аналогичные используются в Galileo и COMPASS. Упрощается устройство аппаратуры, а необходимые поправки вносятся при выдаче пользователю.		Системная шкала в NAVSTAR GPS - GPS Time. Привязана к UTC 5 января 1980 года, с тех пор leap seconds они не учитывают. Основные единицы измерения - GPS Week, TimeOfWeek. Шкала непрерывная. Аналогичные используются в Galileo и COMPASS. Упрощается устройство аппаратуры, а необходимые поправки вносятся при выдаче пользователю.
		+
		+	Хранитель СШВ - подсистема контроля и управления. На спутниках используется атомный стандарт, но он всё равно уходит. Одна из функций подсистемы контроля и управления - оценивать этот уход и закладывать поправки в навигационное сообщение. Важный момент - шкала борта не дергается, просто закладываются поправки в сообщение.
		+
		+	У потребителя, как правило, дешевый кварцевый осциллятор. В основном встречаются двух типов - TCXO и OCXO. Приемник может иметь разную степень синхронизации с СШВ. Если он не принимает сигналы спутников, то точность его часов определяется уходом от прошлого сеанса связи. Если он видит несколько сигналов, но не решается, то по информации, заложенной в сигнал, может определиться с точностью в несколько мс (каждый сигнал - шкала времени одного борта). Если полноценно решается, то определяет не только координаты, но и точную поправку к своим часам. В итоге точность - порядка десятков наносекунд.
		+
		+	Диаграмма обмена с хостом: pps, TX, RX. Сообщения NMEA.

@@ Строка 119: / Строка 119: @@
 Идеальные абсолютные часы нам не создать, но как и всегда, есть эталон. Сейчас в качестве эталона времени системе СИ выступает атом цезия. Рассказ про устройство атомных стандартов.
-Атомное время TAI, его график время-время (т.к. абсолютное время относительно, то возможно множество параллельных переносов). У него есть свойство равномерности и непрерывности. Но оно не привязано к физическим явлениям, не синхронизируется с календарем. А человек живет от рассвета до заката.
+Атомное время TAI (Temps Atomique International), его график время-время (т.к. абсолютное время относительно, то возможно множество параллельных переносов). У него есть свойство равномерности и непрерывности. Но оно не привязано к физическим явлениям, не синхронизируется с календарем. А человек живет от рассвета до заката.
 Астрономические шкалы времени возникли раньше, именно они и ввели понятие секунды, переопределенное на современный манер. В астрономических системах солнце и прочие светила, их положение относительно Земли, и являются событиями, определяющими время.
@@ Строка 131: / Строка 131: @@
 Всё замечательно, этим временем и пользовались долгие годы, вот только точности измерений времени по Солнцу (кстати вопрос - а какая была точность?) уже не доставало. Более точно можно измерить ориентацию относительно квазаров, звезд и т.д., а затем ручками, на основании моделей, пересчитать в GMT. Так появляются UT0 (без учета движения полюсов) и UT1 (с учетом движения полюсов). Полноценное уже всемирное время, не привязано к измерениям именно в Британии.
-Но эти шкалы времени все равно неравномерны по сравнению с TAI. Выход - совместить TAI и UT1. К TAI прибавлять целое число секунд, пока не получим разницу по модулю меньше 1 с. Так получается UTC. График время-время. Leap seconds. График расхождения UTC и UT1.
+Но эти шкалы времени все равно неравномерны по сравнению с TAI. Выход - совместить TAI и UT1. К TAI прибавлять целое число секунд, пока не получим разницу по модулю меньше 1 с. Так получается UTC. График время-время. Leap seconds. График расхождения UTC и UT1. Полученная шкала относительно равномерна, но не обладает свойством непрерывности.

← Предыдущая		Версия 13:03, 4 октября 2013
Строка 107:		Строка 107:
	== Ссылки ==		== Ссылки ==
	<references/>		<references/>
		+
		+	== Практика первого года ==
		+
		+	Занятие начал с простой задачи: определить модуль вектора скорости своего тела в ECEF, ECI, ENU. Решалась коллективным разумом. Ответ - около 0, 1000 км/ч, 0.
		+
		+	Понятие события. Время как последовательность, счетчик событий.
		+	Эпоха и интервал (забыл в этом году).
		+
		+	Понятие абсолютного времени Ньютона, как параметр физических моделей. О его относительности.
		+
		+	Идеальные абсолютные часы нам не создать, но как и всегда, есть эталон. Сейчас в качестве эталона времени системе СИ выступает атом цезия. Рассказ про устройство атомных стандартов.
		+
		+	Атомное время TAI, его график время-время (т.к. абсолютное время относительно, то возможно множество параллельных переносов). У него есть свойство равномерности и непрерывности. Но оно не привязано к физическим явлениям, не синхронизируется с календарем. А человек живет от рассвета до заката.
		+
		+	Астрономические шкалы времени возникли раньше, именно они и ввели понятие секунды, переопределенное на современный манер. В астрономических системах солнце и прочие светила, их положение относительно Земли, и являются событиями, определяющими время.
		+
		+	Истинное солнечное время ST. Полдень, когда Солнце в зените. Понятная шкала времени привязанная к повседневной жизни, но вот только неравномерная. Весной и зимой сутки имеют разную длительность. График время-время для истинного солнечного времени. Объяснение причин неравномерности. Масштабы проблемы.
		+
		+	Разумный выход - провести среднюю линию в масштабах года. Получает среднее солнечное время LST. Разница - уравнение времени.
		+
		+	Истинное и среднее солнечное время своё на каждой долготе. GMT - это LST на нулевом меридиане.
		+
		+	Всё замечательно, этим временем и пользовались долгие годы, вот только точности измерений времени по Солнцу (кстати вопрос - а какая была точность?) уже не доставало. Более точно можно измерить ориентацию относительно квазаров, звезд и т.д., а затем ручками, на основании моделей, пересчитать в GMT. Так появляются UT0 (без учета движения полюсов) и UT1 (с учетом движения полюсов). Полноценное уже всемирное время, не привязано к измерениям именно в Британии.
		+
		+	Но эти шкалы времени все равно неравномерны по сравнению с TAI. Выход - совместить TAI и UT1. К TAI прибавлять целое число секунд, пока не получим разницу по модулю меньше 1 с. Так получается UTC. График время-время. Leap seconds. График расхождения UTC и UT1.

@@ Строка 83: / Строка 83: @@
 == Системная шкала времени, бортовая шкала времени ==
-=== GPS Time ===
+<!-- Взято из wiki, почти не переработано -->
-=== Шкала времени ГЛОНАСС ===
+'''Системное время ''GPS'' (''TGPS'')''' — это Всемирное координированное время (''UTC''), отнесённое к началу 1980 года. Поправки ''TGPS'' к ''UTC'' регистрируются с высокой точностью и передаются в виде постоянной величины в навигационном сообщении, а также публикуются в специальных бюллетенях.
 == Шкала времени приемника ==

← Предыдущая		Версия 09:24, 4 октября 2013
Строка 51:		Строка 51:

	Шкала всемирного времени UT1 является неравномерной относительно абсолютного времени. Секунды в ней могут быть как более длительными, так и менее длительными секунд системы СИ.		Шкала всемирного времени UT1 является неравномерной относительно абсолютного времени. Секунды в ней могут быть как более длительными, так и менее длительными секунд системы СИ.
		+
		+	'''Требуется переработка текста''' В разделе про абсолютное время рассказать про атомное, тут уже ввести UTC на основе TAI.

	C 1964 года ввели равномерно-переменную шкалу времени UTC — всемирного координированного времени, связывающую шкалу UT1 и шкалу строго равномерного Международного атомного времени '''TAI'''.		C 1964 года ввели равномерно-переменную шкалу времени UTC — всемирного координированного времени, связывающую шкалу UT1 и шкалу строго равномерного Международного атомного времени '''TAI'''.

@@ Строка 52: / Строка 52: @@
 Шкала всемирного времени UT1 является неравномерной относительно абсолютного времени. Секунды в ней могут быть как более длительными, так и менее длительными секунд системы СИ.
- C 1964 года ввели равномерно-переменную шкалу времени UTC — всемирного координированного времени, связывающую шкалу UT1 и шкалу строго равномерного Международного атомного времени '''TAI'''.
+C 1964 года ввели равномерно-переменную шкалу времени UTC — всемирного координированного времени, связывающую шкалу UT1 и шкалу строго равномерного Международного атомного времени '''TAI'''.
 <!-- Скопировано -->

@@ Строка 46: / Строка 46: @@
 Изначально расчетом GMT занималась непосредственно обсерватория в Гринвиче, затем эту функцию расширили на ряд других обсерваторий. Но всё равно точный расчёт среднего солнечного времени непосредственно по наблюдениям за Солнцем - трудновыполнимая задача. Поэтому появился ряд шкал времени, называемых '''всемирным временем (UT)''' и аппроксимирующих GMT.
-Всемирное время вычисляется по наблюдениям внегалактических источников радиоизлучения, и затем пересчитывается в несколько форм, основные из которых:
+Всемирное время вычисляется по наблюдениям внегалактических источников радиоизлучения, и затем пересчитывается в несколько форм, например:
 *'''UT0''' - наблюдаемое время гринвичского меридиана для мгновенного положения земных полюсов,
 *'''UT1''' - UT0, скорректированное с учётом движения полюсов Земли,
-Шкала наблюдаемого всемирного времени UT1 является неравномерной, а поэтому неудобна для использования в повседневной жизни. Поэтому с 1964 года ввели равномерно-переменную шкалу времени UTC — всемирного координированного времени, связывающую шкалу UT1 и шкалу строго равномерного Международного атомного времени TAI. Масштабы UTC и TAI равны, а смещение меняется скачком. Между UTC и UT1 накапливается расхождение, обусловленное, во-первых, неравномерностью шкалы UT1, а во-вторых, неравенством масштабов UT1 и TAI (1 атомная [[секунда]] не равна в точности 1 секунде UT1). При нарастании расхождения между UTC и UT1 до 0,9 с производится корректировка скачком на 1 с.
+Шкала всемирного времени UT1 является неравномерной относительно абсолютного времени. Секунды в ней могут быть как более длительными, так и менее длительными секунд системы СИ.
 Дополнительная [[секунда]], называемая «[[секунда координации]]» или «високосная секунда», добавляется [[30 июня]] или [[31 декабря]] при необходимости. Теоретически, может потребоваться и вычитание секунды, но пока, начиная с первого изменения [[30 июня]] [[1972]] — все изменения были положительны, с добавлением секунды после секунды 23:59:59. Добавленная секунда обозначается 23:59:60. Добавление секунды определяется [[International Earth Rotation and Reference Systems Service]] (IERS), согласно их наблюдению за вращением Земли.

← Предыдущая		Версия 08:19, 4 октября 2013
Строка 66:		Строка 66:

	'''Летнее время''' — сезонный перевод стрелок +1 час в последнее воскресенье марта и возврат в последнее воскресенье октября (с лета 2011 года установлено постоянным в России).		'''Летнее время''' — сезонный перевод стрелок +1 час в последнее воскресенье марта и возврат в последнее воскресенье октября (с лета 2011 года установлено постоянным в России).
−
−	~~== Атомное время ==~~
−
−	~~<!-- Скопировано -->~~
−	~~Международное атомное время TAI было введено в июле 1955 г. в качестве основного временного стандарта.~~
−
−	С 1967 года международная система единиц СИ определяет одну секунду как 9 192 631 770 периодов электромагнитного излучения, возникающего при переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Это число было выбрано для того, чтобы приблизить величину фундаментальной единицы времени в Международной системе научных единиц СИ к средней секунде астрономических систем времени.
−
−	Время TAI вычисляется из группы атомных часов более чем 50 лабораторий научных центров разных стран. Это делает Международное бюро мер и весов (BIH), базирующееся в Севре, вблизи Парижа, для чего использует различные методы сравнения часов. Шкала времени TAI была совмещена со шкалой UT1 1 января 1958 г.
−
−	Долговременная нестабильность атомных часов <math>\Delta\nu/\nu</math> (где <math>\Delta\nu</math> — отклонение частоты <math>\nu </math> часов за некоторый период времени) обычно лежит в пределах {{nobr\|10<sup>−14</sup>—10<sup>−15</sup>}}, а в специальных конструкциях достигает 10<sup>−17</sup><ref name="record">{{cite web\|url=http://www.membrana.ru/particle/3678\|title=Поставлен новый рекорд точности атомных часов\|date=5 февраля 2010\|accessdate=2011-03-04\|archiveurl=http://www.webcitation.org/65JoP77Ex\|archivedate=2012-02-09}}</ref>, и является наилучшей среди всех существующих типов часов.

	== Системы динамического времени ==		== Системы динамического времени ==

@@ Строка 21: / Строка 21: @@
 Часы, идеально реализующие абсолютную шкалу времени, никто ещё не изобрел, но потребность в ней огромна, т.к. именно ею оперируют математические модели наших законов. Различные шкалы времени, с одной стороны, пытаются приблизиться к ней в той или иной степени, а с другой - быть удобными для использования с определенным кругом моделей. Так, для повседневной жизни удобно пользоваться настенным календарем, определяемым сменой дня и ночи, а для проведения научных экспериментов на адронном коллайдере - атомным стандартом.
-== Астрономическое время ==
+== Истинное солнечное время ==
 Системы астрономического времени появились исторически первыми и основаны на суточном вращении Земли.
@@ Строка 28: / Строка 28: @@
 [[file:2013_gryrvr.jpg|График уравнения времени (разница истинного и среднего солнечного времени) и его составляющие|thumb]]
 '''Истинное местное солнечное время''' определяется реальным углом видимости Солнца из центра Земли в проекции на линии меридиан. Полдень определяется по прохождению Солнца в наивысшей точке. Истинное местное солнечное время - это то время, которое показывают солнечные часы. Возвращаясь к абстракции событий, в данной шкале времени событие 'Солнце в зените' определяет середину дня, а факт нахождения Солнца под определенным углом - соответствующий час, минуту и секунду.
 Движение Солнца по небосводу определяется набором вращений (Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца). Истинное местное солнечное время течет относительно абсолютного неравномерно - длительность суток варьируется на несколько десяток минут в зависимости от времени года. Связано это с:
@@ Строка 37: / Строка 39: @@
 Разница между средним и истинным солнечным временем называется '''уравнением времени'''.
-'''Гринвичское среднее время (GMT)''' — это среднее солнечное время на начальном меридиане.
+'''Гринвичское среднее время (GMT)''' — это среднее солнечное время на начальном меридиане. Долгие годы эта шкала времени лежала в основе показаний часов по всему миру.
 <!-- Уточнённое всемирное время отсчитывается при помощи атомных часов и называется UTC (Universal Time Coordinated, Всемирное координированное время). Это время принято одинаковым для всего земного шара. -->
 Изначально расчетом GMT занималась непосредственно обсерватория в Гринвиче, затем эту функцию расширили на ряд других обсерваторий. Но всё равно точный расчёт среднего солнечного времени непосредственно по наблюдениям за Солнцем - трудновыполнимая задача. Поэтому появился ряд шкал времени, называемых '''всемирным временем (UT)''' и аппроксимирующих GMT.
@@ Строка 46: / Строка 50: @@
 *'''UT1''' - UT0, скорректированное с учётом движения полюсов Земли,
 *'''UTC''' - аппроксимация UT1 на основе атомной шкалы времени.
 Местное среднее солнечное время зависит от долготы места, что неудобно в повседневном использовании. Выход из ситуации - использование '''поясного времени'''. Земной шар размечен на 24 часовых пояса, в пределах которых время считается одним и тем же, а с переходом в соседний часовой пояс меняется ровно на 1 час.