زمان در GNSS

مطالعه این نوشته در 9 دقیقه

همان طور که در نوشته های قبلی بیان شد، سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای GNSS، با استفاده از مشاهده فاصله می توانند مختصات یک نقطه را به دست آورند. این مشاهده فاصله بر اساس اندازه گیری زمان به دست می آید. در این نوشته به بررسی زمان در GNSS می پردازم.

سیستم های تعیین موقعیت ماهواره های GNSS برای اندازه گیری زمان، نیاز به ساعت های دقیق و سیستم زمانی استاندارد دارند. در نتیجه هر سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای، شامل یک سیستم زمانی مشخص می باشد. تمامی سیستم های زمانی مربوط به GNSS، بر پایه ثانیه SI و زمان اتمی می باشند. البته این سیستم های زمانی، مبدا و آفست متفاوتی نسبت به هم دارند که در ادامه با آن ها بیشتر آشنا می شوید.

زمان در GNSS

GPS Time

سیستم زمانی GPS که از سال 1990 شناخته شده است، توسط ساعت های اتمی موجود در قسمت کنترل و نیز ماهواره های GPS تولید می شود. در واقع این ساعت های اتمی، یک مقیاس زمانی مشخص را به همراه وزن این مقیاس به کمک مشاهداتی خاص تولید می کنند. این زمان تولید شده با زمان UTC دارای اختلافی در حد نانومتر می باشد. این میزان اختلاف توسط پیغام های ناوبری به کاربران GPS ارسال می شود تا بتوانند به دقت بالا تعیین موقعیت کنند.

مبدا سیستم زمانی GPS، ششم ژانویه 1980 می باشد.  این زمان با زمان بین المللی اتمی TAI دارای اختلاف مشخصی می باشد:

t (GPS) = TAI – 19 s

زمان GPS با زمان استاندارد UTC داری اختلافی متغیر است. این اختلاف که بیان کننده اختلاف بین زمان اتمی و زمان خورشیدی می باشد توسط ثانیه جهشی یا Leap Second مشخص می شود. وظیفه اعلام ثانیه جهشی بر عهده سرویس IERS می باشد.

معمولا زمان GPS را به صورت هفته GPS و ثانیه از هفته جاری مشخص می کنند. هفته GPS یا GPS Week تعداد هفته هایی است که از مبدا این سیستم زمانی می گذرد. هر هفته دارای 604800 ثانیه می باشد. در زمان نگارش این نوشته، هفته 2000 GPS می باشد. در لینک زیر میتوانید با پیدا کردن تاریخ مد نظر خود، شماره هفته GPS و دیگر اطلاعات مفیدی در این زمینه به دست بیاورید.

GNSS CALENDAR

GLONASS Time

مبدا سیستم زمانی GLONASS، اول ژانویه 1996 می باشد. این زمان بر اساس زمان UTC شهر مسکو تعیین شده است. در نتیجه همواره اختلافی 3 ساعته با زمان استاندارد UTC دارد. این سه ساعت به دلیل تفاوت زمانی UTC در گرینویچ و زمان شهر مسکو می باشد.

t (GLONASS) = UTC + 3 h

زمان GLONASS بر اساس زمان اتمی حاصل از ساعت های اتمی هیدروژن-میزر در قسمت زمینی GLONASS و هم زمان سازی این مقیاس زمانی با زمان UTC به دست می آید. این همزمان سازی در ابتدا با خطای زیادی انجام می شد (در حدود چند صد نانومتر). ولی از اوایل سال 2014 دقت این همزمان سازی بهبود چشمگیری داشت (به چند ده نانومتر رسید).

زمان در GNSS
دستگاهی دست ساز برای تطبیق زمان در GNSS و زمان UTC

Galileo Time

این زمان که مربوط به سیستم تعیین موقعیت ماهواره های Galileo می باشد، مقدار اختلاف ثابتی با زمان اتمی بین المللی دارد. مبدا زمانی این سیستم دقیقا منطبق با مبدا زمانی GPS Time که در بالا اشاره کردم است. علت این تطابق، بهبودی کارایی سیستم در هنگام تلفیق با GPS می باشد.

t (Galileo) = TAI – 19 s

Beidou Time

مبدا سیستم زمانی Beidou، اول ژانویه سال 2006 انتخاب شده است. این سیستم زمانی دارای اختلاف ثابتی نسبت به سیستم زمانی اتمی بین المللی می باشد.

t (Beidou) = TAI – 33 s

هر دو زمان Galileo Time و Beidou Time توسط ساعت های اتمی که در قسمت کنترل این سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای وجود دارند تولید می شوند. این سیستم های زمانی با استفاده از زمان UTC تولید شده توسط لابراتوارهای مختلف، با زمان UTC مقایسه می شوند. مقدار تفاوت Galileo Time با زمان UTC در حدود 50 نانو ثانیه می باشد. این مقدار برای زمان Beidou در حدود دوبرابر این مقدار یعنی 100 نانو ثانیه می باشد.

یک نمونه ساعت اتمی سزیم مربوط به GPS بلوک I

QZSS Time و IRNSS Time

زمان مربوط به سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای ژاپنی QZSS و سیستم IRNSS که به QZSS Time و IRNSS Time معروف هستند، شبیه به زمان سیستم Galileo، تفاوت ثابت 19 ثانیه ای با سیستم زمانی بین المللی اتمی دارند.

t (QZSS/IRNSS) = TAI – 19 s

در شکل زیر تفاوت بین زمان های مختلف سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای و نیز زمان های UTC ر مشاهده می کنید. در پایین محور افقی، تاریخچه ای از زمان های مختلف را مشاهده می کنید.

زمان در GNSS
برگرفته از کتاب Handbook of GNSS

در آینده در مورد نحوه تبدیل این سیستم های زمانی به سیستم های زمانی نجومی صحبت خواهم کرد.

امیر اللهویردی زاده
دانشجوی دکترای GNSS دانشگاه Curtin، کارشناس ارشد ژئودزی از دانشگاه اصفهان، مدرس دانشگاه، علاقه مند به سیستم های تعیین موقعیت ماهواره ای، مدیریت پروژه، برنامه نویسی
LinkedinTelegram

متوسط امتیاز / 5. تعداد رای

2 دیدگاه در “زمان در GNSS”

  1. با سلام
    من در جایی مطالعه کردم که زمان GPS جلوتر از زمان اتمی است. طبق رابطه ای که شما قرار دادین عقب تره. پاسخ درست کدومه؟
    ممنون

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *