GE-612T vs GM-5157T 1PPS対決（GPS受信モジュール）

ずいぶん前になりますが

　　「GE-612T vs GM-316 1PPS対決 - GPS受信モジュール」

という記事を書きました。タイトルどおりの内容ですが、このときは比較にPCオーディオでの記録を使っており残念ながら1/10,000秒の分解能しかありませんでした。

そこで今回は分解能を一桁あげて1/100,000秒のオーダーの分解能で GE-612T　と GM-5157A を対決させてみたいと思います。

1/10,000,000秒程度の分解能で比較するとGPS受信モジュール同士でも若干のズレがみられました。
　　　　「100万分の1秒くらいずれている？GPSの1PPS出力 GE-612T vs. GM-5157A」

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前回は割りと簡単な方法だったのですが、今回はどういう原理(?)で比較しているかを説明するのが面倒です。「星食観測でのGPS・1PPS信号の利用法 (1)」あたりに詳しく書いてありますが、1PPSでLEDを発光させてそれを動画に撮ると画像の途中から発光が写り、発光が記録された位置（縦方向の座標）からその時刻を知るあるいは比較できることを利用しています。

掩蔽観測とは違うので分解能をできるだけ上げるためにシャッター速度は1/8000秒にし（こうすると画像の明るさの変化が小さくなります）、画像サイズはFullHDにしてあります。
またカメラもセンサー走査速度がPENTAX Q7の二倍速いPENTAX Qを使っています。

これによって1ピクセルが12.3μsに相当するようになります。
（　＝　センサー走査時間 13.3ms　/　縦センサーサイズ 1080　）

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発光開始の例
左の赤がGE-612T、右の緑がGM-5157Aです。


これではわかりにくいので横は1/4、縦は8倍に拡大縮小し、また明暗の境界がわかりやすいようにコントラストを強くしたものを作ってみました。


赤（GE-612T）の方が1ピクセル分つまり10μ秒くらい遅れて発光が始まっているように見えます。ただコントラストを強くしたとき緑は水色、赤はオレンジ（あるいは黄色）に写るのですが左側は赤いままなので光量が足りなかったのではないかと思います。境界近くは暗く写ってしまうので十分な光量をあてておく必要があるのですが、この場合赤の方は光量が足りていなくて、そのため遅れて発光しているように見えるのではないかとも思われます。

ただこの場合同時に発光したから同じ位置から写ると言い切れるかというとそれも自信がないです。1ピクセル分走査するのに12.3μ秒かかるわけですからこの間に発光が開始されるとまったく同じ時刻に発光を始めても右には写り左には写らない（あるいはその逆）こともありえそうです。

こういういろんなことを考えても両者の発光開始時刻が20μ秒以上違うということはありえないと思います。

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次に1PPS発光の終了を見ます。



これも同じように拡大縮小＋コントラスト変更をしてあります。


こちらはほぼ同位置で発光が終了しています。
（こちらは上の発光終了とは別の1PPSから赤緑の明るさが同じよなものをもってきました）

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実験方法の改善が必要ですが10μ秒くらいのオーダーでの比較ならこの方法でも十分できるのではないかと思います。

改善点

・十分な光量、均等な光量で撮影する
・左右のLEDの位置を入れ替えて同じ結果が出るか確かめる
・赤と緑のLEDを入れ替えて色による違いも確認する
・発光回路をできるだけあわせる
　　今はモジュールの1PPS信号を入力にしたコンパレータでLEDを駆動しています。　
　　ただコンパレータの型番が違います。どちらも遅延は1μ秒以下のはずなんですが....

検討点

・センサーの走査が右から行われているか左から行われているか確認する

目標

次は1/1,000,000秒の分解能を目指します。

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時刻と時間
　　GPS受信モジュール

「時刻標準について」
「GPS受信モジュールあれこれ」

「はじめてのGPS受信モジュール - GE-612T編 - 3」
「はじめてのGPS受信モジュール - GM-5157A - 概要」

「GE-612T vs GM-316 1PPS対決 - GPS受信モジュール」