GPS verstehen Timepulse oder PPS

Vergessen Sie für einen Moment die GPS-Position. Ein GPS oder GNSS berechnet auch die Zeit. Und zwar sehr genau. Auf 10 Nanosekunden genau. Das sind 0.00000001 Sekunden.

Stellen Sie sich vor, Sie haben zwei Geräte in zwei verschiedenen Ländern oder zwei Sensoren an zwei verschiedenen Standorten und möchten deren Aktionen oder Messungen synchronisieren. Sie könnten das Internet nutzen, um eine Genauigkeit von etwa 2 Millisekunden zu erreichen, oder einen GPS-Empfänger auf jedem Gerät verwenden, um die Genauigkeit auf 2 Nanosekunden zu reduzieren. Und das Beste: Sie benötigen kein Internet.

Wenn wir diese Genauigkeit erreichen, ist es auch wichtig zu wissen, in welcher Zeitskala wir arbeiten. GNSS-Empfänger synchronisieren normalerweise mit der globalen UTC-Zeitskala, können die Zeitskala aber auch mit einer bestimmten Konstellation (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou). Jede Zeitskala hat ihren eigenen absoluten Zähler (z. B. gibt es zwischen GPS und UTC einige Sekunden Unterschied), aber im Allgemeinen wird die Sekundenänderung auf Millisekundenebene synchronisiert. In jedem Fall ist das Wichtigste: Überprüfen Sie, ob alle Ihre Sensoren dieselbe Zeitskala verwenden.

Die Theorie ist schön und gut, aber wie können Sie den GPS-Zeitimpuls in Ihrem Projekt tatsächlich nutzen?

Alle ArduSimple Boards haben einen Pin namens Timepulse, PPS oder TPS. Dies sind verschiedene Bezeichnungen für dasselbe Signal. Standardmäßig ist dieser Zeitimpuls auf 1 Impuls pro Sekunde (PPS) eingestellt. Das bedeutet, dass jede Sekunde, genau zum Zeitpunkt des Sekundenwechsels, dieses Signal ausgelöst wird, um die Anwendung über den genauen Zeitpunkt des Sekundenwechsels zu informieren. Der Empfänger benötigt möglicherweise etwas Zeit, um die aktuelle neue Position zu berechnen und stellt sie Ihnen so schnell wie möglich zur Verfügung. Im nächsten Bild finden Sie eine visuelle Darstellung davon.

In Ihrer Anwendung können Sie die Timepulse und den seriellen Datenausgang an Ihren Prozessor oder Computer. Irgendwann wird Ihre Anwendung die Uhrzeit 8:30:00 Uhr anzeigen. Es ist Zeit, sich auf den nächsten Zeitimpuls vorzubereiten, der genau 8:30:01 Uhr anzeigt.

Aber Sie könnten sagen: Was ist, wenn das Signal, das ich messen möchte, zwischen zwei Zeitimpulsen liegt?

• Option A. Sie haben einen Hochleistungsoszillator in Ihrem Prozessor (MHz oder mehr), den Sie bei jedem Zeitimpuls synchronisieren können.
• Option B. Nutzen Sie eine weitere Funktion von GPS-Empfängern: die EXTINT oder EVENT-Eingang. Wir werden an einem anderen Tag über dieses Signal sprechen und diesen Beitrag mit einem Link aktualisieren.