Wie genau kommt die Zeit vom GPS-Satellit?

[MysterioT]

Hallo Zusammen,

mich würde mal interessieren, wie genau (milli, micro, nano) die Uhrzeit vom Satellit kommt? Hängt diese Zeit vom Wetter, Sichtverbindung, Anzahl der verfügbaren Satelliten ab?


Kann man davon ausgehen, wenn man 2 "Geräte" an unterschiedlichen Orten auf der Welt postiert und über GPS synchonisiert, dass diese dann auch synchron laufen? Wenn ja, mit welcher Genauigkeit (milli, micro, nano)?

Hier kann das Delay in der Verarbeitung der Zeit vernachlässigt werden.


Gruß Thomas

[Aleks]

Jeder Satellit besitzt bis zu 4 Atomuhren und ich denke mal das ist schon sehr genau. Während 30.000 bis 1.000.000 Jahren soll die Abweichung bei höchstens einer Sekunde liegen.

Laut Angaben liegt die Genauigkeit im Bereich von 60ns bis ca. 5 ns.

Hab ich jetzt mal ganz frech aus ublox zitiert ^^

Greetz
Aleks

[MysterioT]

ah ok, vielen dank schonmal für die schnelle antwort.

also macht sich der unterschiedliche weg, bedingungen (wetter), ... zum satellit nicht in der genauigkeit der zeit bemerkbar?

[Jörn Weber]

Hallo,

ah ok, vielen dank schonmal für die schnelle antwort.

also macht sich der unterschiedliche weg,

Der GPS-Empfänger kennt die Entfernung zu den Satelliten und somit die Zeit welche das Signal jeweils dafür benötigt. Somit kann der Empfänger seine eigene lokale Zeit extrem genau ermitteln.

bedingungen (wetter), ... zum satellit nicht in der genauigkeit der zeit bemerkbar?

Nochmals, Nein. Du solltest in der Schule gelernt habe, dass sich elektromagnetische Wellen unabhängig vom Medium in dem sie sich bewegen immer mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.


Gruss Joern Weber

[KoenigDickBauch]

Nochmals, Nein. Du solltest in der Schule gelernt habe, dass sich elektromagnetische Wellen unabhängig vom Medium in dem sie sich bewegen immer mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

Ups, jetzt bin ich überascht! So ein Mißgriff von dir. Schau mal hier Konstanz der Vakuumlichtgeschwindigkeit nach. Und gleich noch eine Physikalischer Beweis Tscherenkow-Strahlung!

Natürlich ist die Geschwindigkeit der elektromagnetische Wellen vom Medium abhängig! Nur ist keine schneller als die im Vakuum!

Gruß
Thomas

[Jörn Weber]

Hallo,

Nochmals, Nein. Du solltest in der Schule gelernt habe, dass sich elektromagnetische Wellen unabhängig vom Medium in dem sie sich bewegen immer mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

Ups, jetzt bin ich überascht! So ein Mißgriff von dir.

Grrr... Du hast recht. Ich habe einfach einen schlechten Tag erwischt.

Trotzdem bleibt die Ausbreitungsgeschwindigkeit natürlich konstant, egal wie das Wetter ausschaut. Wenn etwas den die elektromagnetischen Wellen zwischen Satellit und Empfänger beeinflusst, ist das die Ionospähre welche die Strahlen bricht und zu einem Positionsvesatz führen kann, nicht aber zu einer Verfälschung der Uhrzeit.

Gruss Joern Weber

[KoenigDickBauch]

Trotzdem bleibt die Ausbreitungsgeschwindigkeit natürlich konstant, egal wie das Wetter ausschaut.

Das war der andere Fuß.

Ausbreitungsgeschwindigkeit ist vom Medium abhängig, somit auch vom Wetter, denn das Wetter bewegt viel Wasser durch die Luft. Wasserdampf ist ein anderes Medium als trocke Luft.

Wenn etwas den die elektromagnetischen Wellen zwischen Satellit und Empfänger beeinflusst, ist das die Ionospähre welche die Strahlen bricht und zu einem Positionsvesatz führen kann, nicht aber zu einer Verfälschung der Uhrzeit.

Brechung ist das richtige Wort. Weil wir eine Mediumwechsel haben, wird an den Übergängen die elektromagnetischen Wellen gebrochen. Nicht die Ionospähre verändert die Welle, sondern die Übergänge an der Oberfläche. So kann auch eine Gewitterzell wie ein Lupe für die elektromagnetischen Wellen wirken. Wie da die Koordinaten laufen, wenn so ein Gewitter an einem vorbeizieht.

Wie groß der Effekt ist? Das ist die Frage. Bei der Ionusphäre ist das klar, hat man oft genug gehört.

Aber wie sieht es mit der Abhängigkeit zum Wetter hin aus?

Unter Luft findet man einen Hinweis. Die Brechzahl für sichtbares Licht ist 1,00029. Für die vom GPS genutzten Frequenzen wird es sicher leicht anders sein. Aber es wird die 5te Stelle hinter dem Komma angegeben. Sollten sich also die Änderungen da hinten an der 5ten Stelle sich abspielen, so ware da eine 0,001% Geschwindigkeitsänderung zu erwarten.

Wer möge damit mal ausrechen wie groß der Unterschied dann ist.

KDB

[Jörn Weber]

Hallo,

Aber wie sieht es mit der Abhängigkeit zum Wetter hin aus?

Nehmen wir mal einen anderen Ansatz zur Abschätzung des Uhrzeitfehlers. Unter der Annahme das der Positionsfehler proportional zum Fehler der Uhrzeit ist gilt folgendes: Wenn die Position eines GPS-Empfängers auf 10 Meter genau bekannt ist, ist auch die Entfernung zu jedem Satelliten mindestens auf 10 Meter genau bekannt. Wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit maximal Lichtgeschwindigkeit mit 200.000.000 m/s ist, dann kann der Fehler maximal 1/200.000.000 *10 Sekunden, also 0,00000005, betragen. Da diese Abweichung für beide Empfänger irgendwo auf der Welt gilt, kommt man auf eine maximale Zeitabweichung zwischen zwei GPS-Empfänger von 100 Nanosekunden.

Gruss Joern Weber

[KoenigDickBauch]

...kommt man auf eine maximale Zeitabweichung zwischen zwei GPS-Empfänger von 100 Nanosekunden.

Der 10m Fehler kann nicht an den Uhren liegen, denn die Atomuhren gehen auf 10^14sec genau und die relativistischen Effekte liegt bei 10^10sec.

Gruß
Thomas

[Jörn Weber]

Hallo Thmas,

Der 10m Fehler kann nicht an den Uhren liegen

Das habe ich auch nicht behauptet.

Gruss Joern Weber

[Roland]

Hallo,

das Thema sollte ich eigentlich gar nicht anpacken. Oder wenigstens mit spitzen Fingern. Bei der "echten" Zeitsynchronisation wird mit Nanosekunden gehandelt. Und die Ionosphäre spielt mit rein. Während die Troposphäre, zuständig fürs Wetter, eher draußen vorbleibt, da unterscheiden sich GPS-Frequenzen und sichtbares Licht erheblich im Ausbreitungsverhalten.

Hab' in die Materie nur kurz reingeschnuppert und fand beim googeln nach "GPS time-transfer" Einiges, z.B. das
aus 1993
aus 2002

Egal was man findet, m.E. immer "hard stuff" ...

Grüße Roland

[Roland]

Hallo,

vergangene Nacht fiel mir ein
Zeit ? PTB !

Der Artikel reicht m.E. für den Normalsterblichen
http://www.ptb.de/de/org/4/44/442/gps_vergl.htm

Hm, welchen Einfluss hat nun die Troposhäre ?

Bei den anderen o.g. Artikeln kann man aber hie und da mal leise erschauern ...

Grüße Roland

[Jörn Weber]

Hallo,

Der Artikel reicht m.E. für den Normalsterblichen
http://www.ptb.de/de/org/4/44/442/gps_vergl.htm

Und hier die Hardware dazu:

http://www.afusoft.de/website/produkte/ ... sof_1.html

Gruss Joern Weber

[Roland]

Hallo,

zur Troposphäre noch ein paar Worte (nicht von mir, sondern aus einer Diss. "Grundlagen der modernen Flugführung", was man halt so findet).

Der troposphärische Laufzeitfehler ist frequenzunabhängig und relativ klein. Er kann mit geringem Rechenaufwand in Abhängigkeit vom Erhebungswinkel des Satelliten bestimmt werden.

Man könnte ja auch in Formeln schaun ...


Grüße Roland

[KoenigDickBauch]

Man könnte ja auch in Formeln schaun ...

Zu mindest für die Dispersion kann man sich das mal reinziehen.

Nur fehlt hier wiederum die abhängigkeit zum Medium, die in der Brechzahl versteckt ist.
Gruß
Thomas