はじめに

10年以上前に納品した製品のトラブル対応で、GPSの時刻同期が1日に数回から数十回から外れてしまうという問題が発生。

ログの例

08/29/2022 00:05:36	GPS Not Synchronized
08/29/2022 00:22:33	GPS Synchronized
08/29/2022 00:59:53	GPS Not Synchronized	
08/29/2022 01:38:21	GPS Synchronized	
08/29/2022 04:17:49	GPS Not Synchronized		
08/29/2022 04:29:03	GPS Synchronized			
08/29/2022 07:04:00	GPS Not Synchronized		
08/29/2022 07:04:23	GPS Synchronized		
08/29/2022 09:46:09	GPS Not Synchronized			
08/29/2022 09:57:33	GPS Synchronized		
08/29/2022 13:06:41	GPS Not Synchronized		
08/29/2022 13:38:33	GPS Synchronized			
08/29/2022 18:04:30	GPS Not Synchronized		
08/29/2022 19:24:04	GPS Synchronized		
08/30/2022 02:55:19	GPS Not Synchronized
08/30/2022 04:03:03	GPS Synchronized		
08/30/2022 04:13:27	GPS Not Synchronized		
08/30/2022 04:57:19	GPS Synchronized		
08/30/2022 05:15:38	GPS Not Synchronized		
08/30/2022 06:11:22	GPS Synchronized

GPS受信の状態が悪くなっているのが原因？ではないかと思い、衛星の捕捉数と、同期はずれを起こしている時間が一致するのか検証するため地上の位置と、そこから捕捉できるGPS衛星の数を指定した時間でシミュレーションしてくれるものがないか探したら。。　ありました。

時刻同期の仕組み概説

参考情報
https://www.jcwa.or.jp/time/tech/tech07.html
https://www.furuno.com/jp/gnss/technical/tec_what_gps#GeneraloverviewofGPS
https://www.bing.com/videos/search?q=gps+%e6%99%82%e5%88%bb%e5%90%8c%e6%9c%9f+%e4%bb%95%e7%b5%84%e3%81%bf&&view=detail&mid=90EBC854B882BA7017C990EBC854B882BA7017C9&&FORM=VRDGAR&ru=%2Fvideos%2Fsearch%3Fq%3Dgps%2B%25e6%2599%2582%25e5%2588%25bb%25e5%2590%258c%25e6%259c%259f%2B%25e4%25bb%2595%25e7%25b5%2584%25e3%2581%25bf%26qpvt%3Dgps%2B%25e6%2599%2582%25e5%2588%25bb%25e5%2590%258c%25e6%259c%259f%2B%25e4%25bb%2595%25e7%25b5%2584%25e3%2581%25bf%26FORM%3DVDRE

参考情報を要約すると、GPSの衛星からは「正確な位置と時刻情報」が、電波に載って地上に届き、4つ以上（多いほうが精度が上がる）の衛星を捕捉すれば、位置情報と正確な時間が計算できる。（3点測位の応用って感じと理解。）離れた機器同士は、各所にてGPSに同期して動けば同じタイミングで動かすことができるってことです。

またGPS衛星は静止衛星ではなく地球の周りをぐるぐる回っています。
ですので、時間とともに捕捉できる衛星数が変わります。

同期に失敗している時間は、衛星捕捉数が少ないのか？

同期に失敗している時間帯は、その場所で、捕捉できる（見えている）衛星数は一体いくつだったのか知りたく検索です。
”GPSシミュレーション”とか”GPS 捕捉数アプリ”
とか探したけどなかなか、引っかからなかったのですがようやく、GPS PLANてのが引っかかりました。
残念ながらPC用ではなく、Iphoneやandroid向けでした。

GPS Plan使ってみました。

私の携帯がIphoneでしたので以下は、Iphoneでのスクリーンショットです。

設置場所は、画面中央より下　入力方法　Manualで、座用部分をクリックすると地図が表示されます。地図上に問題の起きている場所に行って長押ししPINを立てて　BACKすると、座標として、緯度、経度が自動入力されます。
（この設定画面では、皇居にしてみました。）
あとは上のほうで日付と時間、予測時間6，12，24の中から選択しDONEをクリックします。

すると設定した初めの時間での衛星の位置が表示されます。
（衛星配置図というのかな？）

参考までに
GPS：アメリカの衛星
GLO：ロシアのGLONASS
Gal：ヨーロッパのGalileo（ガリレオ）
QZS:日本のQZSS（Quasi-Zenith Satellite System 準天頂衛星システムみちびき）

対象のGPSのみに表示も切り換えられて、画面下のオレンジのGLO、黄色のGal、赤のQZS部分をタッチすると下記のようになります。
（過去に納入した製品は古いので、アメリカのGPSのみ受信するものです。）

また、この画面に触れて左にスライドさせるとグラフが出ます。

これも同様にGPSのみ選択ができます。

画面下の白い〇を触りながら右にスライドさせると赤い縦棒が表示され時間が変わり、任意の時間での状況がわかります。

これで、捕捉数が少ない時間を調べると

2022年8月29日　00:35-00:50
2022年8月29日　02:30-03:10
2022年8月29日　06:30-07:10
2022年8月29日　16:10-17:00
2022年8月29日　19:40-19:50
2022年8月29日　21:40-22:10
2022年8月30日　00:35-00:50
2022年8月30日　02:25-03:15
2022年8月30日　06:30-07:40

1つぐらいしか合っていない。。
もしかして戦争のせい？？？？

ご参考
さらに画面をつかんで左にスライドさせると下記画面が出ます。

これも必要な衛星だげ選択することができます。

PDOP（Position Dilution of Precision）は、位置精度劣化度と呼ばれる位置の精度を表す指標とのこと。
この値が小さければ位置の精度が高く、大きければ位置の精度が低いことを示す。

HDOP、VDOP
PDOPの水平成分、垂直成分だけを指数化したものが、それぞれ
HDOP（Horizontal Dilution of Precision）
VDOP（Vertical Dilution of Precision）で

PDOP、HDOP、VDOPの間には、PDOP2=HDOP2+VDOP2の関係があるとのこと。

TDOP （Time Dilution of Precision）時間精度低下率

Now　？？？　不明。　

終わりに

原因まだわかりません。
時刻同期トラブルは、当時同時に3か所納品したもので、3か所とも発生しています。（ある程度はなれているので、同時に壊れたとは考えづらい。）発生しはじめたころ落雷があり一度停電し、電源を入れなおしているとの情報もありました。とりあえずRebootも実施していますがまだ、状況は改善されません。さて、原因なんだろう。トラブルシュートは続きます。
GPS PLANですが、ここまでシミュレーションできればなかなかいいツールだなと思いました。作者に感謝です。

PCでできるもう少し使えるツールはないだろうか・・・
②へ続く。