Часы с синхронизацией времени по gps

Часы с синхронизацией времени по gps

G-STORE.RU — официальный магазин часов Casio в России

Сегодня поговорим о GPS-синхронизации времени в часах Casio. Технология довольно новая [по современным меркам], но уже успела стать популярной и востребованной в часах ведущих производителей. Основная причина — простота использования и высокая точность полученного сигнала. Не обошлось и без основного “подводного камня”: слишком жесткие условия для успешного приема сигнала — небо обязательно должно быть открытым. Еще одним недостатком технологии мы считаем высокую стоимость — в бюджетных и даже в часах среднего ценового сегмента GPS вы не найдете. Только дорогие модели премиум сегмента могут похвастаться этой функцией. В статье постарались объяснить, что же представляет собой GPS и как ее использовать для получения точного времени.

GPS [Global Navigation System] — система навигации, в основе которой лежит информация со множества спутников, вращающихся вокруг Земли. Принцип работы технологии основан на измерении расстояния от антенны устройства [в нашем случае часы с GPS приемником] до спутника. Местоположения спутников уже заранее известны [с высокой точностью] и записаны в специальный альманах [база данных]. Он хранится в памяти часов до начала измерений. Обычно спутники передают альманах вместе с сигналом GPS. Таким образом, GPS-приемник знает расстояние до нескольких спутников, на основе данных альманаха и скорости радиоволны [примерно равна скорости света] может вычислить точные координаты устройства. Каждый спутник оборудован атомными часами [будет подробно описан в материале о радиосинхронизации]. Это время передается вместе с сигналом и учитывает пройденное расстояние для определения погрешности [если среди читателей буду профи, поправьте нас в случае ошибки].

Для более точного определения местоположения карта земного шара условно поделена на блоки по 500 метров, каждый из которых относится к определенному часовому поясу.

В часах Casio технология GPS имеет название GPS Hybrid Wave Ceptor. Это означает, что синхронизация времени выполняется по GPS и по радиоволнам. Если по какой-то причине радиоволны недоступны, часы автоматически включают GPS-приемник, и с помощью него синхронизируют текущее время и дату.

О работе GPS Hybrid

  • В автоматическом режиме часы принимают сигнал радиоволн в промежутке между полночью и 5 утра. Если операция не удалась, то в промежутке между 6 и 10 часами утра принимается GPS сигнал.
  • Перед приемом GPS сигнала убедитесь, что небо не закрыто облаками, поблизости нет крупных зданий, сооружений или других препятствий. GPS-приемник скорее всего не будет работать под землей, в туннеле или в условиях, когда небо невидимо.
  • При успешном приеме сигнала часы автоматически устанавливают временную зону, текущее время и дату.
  • Несмотря на то, что в часах используется интегральная микросхема с пониженным энергопотреблением, функция GPS довольно ресурсоемкая.
  • Во время приема GPS сигнала держите часы строго горизонтально [циферблат должен смотреть в небо]. Если у вас настроена автосинхронизация времени, просто оставьте часы на подоконнике на ночь. Убедитесь, что перед приемом сигнала часы получили достаточное количество света в течение минимум 2 минут. Для этого достаточно поднести часы к источнику яркого света [подойдут солнечные лучи или лампы дневного света].
  • Время приема сигнала может варьироваться от 6 секунд до минуты.

Итак, вы стали счастливым обладателем часов с GPS приемником. Первым делом нужно вручную запустить GPS-синхронизацию. Последовательность действий описана для модели G-Shock GPW-1000, для других моделей принцип схожий, но могут быть некоторые отличия. Данную операцию следует также запускать, если вы путешествуете на большие расстояния и оказались в другом часовом поясе.

  • Найдите подходящее место для приема и поверните часы циферблатом к небу.
  • В режиме текущего времени нажмите и удерживайте кнопку B в течение 3 секунд, пока секундная стрелка не укажет на отметку T+P.

  • Если секундная стрелка указывает на Y (да), N (нет) или T (время), удерживайте кнопку B, пока она не укажет на T+P.
  • Когда начнется определение местоположения, стрелка режимов покрутится несколько раз. При успешном выполнение операции, стрелка режимов остановится на отметке 12 часов и затем укажет на текущую широту местоположения. Секундная стрелка укажет на Y (да), затем время и дата автоматически установятся в соответствии с часовой зоной.

  • Получение информации о местоположении обычно занимает от 30 секунд до до 2 минут.
  • Если получить сигнал на удастся, секундная стрелка укажет на N (нет) и отсчет времени продолжится без изменений.

Теперь часы запомнили текущую временную зону, и если вы не собираетесь ее покидать, в дальнейшем можно использовать GPS калибровку текущего времени.

  • Найдите подходящее место для приема и поверните часы циферблатом к небу.
  • В режиме текущего времени нажмите и удерживайте кнопку B в течение 1 секунд, пока секундная стрелка не укажет на отметку Time (Время).
Читайте также:  Как восстановить удаленные приложения на андроиде леново

  • Получение информации обычно занимает от 6 секунд до минуты.
  • При успешном получении сигнала секундная стрелка укажет на Y (да), затем время и дата автоматически установятся в соответствии с часовой зоной.
  • Если получить сигнал на удастся, секундная стрелка укажет на N (нет) и отсчет времени продолжится без изменений.

В случае, если идет прием секунд координации, операция может длиться вплоть до 13 минут. Секунды координации [високосные секунды] были придуманы для добавления ко всемирному времени [UTC] для согласования его с солнечным временем. В силу природных причин, сутки не всегда длятся 24 часа. 30 июня и 31 декабря они длятся 24 часа и 1 секунду. Чтобы не накапливать эти секунды в течение длительного времени, было принято решение просто добавлять в эти дни по секунде к текущему времени. Если часы уже получили информацию о секунде координации, то данная операция больше не будет производиться вплоть до 1 июня или 1 декабря.

Вывод

GPS синхронизация в часах Касио однозначно стоит внимания. В силу своей цены, часы с GPS приобрели статус, подчеркивающий солидность своего владельца. Возможно, когда-нибудь мы увидим эту технологию и в бюджетном сегменте, ведь в 21 веке хочется иметь супер точные часы, не требующие практически никаких ручных манипуляций.

  • Про автора
  • Еще от автора

yamakot

Люблю разбираться во всяких тонкостях часов японского производителя. Активно поддерживаю идею "настоящие ударопрочные G-Shock-и должны быть цифровыми", при этом не отказываюсь от ана-диджи. Новости, обзоры, лукбуки — вношу свою лепту в популяризацию часовой продукции Casio в русскоязычном сегменте интернета.

Одним из способов повышения точности наручных часов с недавнего времени стала синхронизация со спутниками GPS. Данная технология постепенно набирает все большую популярность. Конечно, первое что приходит на ум — это Citizen Satellite Wave, Seiko Astron. Компания Casio также представила несколько моделей с GPS синхронизацией. Само собой нельзя не упомянуть многофункциональные агрегаты от Garmin. Среди этих крупных игроков, несколько затерялась небольшой немецкий производитель Morgenwerk. О нем и поговорим. За этим производителем стоят люди, создавшие до этого скромную компанию Neolog watch, выпускающую электронные часы с оригинальным дизайном. Фактически Morgenwerk родилась почти одновременно с появлением на рынке Citizen Satellite Wave и Seiko Astron. Основной фишкой часов, должна была стать их максимальная, насколько это возможно, точность.

Во внешнем виде часов, как не трудно заметить, прослеживается этот классический немецкий дизайн, характерный для Tool Watch. Но главное, конечно, внутри. Механизм, созданный инженерами Morgenwerk, объединяет в себе три технологии для повышения точности хода часов. Основой служит термокомпенсированный кварц, потом подключается синхронизация со спутниками. Система ищет данные с шести спутников одновременно и затем выбирает три с наиболее сильным сигналом для синхронизации. Она занимает от 8 до 90 секунд. На последнем этапе применяется называемая производителем «умная система», которая сравнивает время часов и данные, полученные со спутника, а затем программное обеспечение корректирует параметры кварца в ту или иную сторону. В результате часы «обучаются», постоянно учитывая необходимую поправку, и точность может достигать впечатляющие +/-0.75 секунд в год.

В часах установлен Li-ion аккумулятор, который может работать 2-3 месяца без подзарядки, а в режиме экономии энергии (без GPS синхронизации) – от 8 до 15 месяцев. В принципе после «обучения» часов синхронизация особо и не нужна, разве что во время путешествия, при пересечении нового часового пояса. Заряжаются часы 2 часа. С первыми экземплярами шло очень интересное зарядное устройство, способное заряжать часы, как от сети, так и от солнечной энергии. Теперь в комплекте простая док-станция с USB кабелем.

Компания Morgenwerk выпускает три линейки часов: M1, M2 и M3. M1 и M2 отличаются лишь типом часовых меток на циферблате и размером. У M1 строгие риски, у M2-арабские цифры. Внутри линейки можно выбрать часы в стальном или титановом корпусе, с покрытием или без. Само покрытие представляет собой карбид титана. Morgenwerk M1 имеют диаметр корпуса 43 мм с толщиной 14 мм, диаметр часов М2 составляет 46 мм.

Сверху и снизу часов, прямо перед дужками для крепления ремешка, размещаются антенны GPS приемника, прикрытые закаленным минеральным стеклом К1. Стекло же, защищающее циферблат, сапфировое с антибликовым покрытием. На задней крышке, кроме контактов для зарядки, можно увидеть схему всех 39 часовых поясов. Дополнительные часовые пояса возникли, так как в некоторых странах разница во времени не измеряется в ровных часах. Есть страны, где время отличается лишь на 30 минут или даже на 15, их называют искаженными часовыми поясами.

Читайте также:  Видеочат ватсап на компьютер

Водозащита часов 50 метров. Стрелки и метки на циферблате покрыты суперлюминовой. В часах M1 и M2 установлен механизм Morgenwerk Satellite Caliber 1. Число месяца можно узнать, нажав соответствующую кнопку сбоку корпуса, секундная стрелка встанет напротив нужной цифры, нанесенной на внутреннем ранте. Кстати цифры даты идут через одну, и это не очень удобно. Если кнопку зажать на более чем 2 секунды, то стрелка будет указывать дату постоянно. Стрелки могут вращаться независимо, что облегчает управление часами без привычной заводной головки, имеются только кнопки. Цена на часы M1 и M2 колеблется от 1200 до 1800 евро, в зависимости от комплектации.

Часы М3-1 несколько отличаются от предыдущих моделей. У них более сложный механизм, бесхитростно названый Morgenwerk Satellite Caliber 2, который показывает дополнительную информацию на инверсном экране циферблата. Помимо стандартных времени, даты, часовой зоны, хронографа и таймера, благодаря дополнительному датчику, доступна информация барометра, альтиметра, компаса, термометра и конечно текущие координаты GPS. М3-1 больше своих собратьев. Диаметр корпуса 48 мм, толщина 17 мм. Работают часы два месяца без подзарядки. Цена за весь этот функционал 2400 евро.

В недостатки всех моделей я, пожалуй, запишу нестандартное крепление ремешка. Пересадить часы на Nato или крутую кожу, без ухищрений не получится. В плюсах-довольно строгий дизайн, особенно мне нравятся М1.

Приятно, что не только большие компании, но и скромные производители создают и разрабатывают новые технологии и механизмы. Будем с интересом следить за развитием такой перспективной темы как GPS синхронизация в часах.

Вам необходим источник точного времени от GPS? Данная статья покажет вам, как использовать модуль GPS для получения времени, даты и координат, и как показать их на LCD индикаторе с помощью Arduino.

Что необходимо?

  • компьютер с установленной Arduino IDE;
  • Arduino (мы используем Arduino Mega);
  • LCD индикатор;
  • GPS модуль (мы используем EM-411, возможны и другие, поддерживающие протокол NMEA, например, VK2828U7G5LF или GY-NEO6MV2);
  • макетная плата, перемычки и потенциометр 5 кОм;
  • библиотека TinyGPS (ссылка ниже).

Введение

Создание системы глобального позиционирования, или GPS, началось в начале 1970-х годов. Каждая страна (Россия, США, Китай и т.д.) обладают своей собственной системой, но большинство средств спутниковой навигации в мире используют систему США.

Каждый спутник системы имеет атомные часы, которые непрерывно контролируются и корректируются NORAD (командованием воздушно-космической обороны Северной Америки) каждый день.

По сути, приемник по своим часам измеряет TOA (время получения сигнала, time of arrival) четырех спутниковых сигналов. Исходя из TOA и TOT (времени отправки сигнала, time of transmission), приемник вычисляет четыре значения времени «пролета» сигнала (TOF, time of flight), которые отличаются друг от друга в зависимости от расстояния спутник-приемник. Затем, исходя из четырех значений TOF, приемник вычисляет свое положение в трехмерном пространстве и отклонение своих часов.

Самые недорогие GPS приемники обладают точностью около 20 метров для большинства мест на Земле. Теперь посмотрим, как изготовить свои собственные часы GPS с помощью Arduino.

Аппаратная часть

Мой GPS модуль имеет 6 контактов: GND, Vin, Tx, Rx и снова GND. Шестой вывод никуда не подключен. Контакт GND соединен с корпусом на Arduino, Vin подключаем к шине +5В на Arduino, Tx подключен к выводу 10 на Arduino, а вывод Rx никуда не подключаем, так как не будем посылать на GPS модуль никаких сообщений. Мой модуль передает спутниковые данные, используя интерфейс RS-232, со скоростью 4800 бит/сек, которые принимаются Arduino на выводе 10.

Ниже показана фотография GPS модуля:

GPS модуль EM-411

Модуль отправляет то, что известно как NMEA сообщения. Здесь вы можете увидеть пример одного NMEA сообщения и его разъяснение (выдержка из технического описания):

Формат данных GGA

Название Пример Единицы Описание
ID сообщения $GPGGA Заголовок протокола GGA
Время UTC 161229.487 hhmmss.sss (две цифры часы, две цифры минуты, затем секунды с точностью до тысячных)
Широта 3723.2475 ddmm.mmmm (первые две цифры градусы, затем минуты с точностью до десятитысячных)
Флаг N/S N N – север, S – юг
Долгота 12158.3416 ddmm.mmmm (первые две цифры градусы, затем минуты с точностью до десятитысячных)
Флаг E/W W E – восток, W – запад
Индикатор местоположения 1
  • 0 – местоположение недоступно или некорректно;
  • 1 – режим GPS SPS, местоположение корректно;
  • 2 – дифференциальный GPS, режим SPS, местоположение корректно;
  • 3 – режим GPS PPS, местоположение корректно.
Количество используемых спутников 07 В диапазоне от 0 до 12
HDOP 1.0 Ухудшение точности по горизонтали
Высота относительно уровня моря 9.0 метры
Единицы измерения M метры
Геоидальное различие Различие между земным эллипсоидом WGS-84 и уровнем моря (геноидом)
Единицы измерения M метры
Возраст дифференциальных данных GPS секунды Нулевые поля, когда DGPS не используется
ID станции, передающей дифференциальные поправки 0000
Контрольная сумма *18
Конец сообщения
Читайте также:  Служба центра обновления windows 7 не запущена

Все эти данные принимаются Arduino через вывод 10. Библиотека TinyGPS читает сообщения GPGGA и GPRMC (для подробной информации о GPRMC смотрите техническое описание).

Arduino на схеме не показан. Подключите периферийные устройства согласно подписанным соединениям.

Схема GPS часов на arduino

Программное обеспечение

При подаче питания GPS модуль затрачивает некоторое время, чтобы получить правильное местоположения от спутников. Когда местоположение получено, модуль шлет NMEA сообщения на Arduino. Библиотека TinyGPS содержит функцию для получения времени и даты из GPRMC сообщения. Она называется crack_datetime() и принимает в качестве параметров семь указателей на переменные: год year , месяц month , день месяца day , часы hour , минуты minute , секунды second , и сотые доли секунды hundredths . Вызов функции выглядит так:

Вызов данной функции возвращает вам в переменных правильные значения до тех пор, пока с железом всё в порядке.

Чтобы получить ваше местоположение, можно вызвать функцию f_get_position() . Данная функция принимает в качестве параметров два указателя на переменные: широта latitude и долгота longitude . Вызов данной функции выглядит так:

Исходный текст программы:

Загрузки

Здесь все файлы, которые вам могут понадобиться:

Комплектующие: технические описания и ссылки на магазины (aliexpress и пр.)

  • Arduino Mega;
  • LCD индикатор (или такой же индикатор, но уже с кнопками и потенциометром);
  • GPS модули VK2828U7G5LF и GY-NEO6MV2;
  • макетная плата;
  • перемычки.

Фото и видео

На фотографиях и видео я добавил смещение широты и долготы. Чтобы улучшить прием, я подключил GPS модуль через длинный кабель и высунул его в окно.

Дата и время Широта и долгота Подключение

Заключение

В данной статье мы рассмотрели, как получить дату, время и координаты от GPS модуля, а затем как их отобразить на LCD индикаторе. Теперь вы знаете, где находитесь!

Надеюсь статья оказалась полезной. Оставляйте комментарии!

На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.

В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации комментария требуется время на премодерацию.

время верно показывает а вот число сдвинулось назад на день пока вижу, странно да и вообще отключаю антенну время все равно бежит я так понял GPS только для запуска нужен чи как?

Всё это просто замечательно, но есть парочка нюансов:
— поправку на поясное время сделали, но что будет показывать календарь в интервале от 00:00 до 03:00, например, московского времени? Вчерашнюю дату? И как быть с датами в конце-начале месяца (особенно в феврале, да ещё не забывая про високосный год)?
— даже и с такой поправкой кода, MEGA будет сильно избыточна — более популярной ( и дешёвой) UNO или NANO — "за глаза".

Решил так:
gps.crack_datetime(&year, &month, &day, &hour, &minute, &second, &hundredths);
hour = hour + timeoffset;
if (hour > 23) hour = hour — 24;
Тогда время в часах будет в 24 часовом формате с учётом часового пояса.

При использовании SoftwareSerial основная проблема в задержке, которую добавляет этот программный порт, при вызове функций других библиотек (соответственно и других портов SoftwareSerial). На официальном сайте Arduino для получения непрерывных потоков данных с нескольких портов рекомендуют использовать дополнительно библиотеку AltSoftSerial.
Здесь https://www.pjrc.com/teensy. , в конце статьи есть рекомендации по выбору скоростей при использовании одновременно трех uart портов (аппаратный, SoftwareSerial и AltSoftSerial).

Скорее наоборот, в Mega есть свободные аппаратные uart-порты и можно не использовать SoftwareSerial, а в Uno всего один, и тот нужен для прошивки и монитора порта. А вот скорости порта наверно сперва лучше выставить по дефолту 9600 (с завода в модуле gps), а потом при желании поднять/опустить. Тут если автор даст комментарий какая скорость и почему при использовании нескольких SoftwareSerial uart-портов предпочтительней, что бы не перегружать контроллер и не допускать переполнения буфера порта, — буду весьма благодарен

На ардуино UNO чтобы создать что-то подобное, надо менять что-нибудь в коде и в схеме?

Очень понравилась статья, несколько дней пытался сделать похожее а здесь как угадали мои мысли.
Широту-долготу и время показывает после инициализации модуля, с датой приходится подождать.
Часовой пояс просто прибавляют и может появиться 25 часов, 26, и даже отрицательное.
При выводе дня пропущена команда вывода "0" если меньше 10.

Ссылка на основную публикацию
Функция плотности распределения пуассона
На этой странице мы собрали примеры решения учебных задач, где используется распределение Пуассона. Краткая теория Рассмотрим некоторый поток событий, в...
Фоллаут 76 официальный сайт на русском
Игра Fallout 76 Модификация силовой брони и оружия в честь 300-летия США Голова Волт-Боя Патриотический костюм американца Праздничное приветствие Волт-Боя...
Фольксваген тигуан 2 литра механика
Все минусы Фольксваген Тигуан 2018-2019 ➖ Качество отделочных материалов ➖ Расход топлива Плюсы ➕ Динамика ➕ Управляемость ➕ Удобный салон...
Функция распределения случайного времени безотказной работы радиоаппаратуры
На странице Непрерывная случайная величина мы разобрали примеры решений для произвольно заданных законов распределения (многочлены, логарифмы и т.п.). Здесь же...
Adblock detector