जीपीएस अनुशासित दोलक: Difference between revisions
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एक [[ | एक [[जीपीएस]] क्लॉक, या '''जीपीएस अनुशासित दोलक''' (जीपीएसडीओ), जीपीएस रिसीवर और उच्च गुणवत्ता, स्थिर दोलक जैसे [[क्वार्ट्ज]] या रूबिडियम दोलक का संयोजन है जिसका आउटपुट जीपीएस या अन्य [[जीएनएसएस]] उपग्रहों द्वारा प्रसारित संकेत से सहमत होने के लिए नियंत्रित होता है।<ref>{{cite web |last1=Kuykendall |first1=Peter |last2=Loomis |first2=Peter V. W. |title=In Sync with GPS: GPS Clocks for the Wireless Infrastructure |url=http://www.4timing.com/SyncGPS.pdf |website=4timing.com |publisher=Trimble Navigation |access-date=17 November 2022 |archive-url=https://web.archive.org/web/20051219194419/http://www.4timing.com/SyncGPS.pdf |archive-date=19 December 2005 |language=en |url-status=live}}</ref><ref>[http://tf.nist.gov/general/enc-d.htm Time and Frequency from A to Z<!-- Bot generated title -->]</ref> जीपीएसडीओ समय के स्रोत के रूप में अच्छे प्रकार से काम करते हैं क्योंकि नेविगेशन में जीपीएस के लिए स्थितिगत उपयुक्ता प्रदान करने के लिए उपग्रह समय संकेत उपयुक्त होना चाहिए। ये संकेत नैनोसेकंड के लिए उपयुक्त हैं और समय के अनुप्रयोगों के लिए एक अच्छा संदर्भ प्रदान करते हैं।<ref name="Lombardi2008">{{cite journal |last1=Lombardi |first1=Michael A. |title=कैलिब्रेशन और मेट्रोलॉजी प्रयोगशालाओं के लिए प्राथमिक आवृत्ति मानकों के रूप में जीपीएस अनुशासित ऑसिलेटर्स का उपयोग|journal=NCSLI Measure |date=September 2008 |volume=3 |issue=3 |pages=56–65 |doi=10.1080/19315775.2008.11721437 |s2cid=700116 |url=https://tf.nist.gov/general/pdf/2297.pdf |access-date=17 November 2022 |language=en}}</ref><ref>{{Cite web |url=http://www.rt66.com/~shera/QST_GPS.pdf |title=संग्रहीत प्रति|access-date=2011-10-21 |archive-date=2011-10-16 |archive-url=https://web.archive.org/web/20111016150850/http://www.rt66.com/~shera/QST_GPS.pdf |url-status=dead }}</ref> | ||
जीपीएसडीओ समय के स्रोत के रूप में | |||
[[File:GPS disciplined oscillator unit.jpg|thumb | [[File:GPS disciplined oscillator unit.jpg|thumb| पल्स-प्रति-सेकंड (पीपीएस) आउटपुट और एक [[RS-232]] इंटरफ़ेस के साथ एक जीपीएस अनुशासित दोलक इकाई]] | ||
== अनुप्रयोग == | == अनुप्रयोग == | ||
जीपीएसडीओ अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला में समय के अनिवार्य स्रोत के रूप में काम करते हैं, और कुछ तकनीकी अनुप्रयोग उनके बिना प्रायौगिक होते है।<ref>[https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA484160.pdf Article title]</ref> जीपीएसडीओ का उपयोग दुनिया भर में समन्वित यूनिवर्सल टाइम (यूटीसी) के आधार के रूप में किया जाता है। यूटीसी समय और आवृत्ति के लिए आधिकारिक स्वीकृत मानक है। यूटीसी को वज़न और माप के अंतर्राष्ट्रीय ब्यूरो ([[BIPM|बीआईपीएम]]) द्वारा नियंत्रित किया जाता है। दुनिया भर में टाइमिंग सेंटर ग्लोबल पोजिशनिंग प्रणाली टाइमकीपिंग यूटीसी के लिए अपने स्वयं के समय के पैमाने को संरेखित करने के लिए तथा<ref>{{Cite web |url=http://www.agilent.com/metrology/gps-do_report.shtml |title=Agilent {{!}} GPS-DO Performance<!-- Bot generated title --> |access-date=2011-10-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120117071732/http://www.agilent.com/metrology/gps-do_report.shtml |archive-date=2012-01-17 |url-status=dead }}</ref><ref name=autogenerated2>{{Cite web |url=http://tycho.usno.navy.mil/ptti/1998/Vol%2030_15.pdf |title=संग्रहीत प्रति|access-date=2011-10-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120112231810/http://tycho.usno.navy.mil/ptti/1998/Vol%2030_15.pdf |archive-date=2012-01-12 |url-status=dead }}</ref> सिंक्रनाइज़ेशन अनुप्रयोगों में होल्डओवर के लिए जीपीएस आधारित मानकों का उपयोग करता है। जीपीएस व्युत्पन्न समय का महत्व<ref>[http://www.prc68.com/I/timefreq.shtml#CDMA Time & Frequency<!-- Bot generated title -->]</ref> और सीज़ियम मानक|सीज़ियम-आधारित संदर्भों के विकल्प के रूप में मानक प्रयोगशालाओं में अच्छे प्रकार से सेवा करते हैं।<ref name=Lombardi2008 /> | |||
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जीपीएसडीओ का उपयोग कई आरएफ रिसीवरों के सिंक्रनाइज़ेशन प्रदान करने के लिए किया जा सकता है, जिससे रिसीवर्स<ref>{{cite web|accessdate=2018-03-08|title=What is a GPS/Multi-GNSS Disciplined Oscillator (GPSDO/GNSSDO)?|url=http://www.furuno.com/en/gnss/technical/gnssdo|website=www.furuno.com}}</ref> और [[निष्क्रिय रडार]] और आयनोसॉन्ड्स जैसे अनुप्रयोगों के बीच आरएफ चरण सुसंगत संचालन की अनुमति मिलती है।<ref>{{cite web|accessdate=2018-03-08|title=जीएनयू चिरप साउंडर|url=http://www.sgo.fi/~j/gnu_chirp_sounder/|website=www.sgo.fi}}</ref> | |||
== ऑपरेशन == | |||
[[File:GPSDO.png|thumb|left|एक आधुनिक जीपीएसडीओ]]जीपीएसडीओ एक ट्रैकिंग लूप के माध्यम से आउटपुट को जीपीएस संकेत में लॉक करके एक उच्च गुणवत्ता वाले [[क्वार्ट्ज]] या रूबिडियम दोलक को अनुशासित या स्टीयरिंग करके काम करता है। अनुशासित तंत्र [[फेज़-लॉक्ड लूप]] (पीएलएल) के समान प्रकार से काम करता है, लेकिन अधिकांश जीपीएसडीओ में लूप फ़िल्टर को एक [[माइक्रोकंट्रोलर]] से परिवर्तित कर दिया जाता है जो सॉफ़्टवेयर का उपयोग न केवल स्थानीय दोलक के चरण और आवृत्ति परिवर्तनों की भरपाई के लिए करता है, अपितु उम्र बढ़ने तापमान और अन्य पर्यावरणीय मापदंडों के सीखे हुए कुछ प्रभाव के लिए भी करता है।<ref name=Lombardi2008 /><ref>[http://www.symmetricom.com/products/gps-solutions/gps-time-frequency-receivers/4411A/ 4411A<!-- Bot generated title -->]</ref> | |||
एक समय संदर्भ के रूप में जीपीएसडीओ की उपयोगिता की कुंजियों में से एक है कि यह जीपीएस संकेत की स्थिरता विशेषताओं और ट्रैकिंग लूप द्वारा नियंत्रित दोलक को संयोजित करने में सक्षम है। जीपीएस रिसीवर में उत्कृष्ट दीर्घकालिक स्थिरता होती है (जैसा कि उनके [[एलन विचरण]] की विशेषता है)<ref name=autogenerated2 /> कई घंटों से अधिक औसत समय पर चूंकि, उनकी अल्पकालिक स्थिरता पल्स-प्रति-सेकंड संकेत के आंतरिक रिज़ॉल्यूशन की सीमाओं से कम हो जाती है। एक पल्स प्रति सेकंड (1पीपीएस) संदर्भ समय परिपथ, रेडियो प्रसार प्रभाव जैसे बहुपथ हस्तक्षेप, वायुमंडलीय स्थिति और अन्य हानि दूसरी ओर, एक गुणवत्ता ओवन-नियंत्रित दोलक में बेहतर अल्पकालिक स्थिरता होती है, लेकिन यह थर्मल, उम्र बढ़ने और अन्य दीर्घकालिक प्रभावों के लिए अतिसंवेदनशील होता है। जीपीएसडीओ का उद्देश्य उत्कृष्ट समग्र स्थिरता विशेषताओं के साथ एक संदर्भ स्रोत देने के लिए जीपीएस संकेतों की दीर्घकालिक स्थिरता के साथ दोलक के अल्पकालिक स्थिरता प्रदर्शन को मिलाकर दोनों स्रोतों का सर्वोत्तम उपयोग करना है।<ref>{{cite web |url=http://www.ko4bb.com/Timing/FAQ-2.php#[Def1] |title=घड़ी स्थिरता विश्लेषण, एलन विचलन|date= |website=ko4bb.com/}}</ref> | |||
जीपीएसडीओ सामान्यतः रेफरेंस दोलक से 1पीपीएस संकेत उत्पन्न करने के लिए डिवाइडर का उपयोग करके जीपीएस संकेत के लिए आंतरिक फ्लाईव्हील दोलक को चरण-संरेखित करते हैं, फिर इस 1पीपीएस संकेत की तुलना जीपीएस-जनित 1पीपीएस संकेत से करते हैं और स्थानीय दोलक आवृत्ति को नियंत्रित करने के लिए चरण अंतर का उपयोग करते हैं। ट्रैकिंग लूप के माध्यम से छोटे समायोजन में<ref>{{cite book|first1=Dan|last1=Doberstein|title=Fundamentals of GPS Receivers: A Hardware Approach|url=https://books.google.com/books?id=EQV0hBF25bkC&q=gps%2520disciplined%2520oscillator%2520design&pg=PA155|publisher=Springer Science & Business Media|date=22 October 2011|isbn=9781461404095|via=Google Books}}</ref> यह जीपीएसडीओ को उनके कॉसिंस एनसीओ (संख्यात्मक रूप से नियंत्रित दोलक) से भिन्न करता है। आवृत्ति समायोजन के माध्यम से एक [[क्वार्ट्ज]] को अनुशासित करने के अतिरिक्त, एनसीओ सामान्यतः एक फ्री-रनिंग, कम लागत वाले क्रिस्टल क्वार्ट्ज का उपयोग करते हैं और बड़े चरण के चरणों में प्रति सेकंड आउटपुट चरण को डिजिटल रूप से लंबा या छोटा करके आउटपुट चरण को समायोजित करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि औसतन संख्या प्रति सेकंड चरण संक्रमण जीपीएस रिसीवर संदर्भ स्रोत से जुड़ा हुआ है। यह उच्च चरण के शोर और घबराहट की कीमत पर आवृत्ति उपयुक्ता की गारंटी देता है, एक गिरावट जो सच्चे जीपीएसडीओ को हानि नहीं पहुंचाती है। | |||
जब | जब जीपीएस संकेत अनुपलब्ध हो जाता है, तो जीपीएसडीओ [[सिंक्रनाइज़ेशन अनुप्रयोगों में होल्डओवर]] की स्थिति में चला जाता है, जहाँ यह केवल आंतरिक दोलक का उपयोग करके उपयुक्त समय बनाए रखने का प्रयास करता है। | ||
जीपीएसडीओ होल्डओवर में होने पर दोलक की उम्र बढ़ने और तापमान स्थिरता की भरपाई के लिए परिष्कृत कलन विधि का उपयोग किया जाता है।<ref>{{Cite book |doi = 10.1109/FREQ.1996.560284|isbn = 0-7803-3309-8|chapter = Adaptive temperature compensation of GPS disciplined quartz and rubidium oscillators|title = Proceedings of 1996 IEEE International Frequency Control Symposium|year = 1996|last1 = Penrod|first1 = B.M.|pages = 980–987|s2cid = 110013398}}</ref> मई 2000 से पहले ग्लोबल पोजिशनिंग प्रणाली जीपीएस (एसए) के लिए त्रुटि विश्लेषण के उपयोग ने नागरिक उपयोग के लिए उपलब्ध जीपीएस संकेतों की उपयुक्ता को प्रतिबंधित कर दिया और बदले में जीपीएसडीओ व्युत्पन्न समय की उपयुक्ता के लिए चुनौतियां प्रस्तुत कीं एसए को संवृत करने से जीपीएसडीओ की पेशकश की उपयुक्ता में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है।<ref>[http://www.leapsecond.com/pages/saoff/ Effect of no SA on HP 58503A GPS Time & Frequency Receiver<!-- Bot generated title -->]</ref> जीपीएसडीओ पावर-ऑन के पश्चात मिनटों के भीतर अधिक उन्नत इकाइयों के लिए प्रवेश-स्तर, कम लागत वाली इकाइयों के लिए प्रति अरब भागों के क्रम में आवृत्ति उपयुक्ता और स्थिरता उत्पन्न करने में सक्षम हैं, और इस प्रकार उच्चतम में से एक हैं उपयुक्ता शारीरिक रूप से व्युत्पन्न संदर्भ मानक उपलब्ध हैं। | |||
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एक जीपीएस क्लॉक, या जीपीएस अनुशासित दोलक (जीपीएसडीओ), जीपीएस रिसीवर और उच्च गुणवत्ता, स्थिर दोलक जैसे क्वार्ट्ज या रूबिडियम दोलक का संयोजन है जिसका आउटपुट जीपीएस या अन्य जीएनएसएस उपग्रहों द्वारा प्रसारित संकेत से सहमत होने के लिए नियंत्रित होता है।[1][2] जीपीएसडीओ समय के स्रोत के रूप में अच्छे प्रकार से काम करते हैं क्योंकि नेविगेशन में जीपीएस के लिए स्थितिगत उपयुक्ता प्रदान करने के लिए उपग्रह समय संकेत उपयुक्त होना चाहिए। ये संकेत नैनोसेकंड के लिए उपयुक्त हैं और समय के अनुप्रयोगों के लिए एक अच्छा संदर्भ प्रदान करते हैं।[3][4]
अनुप्रयोग
जीपीएसडीओ अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला में समय के अनिवार्य स्रोत के रूप में काम करते हैं, और कुछ तकनीकी अनुप्रयोग उनके बिना प्रायौगिक होते है।[5] जीपीएसडीओ का उपयोग दुनिया भर में समन्वित यूनिवर्सल टाइम (यूटीसी) के आधार के रूप में किया जाता है। यूटीसी समय और आवृत्ति के लिए आधिकारिक स्वीकृत मानक है। यूटीसी को वज़न और माप के अंतर्राष्ट्रीय ब्यूरो (बीआईपीएम) द्वारा नियंत्रित किया जाता है। दुनिया भर में टाइमिंग सेंटर ग्लोबल पोजिशनिंग प्रणाली टाइमकीपिंग यूटीसी के लिए अपने स्वयं के समय के पैमाने को संरेखित करने के लिए तथा[6][7] सिंक्रनाइज़ेशन अनुप्रयोगों में होल्डओवर के लिए जीपीएस आधारित मानकों का उपयोग करता है। जीपीएस व्युत्पन्न समय का महत्व[8] और सीज़ियम मानक|सीज़ियम-आधारित संदर्भों के विकल्प के रूप में मानक प्रयोगशालाओं में अच्छे प्रकार से सेवा करते हैं।[3]
जीपीएसडीओ का उपयोग कई आरएफ रिसीवरों के सिंक्रनाइज़ेशन प्रदान करने के लिए किया जा सकता है, जिससे रिसीवर्स[9] और निष्क्रिय रडार और आयनोसॉन्ड्स जैसे अनुप्रयोगों के बीच आरएफ चरण सुसंगत संचालन की अनुमति मिलती है।[10]
ऑपरेशन
जीपीएसडीओ एक ट्रैकिंग लूप के माध्यम से आउटपुट को जीपीएस संकेत में लॉक करके एक उच्च गुणवत्ता वाले क्वार्ट्ज या रूबिडियम दोलक को अनुशासित या स्टीयरिंग करके काम करता है। अनुशासित तंत्र फेज़-लॉक्ड लूप (पीएलएल) के समान प्रकार से काम करता है, लेकिन अधिकांश जीपीएसडीओ में लूप फ़िल्टर को एक माइक्रोकंट्रोलर से परिवर्तित कर दिया जाता है जो सॉफ़्टवेयर का उपयोग न केवल स्थानीय दोलक के चरण और आवृत्ति परिवर्तनों की भरपाई के लिए करता है, अपितु उम्र बढ़ने तापमान और अन्य पर्यावरणीय मापदंडों के सीखे हुए कुछ प्रभाव के लिए भी करता है।[3][11]
एक समय संदर्भ के रूप में जीपीएसडीओ की उपयोगिता की कुंजियों में से एक है कि यह जीपीएस संकेत की स्थिरता विशेषताओं और ट्रैकिंग लूप द्वारा नियंत्रित दोलक को संयोजित करने में सक्षम है। जीपीएस रिसीवर में उत्कृष्ट दीर्घकालिक स्थिरता होती है (जैसा कि उनके एलन विचरण की विशेषता है)[7] कई घंटों से अधिक औसत समय पर चूंकि, उनकी अल्पकालिक स्थिरता पल्स-प्रति-सेकंड संकेत के आंतरिक रिज़ॉल्यूशन की सीमाओं से कम हो जाती है। एक पल्स प्रति सेकंड (1पीपीएस) संदर्भ समय परिपथ, रेडियो प्रसार प्रभाव जैसे बहुपथ हस्तक्षेप, वायुमंडलीय स्थिति और अन्य हानि दूसरी ओर, एक गुणवत्ता ओवन-नियंत्रित दोलक में बेहतर अल्पकालिक स्थिरता होती है, लेकिन यह थर्मल, उम्र बढ़ने और अन्य दीर्घकालिक प्रभावों के लिए अतिसंवेदनशील होता है। जीपीएसडीओ का उद्देश्य उत्कृष्ट समग्र स्थिरता विशेषताओं के साथ एक संदर्भ स्रोत देने के लिए जीपीएस संकेतों की दीर्घकालिक स्थिरता के साथ दोलक के अल्पकालिक स्थिरता प्रदर्शन को मिलाकर दोनों स्रोतों का सर्वोत्तम उपयोग करना है।[12]
जीपीएसडीओ सामान्यतः रेफरेंस दोलक से 1पीपीएस संकेत उत्पन्न करने के लिए डिवाइडर का उपयोग करके जीपीएस संकेत के लिए आंतरिक फ्लाईव्हील दोलक को चरण-संरेखित करते हैं, फिर इस 1पीपीएस संकेत की तुलना जीपीएस-जनित 1पीपीएस संकेत से करते हैं और स्थानीय दोलक आवृत्ति को नियंत्रित करने के लिए चरण अंतर का उपयोग करते हैं। ट्रैकिंग लूप के माध्यम से छोटे समायोजन में[13] यह जीपीएसडीओ को उनके कॉसिंस एनसीओ (संख्यात्मक रूप से नियंत्रित दोलक) से भिन्न करता है। आवृत्ति समायोजन के माध्यम से एक क्वार्ट्ज को अनुशासित करने के अतिरिक्त, एनसीओ सामान्यतः एक फ्री-रनिंग, कम लागत वाले क्रिस्टल क्वार्ट्ज का उपयोग करते हैं और बड़े चरण के चरणों में प्रति सेकंड आउटपुट चरण को डिजिटल रूप से लंबा या छोटा करके आउटपुट चरण को समायोजित करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि औसतन संख्या प्रति सेकंड चरण संक्रमण जीपीएस रिसीवर संदर्भ स्रोत से जुड़ा हुआ है। यह उच्च चरण के शोर और घबराहट की कीमत पर आवृत्ति उपयुक्ता की गारंटी देता है, एक गिरावट जो सच्चे जीपीएसडीओ को हानि नहीं पहुंचाती है।
जब जीपीएस संकेत अनुपलब्ध हो जाता है, तो जीपीएसडीओ सिंक्रनाइज़ेशन अनुप्रयोगों में होल्डओवर की स्थिति में चला जाता है, जहाँ यह केवल आंतरिक दोलक का उपयोग करके उपयुक्त समय बनाए रखने का प्रयास करता है।
जीपीएसडीओ होल्डओवर में होने पर दोलक की उम्र बढ़ने और तापमान स्थिरता की भरपाई के लिए परिष्कृत कलन विधि का उपयोग किया जाता है।[14] मई 2000 से पहले ग्लोबल पोजिशनिंग प्रणाली जीपीएस (एसए) के लिए त्रुटि विश्लेषण के उपयोग ने नागरिक उपयोग के लिए उपलब्ध जीपीएस संकेतों की उपयुक्ता को प्रतिबंधित कर दिया और बदले में जीपीएसडीओ व्युत्पन्न समय की उपयुक्ता के लिए चुनौतियां प्रस्तुत कीं एसए को संवृत करने से जीपीएसडीओ की पेशकश की उपयुक्ता में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है।[15] जीपीएसडीओ पावर-ऑन के पश्चात मिनटों के भीतर अधिक उन्नत इकाइयों के लिए प्रवेश-स्तर, कम लागत वाली इकाइयों के लिए प्रति अरब भागों के क्रम में आवृत्ति उपयुक्ता और स्थिरता उत्पन्न करने में सक्षम हैं, और इस प्रकार उच्चतम में से एक हैं उपयुक्ता शारीरिक रूप से व्युत्पन्न संदर्भ मानक उपलब्ध हैं।
संदर्भ
- ↑ Kuykendall, Peter; Loomis, Peter V. W. "In Sync with GPS: GPS Clocks for the Wireless Infrastructure" (PDF). 4timing.com (in English). Trimble Navigation. Archived (PDF) from the original on 19 December 2005. Retrieved 17 November 2022.
- ↑ Time and Frequency from A to Z
- ↑ 3.0 3.1 3.2 Lombardi, Michael A. (September 2008). "कैलिब्रेशन और मेट्रोलॉजी प्रयोगशालाओं के लिए प्राथमिक आवृत्ति मानकों के रूप में जीपीएस अनुशासित ऑसिलेटर्स का उपयोग" (PDF). NCSLI Measure (in English). 3 (3): 56–65. doi:10.1080/19315775.2008.11721437. S2CID 700116. Retrieved 17 November 2022.
- ↑ "संग्रहीत प्रति" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2011-10-16. Retrieved 2011-10-21.
- ↑ Article title
- ↑ "Agilent | GPS-DO Performance". Archived from the original on 2012-01-17. Retrieved 2011-10-21.
- ↑ 7.0 7.1 "संग्रहीत प्रति" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2012-01-12. Retrieved 2011-10-21.
- ↑ Time & Frequency
- ↑ "What is a GPS/Multi-GNSS Disciplined Oscillator (GPSDO/GNSSDO)?". www.furuno.com. Retrieved 2018-03-08.
- ↑ "जीएनयू चिरप साउंडर". www.sgo.fi. Retrieved 2018-03-08.
- ↑ 4411A
- ↑ "घड़ी स्थिरता विश्लेषण, एलन विचलन". ko4bb.com/.
- ↑ Doberstein, Dan (22 October 2011). Fundamentals of GPS Receivers: A Hardware Approach. Springer Science & Business Media. ISBN 9781461404095 – via Google Books.
- ↑ Penrod, B.M. (1996). "Adaptive temperature compensation of GPS disciplined quartz and rubidium oscillators". Proceedings of 1996 IEEE International Frequency Control Symposium. pp. 980–987. doi:10.1109/FREQ.1996.560284. ISBN 0-7803-3309-8. S2CID 110013398.
- ↑ Effect of no SA on HP 58503A GPS Time & Frequency Receiver
