GPS時刻同期機能付き壁掛け時計。 GPS時計

近年、腕時計の精度を高める手段の一つとしてGPS衛星との同期が行われています。このテクノロジーは徐々に人気が高まっています。まず思い浮かぶのはやはりシチズンサテライトウェーブ、セイコーアストロンです。カシオもGPS同期を搭載したモデルをいくつか発表した。もちろん、Garmin の多機能ユニットについて触れずにはいられません。これらの大手企業の中で、ドイツの小規模メーカーであるモルゲンヴェルクはやや埋もれています。彼について話しましょう。このメーカーの背後には、オリジナルのデザインの電子時計を製造するささやかな会社 Neolog watch を以前に設立した人々がいます。実はモルゲンヴェルクは、シチズンサテライトウェーブやセイコーアストロンの発売とほぼ同時に誕生しました。この時計の主な特徴は、可能な限り正確であることです。

時計の外観には、気づくのが難しいことではありませんが、ツールウォッチの特徴であるこの古典的なドイツのデザインをたどることができます。しかし、重要なことはもちろん内側にあります。 Morgenwerk のエンジニアによって作成されたこの機構は、時計の精度を向上させるために 3 つのテクノロジーを組み合わせています。基本は温度補償されたクォーツで、衛星との同期が接続されています。このシステムは 6 つの衛星からのデータを同時に検索し、信号が最も強い 3 つを選択して同期します。 8 ～ 90 秒かかります。最終段階では、メーカーが「スマートシステム」と呼ぶものが使用され、時計の時刻と衛星から受信したデータを比較し、ソフトウェアがクォーツパラメータを一方向に調整します。その結果、時計は常に必要な補正を考慮して「学習」し、精度は年間 +/-0.75 秒という驚異的な値に達します。

この時計にはリチウムイオン電池が搭載されており、再充電せずに 2 ～ 3 か月間動作し、省エネモード (GPS 同期なし) では 8 ～ 15 か月間動作します。原則として、時計を「トレーニング」した後は、旅行中や新しいタイムゾーンを越える場合を除いて、同期は特に必要ありません。時計の充電には 2 時間かかります。最初のコピーには、ネットワークと太陽エネルギーの両方から時計を充電できる、非常に興味深い充電器が付属していました。 USB ケーブル付きのシンプルなドッキングステーションが付属します。

Morgenwerk は、M1、M2、M3 の 3 つの時計ラインを生産しています。 M1とM2は、文字盤のアワーマーカーの種類とサイズのみが異なります。 M1には厳格なマークがあり、M2にはアラビア数字が付いています。このラインでは、コーティングの有無にかかわらず、スチールまたはチタンケースを備えた時計をお選びいただけます。コーティング自体は炭化チタンです。 Morgenwerk M1 のケース直径は 43 mm、厚さ 14 mm、M2 時計の直径は 46 mm です。

時計の上部と下部、ストラップラグのすぐ前には、強化 K1 ミネラルガラスで覆われた GPS 受信機アンテナがあります。文字盤を保護するガラスは無反射コーティングを施したサファイアです。裏表紙には、充電接点に加えて、39 のすべてのタイムゾーンの図が表示されます。一部の国では時差を直時間で測定しないため、追加のタイムゾーンが発生しています。時差がわずか 30 分、場合によっては 15 分しか違わない国もあり、これらは歪んだタイムゾーンと呼ばれます。

この時計は50メートルまでの耐水性を備えています。文字盤の針とマーカーにはスーパールミノバがコーティングされています。 M1 および M2 ウォッチには、モルゲンヴェルクサテライトキャリバー 1 ムーブメントが搭載されており、ケースの側面にある対応するボタンを押すと、内側のベゼルに印刷された希望の数字の反対側に秒針が表示されます。ちなみに日付の数字が1つずつ区切られていて、あまり便利ではありません。ボタンを 2 秒以上押すと、矢印が常に日付を示します。針は独立して回転できるため、通常のリューズがなくても時計の操作が簡単になり、プッシャーのみがあります。 M1 および M2 ウォッチの価格は、構成に応じて 1,200 ユーロから 1,800 ユーロの範囲です。

M3-1 ウォッチは以前のモデルとは若干異なります。これらは、モルゲンヴェルクサテライトキャリバー 2 と呼ばれる、より複雑な機構を備えており、反転したダイヤルスクリーンに追加情報が表示されます。標準時刻、日付、タイムゾーン、クロノグラフ、タイマーに加えて、追加のセンサーのおかげで、気圧計、高度計、コンパス、温度計、そしてもちろん現在の GPS 座標からの情報も利用できます。 M3-1 は兄弟よりも大きいです。ケース径48mm、厚さ17mm。この時計は充電しなくても 2 か月間動作します。このすべての機能の価格は 2400 ユーロです。

すべてのモデルの欠点の 1 つは、ストラップの留め具が標準ではないことです。いくつかのコツがなければ、時計を Nato やクールなレザーに転写することはできません。プラス面としては、デザインが非常に厳密で、特に M1 が気に入っています。

大企業だけでなく、小さなメーカーも新しい技術や仕組みを生み出し、開発していることは素晴らしいことです。私たちは、時計の GPS 同期などの有望なトピックの開発に興味を持って注目していきます。

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この技術は[現代の基準からすると]非常に新しいものですが、すでに人気があり、大手メーカーの時計で需要が高まっています。その主な理由は、使いやすさと受信信号の精度の高さです。大きな落とし穴もありました。信号受信を成功させるには条件が厳しすぎました。空が開いていなければなりません。このテクノロジーのもう 1 つの欠点はコストが高いことだと考えています。GPS は低価格帯の時計や中価格帯の時計には搭載されていません。この機能を誇ることができるのは、高価なプレミアムセグメントモデルだけです。この記事では、GPS とは何か、そしてそれを使用して正確な時刻を取得する方法を説明しようとしました。

GPS- 地球を周回する多くの衛星からの情報に基づくナビゲーションシステム。この技術の動作原理は、デバイス (この場合は GPS 受信機を備えた時計) のアンテナから衛星までの距離を測定することに基づいています。衛星の位置は事前に [高精度] にわかっており、特別な暦 [データベース] に記録されています。測定を開始する前に、時計のメモリに保存されます。通常、衛星は GPS 信号とともに暦を送信します。したがって、GPS 受信機は複数の衛星までの距離を把握しており、アルマナックデータと電波の速度 (光の速度にほぼ等しい) に基づいて、デバイスの正確な座標を計算できます。各衛星には原子時計が搭載されています（電波同期の資料で詳しく説明します）。この時間は信号とともに送信され、誤差を決定するために移動距離が考慮されます [読者の中にプロがいる場合は、誤差がある場合は修正してください]。

より正確に位置を特定するために、従来、地球の地図は 500 メートルのブロックに分割され、それぞれが特定のタイムゾーンに属していました。

カシオ時計の GPS テクノロジーは、GPS ハイブリッドウェーブセプターと呼ばれます。これは、GPS と電波を介して時刻同期が行われることを意味します。何らかの理由で電波が届かない場合、時計は自動的に GPS 受信機をオンにし、現在の時刻と日付を同期するために使用します。

GPSハイブリッドについて

自動モードでは午前0時から午前5時まで電波を受信します。操作が失敗した場合、GPS 信号は午前 6 時から 10 時の間に受信されます。
GPS 信号を受信する前に、空に雲がなく、近くに大きな建物、建造物、その他の障害物がないことを確認してください。 GPS 受信機は、地下、トンネル内、または空が見えない環境では機能しない可能性が高くなります。
信号を正常に受信すると、タイムゾーン、現在時刻、日付が自動的に設定されます。
時計は消費電力を抑えた集積回路を使用しているにもかかわらず、GPS 機能は非常に多くのリソースを消費します。
GPS 信号を受信している間は、時計を厳密に水平に保ちます (文字盤は空を指す必要があります)。自動時刻同期を設定している場合は、一晩窓辺に時計を置いたままにしておきます。信号を受信する前に、時計が少なくとも 2 分間十分な光を受けていることを確認してください。これを行うには、時計を明るい光源（太陽光または蛍光灯が適しています）に近づけるだけです。
信号の受信時間は 6 秒から 1 分まで変化します。

これで、あなたは GPS 受信機を備えた時計の誇り高い所有者になりました。最初のステップは、GPS 同期を手動で開始することです。アクションのシーケンスはこのモデルについて説明されていますが、他のモデルでも原理は似ていますが、いくつかの違いがある場合があります。この操作は、長距離を旅行していて、異なるタイムゾーンにいる場合にも実行する必要があります。

現在時刻モードで、秒針が T+P を指すまでボタン B を 3 秒間押し続けます。

秒針が Y (はい)、N (いいえ)、または T (時間) を指している場合は、T+P を指すまでボタン B を押し続けてください。
位置の決定が始まると、モード矢印が数回回転します。操作が成功すると、モード針が 12 時の位置で停止し、その場所の現在の緯度を指します。秒針が Y (はい) を指し、時刻と日付がタイムゾーンに自動的に調整されます。

位置情報の受信には通常30秒～2分程度かかります。

これで、時計は現在のタイムゾーンを記憶したので、そこから離れるつもりがない場合は、今後は現在時刻の GPS 校正を使用できます。

受付に適した場所を見つけて、時計の文字盤を空に向けます。
現在時刻モードで、秒針が時刻を指すまでボタン B を 1 秒間押し続けます。

情報の受信には通常 6 秒から 1 分かかります。
信号が正常に受信されると、秒針が Y (はい) を指し、タイムゾーンに応じて時刻と日付が自動的に設定されます。
電波を受信できない場合は秒針がN（ノー）を指し、そのままカウントダウンが続きます。

調整に数秒かかる場合、操作は最大 13 分間続く可能性があります。ジャンプ秒 [うるう秒] は、太陽時に合わせるために世界時に追加されるために発明されました。自然の理由により、1 日は必ずしも 24 時間続くわけではありません。 6 月 30 日と 12 月 31 日は 24 時間 1 秒続きます。これらの秒が長期間にわたって蓄積されないように、これらの日は現在時刻に単純に 1 秒を加算することが決定されました。時計がジャンプ秒に関する情報をすでに受信している場合、この操作は 6 月 1 日または 12 月 1 日まで実行されません。

時刻修正のいらない時計を作りたいとずっと思っていました。学生の頃、極東の時刻同期信号受信機（DCF77）を組み立てようとして、必要な水晶も切り出しました。しかし、ドイツからの信号は弱く、アンテナは深刻であることが判明しました。

そこでGPSからの同期の可能性が出てきました。かつて、NMEA の座標に関する情報を提供する RS232 GPS モジュールを購入し、白黒の PALM m105 に接続して PathAway プログラムを楽しみました。しかし、進歩は止まらず、他のタスクが登場し、GPS モジュールは今まで棚に置かれていました。

GPS による時刻同期の欠点は、受信機を少なくとも 1 つの衛星の直接の見通し線上に配置する必要があることであり、これは時計の観点から必ずしも許容できるわけではありません。これに関連して、ワイヤレス同期のアイデアが登場しました。受信機は窓辺に設置されており、ラジオを通じて近くの人に正確な時刻を知らせます。要求に応じて時刻を同期できるように、二重チャネルをフェンスする必要はないと考えました。 GPS受信機自体が一定周期で同期を送信します。

私は、アイドル状態にある故障した自動車警報コンポーネント (動作周波数 433 MHz) を無線チャネルとして使用しました。自宅オフィス (プロバイダー) のネットワーク機器をアップグレードした後、国産の LightCOM S100 スイッチが利用可能になり、その制御は PIC18F452 プロセッサに基づいていたため、追加の金銭的支出は予想されませんでした。

本文中のさらなる質問を避けるために、GPS 受信機と同期送信機を備えたデバイスを送信機、同期受信機を備えた時計を受信機と呼びます。
これまで、私は MGTF を使用して回路基板に回路を組み立てることに慣れていました。

したがって、LUT サポーターを蹴らないでください。プロセッサーを切り取って、それをアセンブリに接着しました。 2時間でもトランスミッタ回路を提供しません。コードにはピン配置があります。
それでは、送信機から始めます。

送信機の操作系はシンプルです。 USART ポートの PICa NMEA 文を受け入れ、そこから現在の時刻、日付、およびこのデータの関連性に関するデータを取得します。同期期間が近づくと (残り時間は 4 分)、すべてをブロードキャストします。送信回路の特徴のうち、次の点に注目してください。

回路には 5 ボルトが供給されていますが、キーフォブには 12 ボルトが必要です。ダイオードとコンデンサの電圧ダブラーをフェンスで囲う必要がありました。
- RS232からTTLへのレベルコンバータを作らないように、GPSモジュールを開いてTTL信号を出力RS232コンバータに出力しました。

送信機の裏側はこんな感じです。

カーアラーム無線通信の特徴は、いわゆるものを送信する必要があることです。プリアンブル - 受信回路と AGC が安定モードに達するまでの一定期間の蛇行 (仕様はインターネットの keeloq で読むことができます)。したがって、プリアンブルを送信した後、必要なバイトを送信し、最後に受信側でのエラーの可能性を減らすためにチェックサムバイトを送信します。

最初の同期受信機 (クロック) は、廃止された現金端末からのインジケーターに基づいて作成されました。

このクロック、および外部同期を使用するクロックの特徴は、通常 32768 クォーツを搭載したチップに実装されているか、ほとんどの最新のマイクロコントローラーに搭載されている独自の高精度クロック (RTC) が必要ないことです。原理的には、RC ジェネレーターを使用してクロックを作成できます。重要なことは、同期期間中に精度が大幅に変動しないことです。

クロック回路は簡単です。インジケータは 4 ビットデータバスモードで接続されます。 int0 PICa 入力は、車の警報受信機からの出力を受信します。 2 行のテキストインジケーターに大きな数値の表示を実装するには、cgram でクライアント変数シンボルを使用する必要がありました。キャラクターデザインは正直盗用でした。
私より少し若い IN-14 ランプを隠し場所から見つけたので、2 つ目の時計を作成せずにはいられませんでした。

回路技術的には、ここにも特別な飾りはありませんが、それでも次のとおりです。
- 統計的表示 (幸いなことに、PICa には多くの空きピンがあり、十分な 155ID1 があります)。

ラジエターに発熱体を吊るす必要がありました

電圧乗算器 (IN14 ランプの仕様に従って 180V)

黙示録的なプロットを強調するために、デザインをさらにいくつか変更しました。

私は時計をガスマスクに詰めることにしました。そのために、ポリウレタンフォームとポリスチレンフォームの破片からマネキンの頭を作る必要がありました。

表示に不具合を加えてみました（動画で紹介します）
- 線量計の動作音を生成するブザーを追加しました
- グリッチと線量計信号は c18 の rand() 関数を使用して生成され、そのシードは受信機の出力から取得された大気ノイズの参加によって形成されます。
- 分の切り替えには、乗算器のオフと表示の美しいフェードが伴います。

完成した時計番号 2:

作業ビデオ:

その他のビデオ:

c18で初めて書きました。以前、私は PIC の下でアセンブラを書きました。

2016 年は、GPS ウォッチメーカーにとって非常に忙しい年になるでしょう。理由は簡単です。多くのアスリートは単にスマートフォンとフィットネスアプリを使用するか、安価なフィットネストラッカーを購入したいだけです。 GPS ウォッチは、提供する多数の機能を利用して「本物の」アスリートの心をつかむことを目指しています。

ランニング、サイクリング、クロストレーニング - もちろん、これらすべてをただ楽しむために行うこともできます。しかし今日、ほとんどのアスリートは、よく言われるように、「最初から最後まで」自分の結果をコントロールしたいと考えています。

したがって、どれくらいの速度で遠くまで走れるか、どれだけのカロリーを消費するか、会社のレースで上司に勝つのに十分な体調であるかどうかを知りたい人は、GPS 付き心拍数モニターの購入を検討する価値があります。同時に、単に「心拍数モニター付き時計」と呼ばれることが多い GPS ウォッチと、最近非常に人気のあるフィットネスブレスレットとを混同しないことが重要です。

フィットネスブレスレットは、主にモチベーションを高め、人が日中に十分に活動的であるかどうかを監視するために役立ちます。一方、GPS ウォッチは、真のトレーニングパートナーになるだけでなく、野心的なアスリートのコーチにもなります。それでも、これらのさまざまなスポーツガジェットの世界は少し重なっています。

たとえば、2016 年に、フィットネストラッカーとして 24 時間稼働できる心拍数モニターと GPS モジュールを搭載したいくつかの時計モデルをすでにテストしました。チップは、ランニング、サイクリング、水泳用の最新の GPS ウォッチをテストしました。

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スタートが速い

高速: 私たちがテストした時計の中で、TomTom Runner Cardio ほど確実に GPS 信号を保持するものはありませんでした。

時計が GPS 受信機をセットアップするまでに数分待たなければならなかった時代は、上位モデルではとうに過ぎ去りました。テスト中に、GPS モジュールの品質に関するさまざまな測定を実行します。

初めて電源を入れたときの時計の速度はどれくらいですか? 永続的に使用される領域ではどのように機能するのでしょうか? 見知らぬ場所で時計を使用する場合、どれくらい早く衛星との通信が確立されますか?

要約すると、2016 モデルはこれまでよりも高速になっています。しかし、もちろん、時計を開梱してすぐに走りに行く場合はそうではありません。代わりに、まず PC/Mac またはスマートフォンに接続する必要があります。その後、時計は衛星の位置に関する情報をダウンロードし、次回の実行時に GPS 信号をより速く検出できるようになります。

GPS精度の測定

非常に正確: Polar V800 は、テスト中に非常に高精度の GPS 測定を実証しました。

GPS ウォッチには位置を特定する際に技術的な誤差があり、空間内の各点で約 10 メートルの誤差が生じます。したがって、2 点間の距離を測定する場合、最悪の場合、最大 20 メートルの誤差が生じる可能性があります。

メーカーはさまざまなソフトウェアアルゴリズムを使用して状況を改善しようとしていますが、これまでのところ、動きの追跡の精度はわずかに向上するだけです。平均速度と距離では、真の値からの偏差は 2.5% を超えてはなりません。

私たちは事前に公式にマークされた距離で実地テストを実施し、各時計で 55 km を走行しました。 GPS ウォッチは年々、ますます正確に動作することが判明しました。

現在の Garmin モデル: Forerunner 920XT、Fenix 3、Forerunner 235 は、実用テスト中に非常に正確な測定値を生成し、Polar V800 も非常に高い精度を示しました。

重要な設備

心拍数ストラップなし: Garmin Forerunner 235 などの一部の時計には心拍数センサーが内蔵されています。チェストストラップはもう必要ありません

すべての時計には GPS モジュールが搭載されていますが、その他の装備に関しては大きな違いがあります。一部のモデルには、コンパス、温度計、気圧計、WLAN、Bluetooth などが搭載されています。

ところで、現在業界の最大のトレンドは、光学センサーを使用した手首ベースの心拍数測定です。

同時に、この方法で得られるデータの信頼性は、胸部ストラップに取り付けられた個々の心拍数モニターの測定精度にほぼ達しています。ただし、次の 2 つの点に留意する必要があります。まず、光学的方法を使用した心拍数の測定は、すべての人に適しているわけではありません。

購入したいモデルをテストして、特定の手首での心拍数測定に対応できるかどうかを確認するのが最善です。第二に、これまでのところ、チェストストラップ上の心拍数モニターの測定精度はさらに高く、測定の再現性が重要な役割を果たす可能性があります。

このデータは、運動後の心拍数の回復時間を計算する場合などに非常に重要です。また、チップリーダーにとって、GPS ウォッチがアプリケーション、Web サービス、およびコンピューター上のローカルソフトウェアとどの程度うまく対話するかに関するデータは、おそらく非常に重要な情報となるでしょう。テスト中にこれらすべてを確認しました。

トレーニングに重要な機能

また、テスト中はトレーニング機能にも注意を払います。結局のところ、これが GPS ウォッチの主なタスクだからです。テスト済みのほとんどすべてのモデルには、時間間隔を測定する機能などの基本的な機能が備わっています。

ラップ計測機能や中間インターバル機能を標準装備。彼らが言うように、より複雑な機能の存在により、小麦をもみがらから分離することができます。

たとえば、すべての GPS ウォッチに自動一時停止機能が搭載されているわけではありません。ちなみに、都市環境でランニングし、信号で頻繁に停止する必要があるアスリートにとって、これは非常に重要です。この機能は、これらの強制的な一時停止をトレーニングスケジュールから除外します。

しかし、以前と比較して、GPS ウォッチの機能は大幅に拡張されています。特に、一部のモデルは、実際のパートナーの参加なしでトレーニングを実施できるバーチャルパートナーのサービスを提供しています。

Garmin モデルにはライブトラッキングモードがあり、Suunto を使用すると、独自のエクササイズルーチンを作成して、このスポーツウォッチにダウンロードできます。

GPS ウォッチの購入: 選択の苦悩

現在では、あらゆるニーズを満たす多種多様な時計が揃っています。多くのアスリートにとって重要な選択基準は価格です。

エントリーレベルの時計は5〜7,000ルーブルから始まり、プロフェッショナルモデルははるかに優れていますが、35,000ルーブル以上を費やす必要があります。速度と移動距離のみを測定する必要がある場合、テストしたすべての時計でこれが可能です (何らかの方法で心拍数も測定できます)。

ところで、そのような時計を着用すると見た目がぎこちなくなる、あるいは靴にスピードセンサーを取り付けるなど不便なアクセサリを使用しなければならないと考える人は間違いです。このようなモデルは長い間消滅してきました。最近の GPS ランニングウォッチは非常にコンパクトです。アンテナとその他の追加のモーションセンサーを備えた GPS 受信機が本体に組み込まれています。

時計を購入するときは、常に正確な時間が表示されていることを確認したいと思います。機械式のものでは、すべての期待は機構の精度に置かれます。時間の精度は、その精度に依存します。そして、時計が正確であればあるほど、それを作ったマスターの特徴がよく表れます。少なくとも、時計産業の発展の黎明期にはそうでした。ムーブメントの精度だけでなく、ケースの大きさによっても職人の技術が決まります。少ないほど良いです。非機械式時計の出現により、正確な時間の問題はなくなりました。現在、多くのメーカーが時刻同期機能を備えたモデルを提供しています。この記事では、それが何であり、どのように機能するかを理解します。行く。

無線同期

地球上で最も正確な時計は原子時計です。それらの遅延は最小限であり、微視的であると言えるかもしれません。それは考慮さえされないほどです。このような時計は、たとえ 1 秒の遅れや急ぎが致命的な結果につながる可能性がある航空、海事、その他の分野において非常に重要です。

一般に、電波時計の所有者は、腕時計を設定するときに自分のいる地域のタイムゾーンを指定します。そして将来的には、時計自体が測定値を修正して修正します。

彼らはどのようにして調整を行うべきかを知るのでしょうか? 彼らは特別な塔からの測定値に依存しています。ドイツ、イギリス、アメリカ、中国に各 1 ヶ所、日本に 2 ヶ所の計 6 ヶ所あります。タイムゾーンを変更すると、時計は自動的にリセットされます。考える必要すらありません。メーカーでは、カシオ、シチズン、タイメックスがこの機能を製品に搭載しています。ハイテク機器と「完全な詰め物」に特に依存している企業。

GPS信号

本質的には同じ無線同期です。時計だけが特別なタワーからではなく、GPS衛星から信号を受信します。

そこでセイコーが提案するのが「アストロン GPS ソーラーモデル」です。複数の衛星と同時に通信できるため、すべてのタイムゾーンで正確な時刻の読み取りが保証されます。

あるいは、EcoDrive Satellite Wave などです。このモデルは、25 個の衛星のうちの 1 つと常に通信しています。同期は原子時計によって行われます。つまり、これらの時計は原子時計と同期しますが、塔ではなく GPS 衛星を介して同期されます。このモデルの嬉しいボーナスとして、バッテリーはどんな光でも充電できます。

スマートフォンとの同期

これは最も一般的なオプションであり、すべてのスマートウォッチ所有者に馴染みがあります。 Bluetooth テクノロジーを使用して、2 つのデバイスで時刻を同期します。これにより、時計にはスマートフォンが表示する時刻が表示されます。

カシオは、スマートフォンとペアリングできる Bluetooth テクノロジーを搭載した時計のモデルをいくつか提供しています。つまり、スマートフォンと同じ会社からスマートウォッチを購入する必要はありません。独占企業に代わる優れた選択肢ですね。

最も正確な腕時計

世界で最も正確であり、他の時計と照合される原子時計については、何度か触れてきました。いつか原子力腕時計を目にする機会はあるのでしょうか？あります、とても大きいです。このようなモデルを立ち上げるための資金はすでに集められています。暫定的な見積もりによると、費用は約 6,000 ドルになります。しかし、それらが正確にいつ現れるかは誰にもわかりません。待つことしかできません。