Настенные часы с синхронизацией времени по gps. Часы идущие по GPS

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.

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.

Вконтакте

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 - 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 , 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.

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.

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).

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 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.

Всегда хотел сделать часы, не нуждающиеся в коррекции времени. В студенчестве пытался собрать приёмник сигналов синхронизации времени на ДВ (DCF77), даже кварц нужный выпилил. Но сигнал из Германии доходил слабый, да и антенна нешуточная получалась.

Потом появилась возможность синхронизации от GPS. В своё время приобрел RS232 GPS модуль, выдающий информацию о координатах в NMEA , который подключал к чёрно-белому PALM m105 и радовался программе PathAway. Но прогресс на месте не стоял, появились другие задачи и GPS модуль провалялся на полке до текущего момента.

Недостаток синхронизации времени от GPS - необходимость располагать приемник в прямой видимости хотя бы одного спутника, что в разрезе часов не всегда приемлемо. В связи с этим появилась появилась идея беспроводной синхронизации, т.е. приёмник располагается на подоконнике и по радиоканалу раздаёт близлежащим желающим точное время. Городить дуплексный канал, чтобы время синхронизировалось по запросу, счёл излишним. GPS приёмник сам передаёт синхронизацию с заданным периодом.

В качестве радиоканала применил лежащие без дела узлы дохлой автосигнализации (рабочая частота 433мГц). После обновления сетевого оборудования в родной конторе (провайдерской) освободились свитчи отечественного производства LightCOM S100, управление которого строилось на процессоре PIC18F452, так что дополнительных финансовых расходов не предвиделось.

Для избежания дальнейших вопросов ниже по тексту, устройство с GPS-приёмником и передатчиком синхронизации буду называть передатчиком, а часы с приёмником синхронизации - приёмником.
Исторически привык собирать схемы на монтажных платах при помощи МГТФ.

Так что сторонников ЛУТа прошу не пинать. Выпилив процессор приклеил его к монтажке. Схемы передатчика и 2-х часов не привожу, в коде есть пинауты.
Итак начну с передатчика:

Система функционирования передатчика проста. Принимаем USART портом PICa NMEA предложения и достаем оттуда данные о текущем времени, дате и актуальности этих данных. Как только подходит период синхронизации (у меня 4 минуты) - передаём всё это в эфир. Из особенностей схемы передатчика замечу следущее:

Схема питается от 5 вольт, в то время как брелок хочет 12 Вольт. Пришлось городить диодно-конденсаторный удвоитель напряжения.
- чтобы не делать преобразователь уровней из RS232 в TTL вскрыл GPS модуль и вывел TTL сигнал до выходного RS232 преобразователя.

Вот обратная сторона передатчика:

Особенность радиообмена автосигнализации - необходимость в передаче т.н. преамбуле - меандра определенной длительности для выхода приемных цепей и АРУ в стабильный режим (можно почитать спецификацию на keeloq в интернетах). Итак, передав преамбулу, передаём нужные байты и в конце - байт контрольной суммы для уменьшения вероятности ошибок на приёмной стороне.

Первый приемник синхронизации (часы) сделал на основе индикатора от списанного кассового терминала:

Особенность этих часов, да и любых, использующих внешнюю синхронизацию - отсутствие необходимости в собственных точных часах (RTC), обычно реализуемых на микросхемах с кварцами 32768 или имеющихся на борту большинства современных микроконтроллеров. В принципе таки часы можно делать и на RC-генераторе. Главное чтобы точность не значительно плыла за время периода синхронизации.

Схема часов тривиальна. Индикатор подключен в режиме 4-битной шины данных. На вход int0 PICa приходит выход от приёмника автосигнализации. Для реализации отображения больших цифр на 2-х строчном текстовом индикаторе пришлось использовать клиенто-изменяемые символы в cgram. Дизайн символов честно спер.
Найдя в загашнике лампы ИН-14, которые чуть младше меня, не смог удержаться от создания вторых часов:

Схемотехнически, тут также нет особых изысков, но все же:
- индикация стстическая (благо есть много свободных выводов у PICa да и 155ИД1 хватает).

Пришлось вешать на радиатор греющиеся элементы

умножителя напряжения (180Вольт по спецификации на лампы ИН14)

Еще пару дизайнерских ходов для подчёркивания постапокалиптического сюжета:

Решил упаковать часы в противогаз, для чего пришлось сделать манекен головы из монтажной пены и кусков пенопласта:

В индикацию добавил глюков (покажу на видео)
- добавил зуммер для создания звуков работающего дозиметра
- глюки и сигнал дозиметра формируются с помощью функции rand() в c18, seed которой формируется с участием атмосферных шумов, берущихся в с выхода приёмника.
- переключение минут сопровождается выключением умножителя и красивом потуханием индикации

Готовые часы номер 2:

Видео работы:

Еще видео:

Писал первый раз на c18. Раньше под PIC писал на ассемблере.

2016 год будет чертовски напряженным для производителей GPS-часов. Причина проста: многие спортсмены хотят пользоваться просто смартфоном и фитнес-приложением или приобретают недорогие фитнес-трекеры. GPS-часы стремятся завоевать сердца «настоящих» спортсменов, делая ставку на большое число предлагаемых функций.

Бег, езда на велосипеде и кросс-тренинги - конечно, всем этим заниматься можно и просто ради удовольствия. Но в наше время большинство спортсменов хотят контролировать свои результаты, как говорится, «от и до».

Таким образом, если кто-то хочет знать, насколько быстро и далеко он может бегать, сколько при этом сжигается калорий и достаточно ли хороша его форма, чтобы выиграть у начальника в корпоративном забеге, стоит задуматься о покупке пульсометра с модулем GPS. При этом важно не перепутать GPS-часы, которые часто называют еще и просто «часами с пульсометром», с очень популярными в последнее время фитнес-браслетами.

Фитнес-браслеты в основном служат для мотивации и контроля за тем, достаточно ли активно человек двигается в течение дня. GPS-часы, напротив, могут стать настоящим партнером по тренировкам и даже тренером для амбициозных спортсменов. И все же, миры этих различных спортивных гаджетов немного пересекаются.

Например, в 2016 году на наших тестах уже побывали некоторые модели часов с пульсометром и модулем GPS, которые могут работают круглосуточно в качестве фитнес-трекера. Chip протестировал актуальные модели GPS-часов для бега, езды на велосипеде и плавания.

Читайте на нашем сайте:

Быстрые на старте

Быстро: ни одни из протестированных нами часов не держали GPS-сигнал так стабильно, как TomTom Runner Cardio

Времена, когда приходилось ждать по несколько минут, пока у часов настроится GPS-приемник, для топ-моделей уже прошли. Во время теста мы проводим различные замеры качества работы модуля GPS.

Насколько быстры часы при первом включении? Как они срабатывают на территории постоянного использования? Насколько быстро можно устанавливается связь со спутниками, если воспользоваться часами в незнакомой местности?

Подводя итоги, можно сказать, что модели 2016 года быстры, как никогда. Но, разумеется, не в том случае, если просто распакуете часы и сразу отправитесь на пробежку. Вместо этого надо сначала подключить их к ПК/Mac или смартфону. Тогда часы скачают информацию о положении спутников и GPS-сигнал во время последующей пробежки будет найден гораздо быстрее.

Измеряем точность GPS

Очень точные: Polar V800 во время теста продемонстрировали очень высокую точность GPS-измерений

GPS-часы имеют обусловленную техническими особенностями погрешность в определении местоположения, которая составляет около 10 метров для каждой точки в пространстве. Таким образом, при измерении дистанции между двумя точками в самом худшем случае возможна неточность до 20 метров.

Производители пытаются улучшить ситуацию с помощью различных программных алгоритмов, но пока что это приводит лишь к незначительным улучшениям в точности отслеживания ваших передвижений. При средних скоростях и расстояниях отклонение от истинных значений не должно составлять более 2,5 процентов.

Мы провели практический тест на предварительно официально размеченной дистанции и «намотали» с каждыми часами по 55 км. При этом выяснилось, что с каждым годом GPS-часы работают все точнее.

Чрезвычайно точные измерения во время практического теста произвели актуальные модели производства компании Garmin: Forerunner 920XT, Fenix 3 и Forerunner 235. Polar V800 и TomTom Runner тоже имеют очень хорошую точность.

Важное оснащение

Без ремня с датчиком пульса: некоторые часы, например Garmin Forerunner 235, имеют встроенный датчик пульса; нагрудный ремень больше не нужен

Модуль GPS есть у всех часов, но в плане остального оборудования имеются существенные различия. Некоторые из моделей имеют компас, термометр, барометр, WLAN, Bluetooth и много чего еще.

Кстати: в настоящее время самый главный тренд в отрасли - измерение пульса на запястье с помощью оптического датчика.

При этом надежность данных, полученных таким методом, уже практически достигла точности измерений отдельных пульсометров, которые закрепляются на нагрудных ремнях. Но стоит иметь ввиду две вещи: во-первых, измерение пульса оптическим методом подходит не всем.

Лучше всего будет протестировать модель, которую вы желаете приобрести - справится ли она с измерением пульса на конкретно вашем запястье. Во-вторых, пока что точность измерения пульсометра на нагрудном ремне все-таки выше, и большую роль может сыграть воспроизводимость измерений.

Эти данные очень важны, например, для расчета времени восстановления сердечного ритма после нагрузок. Также для читателей Chip наверняка очень важной информацией станут данные о том, насколько хорошо GPS-часы взаимодействуют с приложениями, веб-сервисами и локальным ПО на компьютере. Все это во время тестирования мы проверили.

Важные функции для тренировок

Также во время теста мы обращаем внимание на тренировочную функциональность, ведь в конце концов, это - основная задача GPS-часов. Почти все протестированные модели имеют такой базовый функционал, как, например, возможность измерять временные интервалы.

К числу стандартных относятся и функция отсчета времени круга, а также промежуточных интервалов. Наличие более сложных функций позволяет, как говорится, отделить зерна от плевел.

Например, не все GPS-часы имеют на борту функцию автопаузы. А она, между прочим, очень важна для спортсменов, занимающихся бегом в городских условиях и вынужденных часто останавливаться на светофорах. Эти вынужденные паузы данная функция потом исключила бы из графика тренировки.

Тем не менее, по сравнению с предыдущими годами функциональность GPS-часов значительно расширяется: в частности, некоторые модели предлагают услуги виртуального напарника, с помощью которого можно проводить тренировки без участия реального партнера.

У моделей производства компании Garmin есть режим «живое отслеживание», а для Suunto вы можете создавать собственные комплексы упражнений и затем загружать их на эти спортивные часы.

Покупаем GPS-часы: муки выбора

В настоящее время существует великое множество часов, которые удовлетворят любые запросы. Важным критерием выбора для многих спортсменов является цена.

Часы начального уровня стартуют от 5-7 тысяч рублей, профессиональные модели работают гораздо лучше, но и потратить на них придется более 35 000 рублей. Если кому-то надо измерять лишь скорость и пройденную дистанцию, так это (равно как и измерять пульс тем или иным способом) могут все протестированные нами часы.

Кстати, ошибается тот, кто думает, что в таких часах будет неуклюже выглядеть или придется использовать неудобные аксессуары, например, датчики измерения скорости, прикрепляемые к обуви. Такие модели уже давно вымирают. GPS-часы для бега в настоящее время являются очень компактными: GPS-приемник с антенной и другие дополнительные датчики движения встроены в их корпус.

Покупая наручные часы, мы хотим быть уверены в том, что они всегда показывают точное время. В механических вся надежда возлагается на точность механизма. От того, насколько он хорош, зависит точность времени. А чем точнее идут часы, тем лучше это характеризует мастера, сделавшего их. По крайней мере, так было на заре развития часовой индустрии. Мастерство ремесленника определялось к тому же не только точностью хода, но и размером корпуса. Чем меньше - тем лучше. С появлением немеханических часов вопрос точного времени исчез. Сегодня многие производители предлагают модели с синхронизацией времени. В этой статье мы разберемся с тем, что это такое и как это работает. Поехали.

Радиосинхронизация

Самые точные часы на планете - это атомные. Отставание у них минимальное, можно сказать - микроскопическое. Настолько, что его даже не учитывают. Такие часы крайне важны в авиации, мореходном и других делах, где отставание или спешка даже на одну секунду может привести к фатальным последствиям.

В общем, владельцы часов с радиосинхронизацией во время настройки своих наручных часов указывают временную зону, в которой они находятся. А в дальнейшем часы сами корректируют и исправляют показания.

Как они знают, что нужно сделать поправку? Они ориентируются на показания специальных вышек. Всего их существует шесть: по одной в Германии, Британии, США и Китае, и две - в Японии. При смене часового пояса перенастройка часов происходит автоматически. Вам даже не нужно об этом думать. Из производителей такой функцией свои продукты оснащают Касио, Ситизен и Таймекс. Те компании, которые делают ставку именно на высокотехнологичное оснащение и “полный фарш”.

GPS-сигнал

По сути, та же самая радиосинхронизация. Только часы принимают сигнал не от специальных вышек, а от спутника по GPS.

Так, Сейко предлагает модель Astron GPS Solar. Она умеет поддерживать связь с несколькими спутниками одновременно, что гарантирует точные показания времени во всех часовых поясах.

Или, например, EcoDrive Satellite Wave. Модель постоянно находится в контакте с одним из двух с половиной десятков спутников. Синхронизация происходит с атомными часами. То есть, эти часы синхронизированы с атомными, но не через вышку, а через GPS-спутник. В качестве приятного бонуса в этой модели - подзарядка батареи от любого света.

Синхронизация со смартфоном

Это самый распространенный вариант, знакомый всем владельцам смарт-часов. Посредством технологии Блютус идет синхронизация времени на двух устройствах. В результате этого, часы отображают то время, которое показывает смартфон.

Компания Касио предлагает несколько моделей наручных часов с технологией Bluetooth, которые будут сопряжены с вашим смартфоном. То есть, вам не нужно покупать умные часы той же компании, что и смартфон. Отличная альтернатива монополистам, не так ли?

Самые точные наручные часы

Мы несколько раз упомянули об атомных часах, которые самые точные в мире, и по которым сверяются остальные часы. Есть ли шанс, что когда-то мы увидим наручные атомные часы? Есть, и он очень велик. Уже собраны деньги на запуск такой модели. По предварительным оценкам, их стоимость будет составлять порядка шести тысяч долларов. Но вот когда именно они появятся - этого никто не может сказать. Нам остается лишь ждать.