Ich habe GPS-Satelliten untersucht und bin neugierig auf Atomuhren an Bord geworden. Ich habe das folgende Papier über das Konzept einer CubeSat-GPS-Konstellation mit Chip-Scale-Atomuhren gefunden, und obwohl die Allan-Abweichung gut genug ist, wie in dem Papier erwähnt, beträgt die Alterungsrate der Uhr 9E-10 / Monat, was wenn Ich täusche mich nicht, würde den Satelliten nach einem Monat ziemlich unbrauchbar machen.
Ich habe gesucht und festgestellt, dass Microsemi eine MAC oder Miniatur-Atomuhr herausgebracht hat , die zwar etwas größer als die CSAC ist, aber eine Alterungsrate von 5E-11 / Monat aufweist .
Bedeutet dies, dass es für einen GPS-Satelliten verwendet werden könnte, der etwa ein Jahr lang funktioniert, oder übersehe ich etwas? Wäre der Stromverbrauch Ihrer Meinung nach zu hoch für einen CubeSat?
Wenn wir wollen, dass der übliche GPS-Positionsfehler weniger als 10 m beträgt, sollten wir die Zeit kennen, die Licht oder eine Mikrowelle benötigen, um diese Entfernung zurückzulegen. Die Lichtgeschwindigkeit ist , also brauchen wir für 10 m 33,3 Nanosekunden. Um eine Entfernung zu messen, misst GPS die Zeit, die das Licht für diese Entfernung benötigt. Um besser als 10 m Positionsfehler zu sein, sollte der Taktfehler kleiner als 33,3 ns sein. Die GPS-Satellitenuhren werden einmal pro Tag ausgerichtet, sodass wir weniger als 33,3 ns pro Tag benötigen.
Ein Tag hat 24 Stunden zu 3600 Sekunden, das sind 86400 Sekunden pro Tag. Wir teilen 33,3 ns durch 86400 Sekunden und erhalten Uhrfehler pro Tag.
Die MAC-Alterungsrate von pro Monat ist pro Tag. Dies ist ein Taktfehler von 144 ns anstelle der 33,3 ns, die für die 10 m benötigt werden.
So konnte der MAC von Microsemi nicht einmal einen ganzen Tag genutzt werden. Die Alterungsrate sollte 4,3-mal besser sein.
Die angegebene Alterungsrate von pro Monat würde zu einem Positionsfehler am Boden von 43 m statt 10 m führen.
Ich hatte gehofft, dass das OP einige Rückmeldungen gibt, um auf derselben Seite zu sein, damit ich eine sehr kurze Antwort schreiben kann. Aber das macht nichts.
Ich werde versuchen, durch eine Analogie zu veranschaulichen, welche Fallstricke man vermeiden sollte, wenn man an Taktanforderungen in GNSS arbeitet.
Angenommen, mein Nachbar hat eine sehr teure Rolex-Uhr und ich habe meiner Frau eine billige Kopie gekauft. Dann beschwert sich meine Frau, dass sie beobachtet, dass ihre Uhr jeden Tag 1 Sekunde nachlässt im Vergleich zur Nachbarin. Nach einem Monat ist es jetzt 30 Sekunden zu spät. Sollte sie es nach einem Monat wegwerfen? NEIN! Ich würde erklären, dass sie ein sehr genaues Zeitmesssystem hat, so genau wie die Rolex unseres Nachbarn. Da ihre Uhr GENAU eine Sekunde pro Tag nachlässt, kann sie für JEDEN Tag die GENAU und gleichzeitig auf der Rolex angezeigte Zeit ableiten, und das für immer (kein Altern).
Und so funktioniert die Zeitmessung in GNSS. Sie haben einen absoluten Bezug vor Ort. Das Kontrollzentrum misst die Drift jeder Satellitenuhr in Bezug auf die Referenz und leitet dann ein Vorhersagemodell ab, um die Fehler zu kompensieren. Die berechneten Parameter des Fehlermodells werden dann vom Satelliten (zusammen mit den Ephemeriden) in den Navigationsnachrichten gesendet. Es sind diese Parameter, die bei Bedarf aktualisiert werden, nicht die Satellitenuhr an sich (die Benutzerempfänger nehmen die Korrektur vor). Alle mir bekannten GNSS-Systeme (GPS, GLONASS, GALILEO, BEIDOU, QZSS, …) verfolgen die gleiche Strategie (und im Grunde das gleiche Vorhersagemodell).
Der Restfehler nach jeder Vorhersageaktualisierung ist auf viele verrauschte kurzfristige Faktoren zurückzuführen (aber nicht auf Drift und Alterung, solange diese noch VORHERSAGEBAR sind). Übrigens beträgt der Beitrag der Restfehler der Satellitenuhr zur Genauigkeit der Benutzerpositionierung ~ 2 m für GPS (ziviler Dienst). Andere Fehlerquellen (hauptsächlich die Ionosphäre und die Geometrie) tragen zum Rest der oft zitierten 10m-Leistung bei (ohne Mehrweg).
äh
PM 2Ring
GdD
Uwe
PM 2Ring
Bensas
David Hammen
Ng Ph
Ng Ph