StefanTallqvist

Aika yleensä ja GPS virhe havaittu Metsähovissa

  • Metsähovin mittaama GPS virhe
    Metsähovin mittaama GPS virhe
  • GPS sekunti vs minun rubidiumkello 2008
    GPS sekunti vs minun rubidiumkello 2008
  • YLE aikamerkki ja DCF77 vs. GPS UT aika
    YLE aikamerkki ja DCF77 vs. GPS UT aika

 

Radioastronomiassa hyvin tarkka aika on perusedellytys kansainvälisissä geodeettisissä (VLBI) mittauksissa. Kun tein Metsähovin ensimmäiset VLBI mittaukset 1970-luvun loppupuolella, oli vaikeata löytää kellojen synkronointia mikrosekunti tasolla maastamme. GPS ei silloin ollut käytettävissä. YLE:n oma aikasignaali ULA-alueella on tuhansia keroja epätarkempi, kun mitä tarvitaan geodesiassa. Metsähovissa asia ratkaistiin 1970 luvulla niin, että Ruotsin Onsala Space Observatory tutkijat toivat tänne autollaan rubidiumkellon, jossa oli kansainvälinen aika saatavissa mikrosekunnin tarkkuudella.

Koska tarkan ajan määrittely on asia, joka on kinostunut minua pitkään, kerron asiasta myös hieman yleisemmin tässä Puheenvuorossa:

Seuraava YLE:n uutinen Metsähovin aseman havaitsemasta GPS kellovirheestä ehti liikkua ympäri maailmaa eilen:

http://yle.fi/uutiset/tuoreimmat/

http://yle.fi/uutiset/atomikello_hypahti_vaaraan_aikaan__mikrosekunnit_voivat_kasvaa_makro-ongelmaksi/8628498

Yle Uutiset Tiede 27.1.2016 klo 16:02

Atomikello hypähti väärään aikaan – mikrosekunnit voivat kasvaa makro-ongelmaksi

Aikahypylle on jo löytynyt mahdollinen selitys. Taustalla saattaa olla GPS-satelliittiin tullut vika.

…”

Tallennettu kuva kellovertailusta Metsahovissa YLE:n uutisista, kuvani numero 1. Havaittu kellovirhe oli luokkaa 13 mikrosekuntia ja se kesti noin 14 tuntia. Tällainen virhe on riittävän suuri, jotta se saattaisi aiheuttaa hankaluuksia internetin tietoliikenteen synkronoinnissa.

Tämä GPS virhe oli normaalissa järjestyksessä kuitenkin ilmoitettu GPS toimintaa valvovassa keskuksesta:

HTTP://WWW.NAVCEN.USCG.GOV

Kerrotaan että yksi satelliitti (PRN 32) on vioittunut ja poistettu käytöstä samana päivänä:

2. CONDITION: GPS SATELLITE SVN23 (PRN32) WAS UNUSABLE AS OF JDAY 025 (25 JAN 2016)

 AND REMOVED FROM THE GPS CONSTELLATION ON JDAY 025 (25 JAN 2016). (satelliitti käyttää rubidium-atomikelloa)

Samantapaisia virheitä on aikaisemmin havaittu Venäläisten GLONASS satelliiteissa ( Globalnaja navigatsionnaja sputnikovaja sistema). Vanhoja satelliitteja poistetaan ja korvataan vähitellen uusilla.

Minun uusi tablettini havaitsee miltei heti yli 20 satelliittia, joista joukosta osa on GPS ja toinen osa GLONASS satelliitteja.

 

Omasta havaintopaikaltani Raaseporista seuraan myös satelliittien aikasignaaleja eri menetelmillä.

Kuvassa 2 on kellovertailu oma rubidiumkelloni vs. GPS vastaanottimen aika. Helposti havaitsen kellovirheitä jotka ovat mikrosekunnin murto-osia. Metsähovissa nyt havaittu GPS aikavirhe oli melkein yhytä suuri, kun koko kuvani aikaskaala. Mitattu Raaseporista heinäkuussa 2008.

Kuvassa 3 on minun vertailu YLEn aikasignaali vs. Saksan aikasignaali DCF77, molemmat synkronoitu GPS sekuntipulssin avulla. Vuonna 2008 mittamani YLE:n ULA signaalin viive, verrattuna GPS sekuntipulssiin, on siis noin 9.4 millisekuntia (9400 mikrosekuntia Raaseporissa).

(kuvia voi suurentaa klikkaamalla niitä)

Piditkö tästä kirjoituksesta? Näytä se!

0Suosittele

Kukaan ei vielä ole suositellut tätä kirjoitusta.

NäytäPiilota kommentit (7 kommenttia)

Käyttäjän eiltanen kuva
Eero Iltanen

Tämä saattaa kuulostaa taas mitättömältä monelle ihmiselle, mutta jos GPS-ajassa on heittoa, tulee pahaa jälkeä.

Tavallinen GPS-vastaanotin laskee ajan ~10ns tarkkuudella. Tällä tarkkuudella pääsee maksimissaan 3-4 metrin paikannustarkkuuteen. Mikrosekuntien heitto veisi metsään jo kilometrejä, mikä olisi todella vaarallista.

Käyttäjän jarmokanerva kuva
Jarmo Kanerva

Osaatko kertoa linkistä miten voisi saada Garminin ulkoisesta glonass/GPS vastaanottoimsesta ( tarkkuus n 0,8 m ) tarkan paikan Androidilla (karttaohjelmaan) muutaman sadan metrin päästä jos on olemassa kaksi vastaanotinta ja toinen vaikka tunnetussa rajapyykissä ja olisi gprs yhteys ?

Ongelma on, että se paikka vaeltelee sateliittien takia metrejä mutta ymmärtäisin differentiaalin pysyvän samana. Onko tuollaista ? Kokeilin keskiarvon laskevaa ohjelmaa, mutten usko sen olevan tarkka koska muutos ei ole symmetrinen.

Käyttäjän StefanTallqvist kuva
Stefan H. Tallqvist

Kyllä, moni asia on nykyään riippuva näistä navigointi satelliiteista.
Metsähovissa havaittiin myös oman tarkan ajan tarve 1970 luvulla. Kävin Sveitsissä, Venäjällä ja USA:ssa tutustumassa tarkkoihin kelloihin. Sveitsissä oltiin aivan aloittamassa atomikellojen rakentamista, Venäjällä (Neuvostoliiton aikaministeriössä VNIIFTRI) vetymaseri-kellojen kehitys oli jo pitkällä. Metsähovin ”kellokellarin” neljä atomikelloa; ”Vladimir” ja ”Ivan”; taustalla uudet ”Svetlana” ja ”Ludmila”. (Kuva: Merja Tornikoski) ovat ilmeisesti Venäjältä hankittuja.

Prof Tiurin kehotuksesta olin Washington DC kaupungin GPS yrityksen työssä noin kuukauden. Siellä ehdin käydä katsomassa NASA:n näyttelyt avaruustekniikasta National Air and Space Museum in Washington, DC.
Kävin myös Washingtonin kongressikirjastossa toteamaa, että The Urantia Book oli rekisteröity sinne kortille ja tietokoneeseen vuonna 1955.
Myöhemmin kävin USAn länsirannikolla, Los Angles ja San Francisco.
Paikka jossa Edvin Hubble teki tärkeimmät havaintonsa näkyy Los Angelesita San Gabriel vuorella yli 1700 metrin korkeudella, lähellä Pasadenaa. (The Mount Wilson Observatory, MWO).

Lukuisia Edwin Hubblen havainnosta käsitellään Urantia-kirjassa kuten myös gravitaation ja ajan rippuvutta!

Vuonna 1993 osallistuin Pasadenassa ”Progress In Electromagnetics Research Symposium” sekä Jet Propulsion Laboratory ja California Institute of Technology järjestämään kansainväliseen konferenssiin.
=
PS.
Vastaan Jarmo Kanervan kysymykseen kun ensin ehdin tutustua asiaan.

Käyttäjän StefanTallqvist kuva
Stefan H. Tallqvist

Jarmo K,

Olin Washington DC kaupungin GPS yrityksen työssä noin kuukauden. Firman nimi oli GeoHydro ja se kehotti minua tutkimaan erikoisesti GPS-differentiaali mittauksia millimetri tarkkuuden tasolla. Joten tunnen tekniikkaa. Suomessa on nykyään yrityksiä jotka tekevät näitä millimetri tason GPS mittauksia, mutta olisi syytä kysellä ammattimieheltä näitten differentiaalisten mittausten tarkasta tekniikasta nykyään.

Samsung Galaxy Tab Android systeemillä havaitsee samanaikaiset sekä GPS että GLONASS satelliitteja, ja joitakin geodesiaan tarkoitettuja sovelluksia löytyy, mutta en ole kokeillut niitten käyttökelpoisuutta.

Geodesian ammattimiehiltä saa myös laitteita, mutta maksavat enemmän. Aaltoyliopiston Geodeetit, tai Geodeettisen laitoksen miehiltä saattaa saada tarkempia yksityiskohtia. Metsähovin Teleskoopin lähellä on kalliossa Pultti, jonka koordinaatteja tunnetaan hyvin kansainvälisistä mittauksista. Siellä voi testata omien laitteitten tarkkuutta, jos asia on tärkeä.

=

Käyttäjän StefanTallqvist kuva
Stefan H. Tallqvist

Nyt Myös HBL tekee iltanumerossaan tänään, laajan jutun Metsähovin GPS virheestä.

Käyttäjän StefanTallqvist kuva
Stefan H. Tallqvist

Hieman täydentäisin Eero I:n kirjoitusta (28.1.2016 15:33):

Valon nopeus on nykyisen määritelmän mukaan C= 299792458 m/s tasan. Ajassa t valo kulkee siis matkan c*t. Kokeillaan t1 =10 nanosekunti ja t2 = 1 mikrosekunti.

Tulos on että 10 nanosekunnissa virhe on korkeintaan luokkaa 3 metriä valon nopeudella
Yhdessä mikrosekunnissa valo liikkuu korkeitaan noin 300 metriä.

Käyttäjän StefanTallqvist kuva
Stefan H. Tallqvist

Tämä rubidiumkellon osa jota käytä Raaseporissa, sain prof. K. Kalliomäeltä juuri ennen kun hän lähti eläkkeelle MIKES:istä. Onnistuin korjaamaan Kalliomäen rubidium taajuuslähdettä käyttökuntoon. En ole kysynyt heiltä siitä, mitä siellä havaittiin tämän GPS aikahypyn yhteydessä.

Mutta tarkkoja aikaa seuraavia järjestelmiä on myös MIKES laboratorioissa.

Aika - sekunti (s):
http://www.mikes.fi/si-mittayksiköt-aika/

”Toteutus (aika ja taajuus): MIKES ylläpitää kansallisessa aika- ja taajuuslaboratoriossaan Suomen virallista aikaa.”
=

Jos haluat synkronoida tietokoneen aikaa MIKES ajan avulla, niin laita PC:n automaattiseen synkronoitiin osoite:

time1.mikes.fi

Se on lähempänä, kun joku Windowsin oma synkronoitilähde Yhdysvalloissa.

Toimituksen poiminnat