¿Cómo se sincronizan los relojes de los satélites GPS entre sí en el marco de referencia de la Tierra?

He estado mirando diferentes hilos. Parece que el reloj del receptor en la Tierra no tiene que estar sincronizado con los relojes de los satélites.

Pero creo que los relojes de los satélites deben sincronizarse entre sí en el marco de referencia de la Tierra.

¿Cómo se logra esto?

Respuestas (2)

La ubicación de los satélites se determina con mucha precisión utilizando técnicas de medición de distancia, donde se envía un pulso desde una estación terrestre al satélite y el satélite responde muy rápidamente, con un tiempo conocido entre recepción y transmisión. Esto permite determinar exactamente qué tan lejos está el satélite. La combinación de esta información con las pistas orbitales permite determinar exactamente dónde está el satélite.

La cantidad de tiempo requerida para hacer una actualización de tiempo desde el momento en que se envía la señal hasta el momento en que se recibe y se usa también es bien conocida. Lo que en realidad se envía al satélite son los deltas de tiempo, para decirle al reloj que avance o retroceda una cierta cantidad de tiempo. Para GPS, esta actualización puede ocurrir cada 8 horas, pero en la práctica se realiza cada 24 horas.

Cada uno de los satélites tiene relojes atómicos a bordo, para determinar la hora con mucha precisión. La relatividad se maneja en esencia mediante la corrección del reloj en función del tiempo esperado. Retrasaron los relojes para corregir este efecto .

Las señales se envían al satélite a través de la red terrestre GPS .

El estándar de tiempo utilizado para los relojes GPS es un número entero de segundos a partir de UTC . El tiempo de GPS no tiene en cuenta los segundos bisiestos, por lo tanto, la diferencia de tiempo de la cantidad total de segundos.

¿Estás seguro de que así es como se forman los comandos de corrección de reloj para los satélites? Si estuviera construyendo un sistema de este tipo, se sentiría mucho más robusto si los comandos no fueran "¡Pon tu reloj en tal o cual AHORA!", sino "tu reloj está funcionando 13 nanosegundos más lento, por favor, corrígelo". Entonces, el tiempo que lleva transmitir y decodificar el comando en sí ya no sería crítico.
Gracias. Tengo otra pregunta. Supongo que los diferentes relojes satelitales marcarán a diferentes velocidades dependiendo de su velocidad y posición exactas en el campo gravitacional de la tierra (debido a la relatividad). Entonces me parece que después de la sincronización, los relojes se separarán (esto no debería ser un problema ya que sabemos todo lo necesario para calcular esto). Pero supongo que en algún momento querríamos resincronizarlos en el marco de la Tierra. ¿Con qué frecuencia ocurre la resincronización?
@HenningMakholm Tienes razón, lo corregiré. El delta de tiempo es la clave.
@AmeetSharma: Se agregó el comentario para abordar su inquietud. La respuesta es cada 8-24 horas. La relatividad, si bien es una preocupación, no lo es tanto porque todos los satélites orbitan a la misma altitud.
Lo fue, en el diseño de los satélites.
@DavidRicherby ¿Por qué los satélites se aceleran constantemente?
@corsiKa Porque una fuerza (gravedad) actúa sobre ellos. Si no estuvieran acelerando, estarían moviéndose en línea recta, no en una órbita. Viajan a una velocidad (más o menos) constante pero en una dirección que cambia continuamente: eso es un cambio en la velocidad, que es una aceleración.
@PearsonArtPhoto Lo siento, leí mal tu comentario. Pensé que habías dicho "La relatividad no es una preocupación porque..." pero no es eso lo que dijiste en absoluto.
@HenningMakholm Creo que tienes un concepto erróneo. Los relojes no están "ajustados" ni "corregidos". Los relojes simplemente siguen funcionando y no se cambia ningún conteo. Lo que se envía a los satélites y se actualiza periódicamente, simplemente para dar la vuelta y enviar a los receptores en tierra, son archivos que proporcionan los datos necesarios para convertir la hora del reloj en tiempo real y cómo calcular la posición del satélite. "La subtrama 1 contiene la fecha del GPS (número de la semana) y la información para corregir la hora del satélite a la hora del GPS, además del estado y la salud del satélite".
@MarkAdler: Eso tiene más sentido de ingeniería, sí (especialmente porque sería difícil saltar los LFSR creando los diversos flujos de bits de modulación hacia atrás y hacia adelante a pedido). Tenga en cuenta que estaba respondiendo a la versión original de la respuesta que afirmaba explícitamente que los comandos de corrección del reloj deben programarse con precisión para que la nueva configuración surta efecto en el momento correcto.
@MarkAdler "... convertir la hora del reloj en tiempo real " ¿qué significa exactamente tiempo real aquí? Gracias
El "tiempo real" en este caso se llama en realidad "tiempo GPS". Es un tiempo que aumenta uniformemente (es decir, sin segundos bisiestos) medido en semanas y segundos desde la medianoche del comienzo del 6 de enero de 1980 (domingo). Actualmente está 17 segundos por delante de UTC.

Sincronización del reloj del receptor:

Las aplicaciones de GPS o GNSS solo dependen del tiempo de viaje de la señal. En pocas palabras: solo necesita el tiempo de viaje de cuatro satélites GNSS para calcular la posición. Tres satélites para la determinación de la posición (x,y,z) y uno para el error del reloj del receptor. Este error de reloj es la sincronización entre el receptor (por ejemplo, la navegación del automóvil) y los satélites GNSS.

Sincronización de reloj satelital:

Los relojes de los satélites son sincronizados regularmente por una estación terrestre asociada del proveedor.
Por ejemplo Galileo: Hay una estación terrestre (sistema Galileo Mission) y hay varias estaciones Sensor en todo el mundo.

El GMS (Galileo Mission System) utilizará la red GSS (Galileo Sensor Stations) de dos formas independientes. La primera es la función de Determinación de Orbitografía y Sincronización de Tiempo (OD&TS), que proporcionará procesamiento por lotes cada diez minutos de todas las observaciones de todos los satélites durante un período prolongado y calcula la órbita precisa y el desplazamiento del reloj de cada satélite, incluido un pronóstico de variaciones (SISA - Signal-in-Space Accuracy) válido para las próximas horas. Los resultados de estos cálculos para cada satélite se cargarán en ese satélite nominalmente cada 100 minutos utilizando un contacto programado a través de una estación de enlace ascendente de la misión.

robado aquí

Saludos Ben

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