Maskinoversættelse, ikke gennemgået af en modersmålstalende. Engelsk er referencen.

BanerRedigér på GitHubKilde: docs/SSV.md

GNSS ud over konstellationen: typen gnss-ssv

Kun vejledende. Modellerede resultater ud fra angivne input og en simuleret sandhed; ikke en certificering, et flyvekvalificeret tal eller en påstand om servicevolumen for noget system. Kshana udsender intet.

Typen gnss-ssv besvarer: for et rumfartøj over, omkring eller langt forbi GNSS-banerne, hvor mange GNSS-signaler kan det bruge, hvor stærke er de, hvor god er geometrien, og hvad kan et filter om bord gøre med dem? Den har tre tilstande, valgt efter hvilken tabel scenariet har: [shell], [trajectory] eller [navigation] (med en valgfri [formation]).

Status: MODELLED. Tilgængelighedssvepene sammenlignes med ICG's booklet om Space Service Volume under en præregistrering; se hvad sammenligningen viser, før du støtter dig til noget tal.

Offentlige kilder#

  • The Interoperable Global Navigation Satellite Systems Space Service Volume, United Nations Office for Outer Space Affairs, ST/SPACE/75 (1 november 2018), udarbejdet af International Committee on GNSS (ICG), Working Group B: metoden (bilag B), banelementerne for hver konstellation (bilag C), sendestrålebredderne og -effekterne (tabel B2, B6, B8, 4,2), brugerantennerne (tabel B10) og de publicerede tilgængelighedstabeller. Den er selv en simulation. Hentet af xval/gnss-ssv/fetch.sh (fastlåst SHA-256), aldrig vendoret.
  • U.S. Coast Guard Navigation Center, antennepanelmønstre for GPS Block IIR og IIR-M (Marquis, 2014): de målte L1-panelmønstre, der kun bruges til at bedømme det parametriske stedfortrædermønster (tærskel S7). Hentet, aldrig vendoret, ingen mønsterdata indskrevet.
  • Modellens konstanter (tyngdekraft, jordrotation, frirumsdæmpning, støjtæthed) er standard; Gallagher-plasmasfærens tæthedslov, Chapman-laget og profilen for radiorefraktivitet er publicerede former, brugt med angivne simple parametre (se src/ssv/limb.rs).

Shell-tilstand: bookletets globale metrik#

[shell] placerer en bruger på en kugle (standard 36.000 km højde med en nadirpegende halvkugleformet antenne, den øvre SSV; eller 8.000 km med en rundstrålende antenne, den nedre SSV) på et icosfæregitter med 2.562 punkter og tæller over 14 døgn med trin på 1 minut andelen af (bruger, epoke)-par med mindst ét og mindst fire signaler, for hver konstellation og samlet, og det længste udfald hos den værste bruger. Svepet bruger den lukkede form for synlighedsintervallet i centralvinkel (en strålekegle, jordblokering af kuglen på 6378 km plus 50 km, brugerhalvkuglen og RF-rækkeviddegrænsen) og kører på sekunder i en release-build; en egenskabstest kontrollerer det mod det generelle geometriske prædikat.

Signaltilgængelighed for en bruger på en kugle i 36000 km højde med en halvkugleantenne, fra en egentlig kørsel af motor v0.40.0 på scenarios/gnss-ssv-shell.toml (en reduceret kørsel: 162 brugere, 3 dage, trin på 10 min), ved en tærskel på 20 dB-Hz. For hver konstellation og hvert bånd to søjler: andelen af (bruger, epoke)-par med mindst ét signal og med mindst fire. Kombineret, L1: 99,4 % mindst ét, 73,2 % mindst fire, længste udfald under fire signaler 160 min. Kombineret, L5: 100,0 % mindst ét, 99,9 % mindst fire, længste udfald under fire signaler 20 min. MODELLED: en modelleret undersøgelse ud fra angivne input, ikke en måling og ikke en påstand om servicevolumen for noget system. Den reducerede størrelse er ikke sammenligningen med hæftet. Vejledende: analyseoutput fra et forsknings- og ingeniørværktøj, ikke typegodkendt navigationsudstyr og ikke en livsikkerhedstjeneste.Signaltilgængelighed for en bruger på en kugle i 36000 km højde med en halvkugleantenne, fra en egentlig kørsel af motor v0.40.0 på scenarios/gnss-ssv-shell.toml (en reduceret kørsel: 162 brugere, 3 dage, trin på 10 min), ved en tærskel på 20 dB-Hz. For hver konstellation og hvert bånd to søjler: andelen af (bruger, epoke)-par med mindst ét signal og med mindst fire. Kombineret, L1: 99,4 % mindst ét, 73,2 % mindst fire, længste udfald under fire signaler 160 min. Kombineret, L5: 100,0 % mindst ét, 99,9 % mindst fire, længste udfald under fire signaler 20 min. MODELLED: en modelleret undersøgelse ud fra angivne input, ikke en måling og ikke en påstand om servicevolumen for noget system. Den reducerede størrelse er ikke sammenligningen med hæftet. Vejledende: analyseoutput fra et forsknings- og ingeniørværktøj, ikke typegodkendt navigationsudstyr og ikke en livsikkerhedstjeneste.

Trajektorietilstand: langs en bane#

[trajectory] flyver brugeren på en kepler-bane (en forudindstilling: leo, meo, geo, heo (bookletets tabel 5,10) eller lunar-transfer, eller elementer) og rapporterer for hvert bånd og hver konstellation tilgængelighed af ét og fire signaler, udfaldsvarigheder, signaler i sigte, bedste C/N0, præcisionsfortynding (median, 95. percentil, værste), links modtaget gennem hovedloben og gennem sidelober samt en valgfri tidsserie og CSV.

  • Sendemønster ([transmit] pattern): booklet (konstant effekt inden for referencevinklen uden for boresight), parametric (et mærket stedfortrædermønster: 3 dB pr. grad ud over referencevinklen ned til et gulv 25 dB under hovedloben; ikke noget systems målte mønster) eller table (et målt mønster, du leverer: pattern_csv eller indlejret pattern_text; panelmønstrene for Block IIR/IIR-M kan udtrækkes med xval/gnss-ssv/extract_patterns.py).
  • Modtageantenner: rundstrålende, halvkugle eller bookletets højforstærknings- og patchantenner fra tabel B10, nadir eller zenit; hvert link bruger antennen med den højeste forstærkning.
  • Medium for limbstråle ([atmosphere]): en Chapman-ionosfære, en plasmasfære (Gallagher 1988-form, plasmapause ved L = 4,5, aftagende under 1.500 km) og en neutral atmosfære (bøjning omkring 1,33 grader ved overfladen, iltabsorption, defokusering) integreret langs den rette stråle. Rapporterer skrå TEC, den plasmasfæriske del, ekstra forsinkelse, tangenthøjde og de links, der mistes ved strejf. Integration langs rette stråler: bøjningen rapporteres, den itereres ikke.
  • Modtager til svage signaler ([receiver] weak_signal): kohærent og ikke-kohærent integration, databitgrænse, aiding- og pilotkanaler, Doppler-søgning; acquisition-tærsklen ved de angivne detektions- og falskalarmssandsynligheder og tærsklerne for bærebølge- og kodesporing erstatter den faste C/N0-tærskel (området 10 til 25 dB-Hz). Genbruger motorens modeller for acquisition og sporingssløjfer.
Signaler langs én høj jordbane (perigæum 497 km, apogæum 58622 km, omløbstid 18,8 h), fra en egentlig kørsel af motor v0.40.0 på scenarios/gnss-ssv-heo.toml, bånd L1. Øverst: den bedste bærebølge-til-støj-tæthed blandt de signaler, der er i sigte, mod tærsklen på 20 dB-Hz. I midten: antallet af signaler i sigte fra alle konstellationer, fra 4 til 55 langs de udtagne punkter. Af de modtagne links kom 2252 gennem en hovedlobe og 696 gennem sidelober, med et mærket parametrisk stedfortrædermønster, ikke noget systems målte mønster. Median PDOP 67, 95. percentil 358. MODELLED: en modelleret undersøgelse ud fra angivne input, ikke en måling og ikke en påstand om servicevolumen for noget system. Vejledende: analyseoutput fra et forsknings- og ingeniørværktøj, ikke typegodkendt navigationsudstyr og ikke en livsikkerhedstjeneste.Signaler langs én høj jordbane (perigæum 497 km, apogæum 58622 km, omløbstid 18,8 h), fra en egentlig kørsel af motor v0.40.0 på scenarios/gnss-ssv-heo.toml, bånd L1. Øverst: den bedste bærebølge-til-støj-tæthed blandt de signaler, der er i sigte, mod tærsklen på 20 dB-Hz. I midten: antallet af signaler i sigte fra alle konstellationer, fra 4 til 55 langs de udtagne punkter. Af de modtagne links kom 2252 gennem en hovedlobe og 696 gennem sidelober, med et mærket parametrisk stedfortrædermønster, ikke noget systems målte mønster. Median PDOP 67, 95. percentil 358. MODELLED: en modelleret undersøgelse ud fra angivne input, ikke en måling og ikke en påstand om servicevolumen for noget system. Vejledende: analyseoutput fra et forsknings- og ingeniørværktøj, ikke typegodkendt navigationsudstyr og ikke en livsikkerhedstjeneste.

[navigation] flyver et fartøj i høj bane eller månetransfer og kører et udvidet Kalman-filter med ni tilstande (position, hastighed, modtagerurets bias og drift, en skala for solstrålingstryk) på pseudoafstande. Sandheden integreres med punktmassetyngdekraft, J2, tredjelegemevirkning fra Solen og Månen og strålingstryk med en cylindrisk jordskygge; filteret modellerer tyngdekraft, J2 og tredjelegemerne og estimerer strålingstrykket. Pseudoafstandene kommer fra den samme linkgeometri og C/N0-tærskel som svepene; deres støj vokser, når C/N0 falder; mediets ekstra forsinkelse (med [atmosphere]) lægges til og modelleres ikke af filteret. Rapporten adskiller den del af kørslen, der ligger inden for GNSS-banerne (under 20.000 km højde), fra delen over, angiver det længste hul uden måling og den gennemsnitlige normaliserede estimationsfejl i anden (omkring 3 for en konsistent positionsblok). Solen og Månen er cirkulære stedfortrædere med lav præcision.

Et filter med ni tilstande om bord på en overgang fra lav bane mod Månen, fra en egentlig kørsel af motor v0.40.0 på scenarios/gnss-ssv-nav-lunar.toml (289 epoker, 13 punkter tegnet). På en logaritmisk akse den sande positionsfejl og filterets egen énsigmagrænse mod tid siden start. Inden for GNSS-banerne er positions-RMS 1,4 m; over dem er den 90 m, med den endelige fejl 184 m i 193.330 km højde med 1 måling. Middel af normaliseret estimeringsfejl i anden over hele kørslen er 4,4 (omkring 3 for en konsistent positionsblok). Referencen og filteret deler deres stedfortrædere for Solen og Månen. MODELLED: en modelleret undersøgelse ud fra angivne input, ikke en måling og ikke en påstand om servicevolumen for noget system. Vejledende: analyseoutput fra et forsknings- og ingeniørværktøj, ikke typegodkendt navigationsudstyr og ikke en livsikkerhedstjeneste.Et filter med ni tilstande om bord på en overgang fra lav bane mod Månen, fra en egentlig kørsel af motor v0.40.0 på scenarios/gnss-ssv-nav-lunar.toml (289 epoker, 13 punkter tegnet). På en logaritmisk akse den sande positionsfejl og filterets egen énsigmagrænse mod tid siden start. Inden for GNSS-banerne er positions-RMS 1,4 m; over dem er den 90 m, med den endelige fejl 184 m i 193.330 km højde med 1 måling. Middel af normaliseret estimeringsfejl i anden over hele kørslen er 4,4 (omkring 3 for en konsistent positionsblok). Referencen og filteret deler deres stedfortrædere for Solen og Månen. MODELLED: en modelleret undersøgelse ud fra angivne input, ikke en måling og ikke en påstand om servicevolumen for noget system. Vejledende: analyseoutput fra et forsknings- og ingeniørværktøj, ikke typegodkendt navigationsudstyr og ikke en livsikkerhedstjeneste.

Formationstilstand: relativ navigation#

[formation] (kræver [navigation] for chefen) tilføjer deputies forskudt i sand anomali. Hvert fartøj kører det absolutte filter; deputyens position i forhold til chefen estimeres ved at trække de uafhængige absolutte estimater fra hinanden og ved et relativt filter på enkeltdifferencerede pseudoafstande for de signaler, begge fartøjer sporer. Rapporten angiver begge, baselinen og antallet af signaler, der spores til fælles.

Relativ navigation af 2 deputies omkring en chief på en høj bane, fra en egentlig kørsel af motor v0.40.0 på scenarios/gnss-ssv-formation-heo.toml (401 epoker). For hver deputy to søjler: den relative positions-RMS ved at trække de to uafhængige absolutte estimater fra hinanden, og fra det relative filter på enkeltdifferencerede pseudoafstande. Baseline 0,8 km: 5,1 m og 1,2 m. Baseline 2,0 km: 4,1 m og 2,1 m. Det absolutte filter er ikke konsistent her: middel af normaliseret estimeringsfejl i anden 187 mod omkring 3 for et konsistent filter, så dets angivne usikkerhed er langt for lille. MODELLED: en modelleret undersøgelse ud fra angivne input, ikke en måling og ikke en påstand om servicevolumen for noget system. Vejledende: analyseoutput fra et forsknings- og ingeniørværktøj, ikke typegodkendt navigationsudstyr og ikke en livsikkerhedstjeneste.Relativ navigation af 2 deputies omkring en chief på en høj bane, fra en egentlig kørsel af motor v0.40.0 på scenarios/gnss-ssv-formation-heo.toml (401 epoker). For hver deputy to søjler: den relative positions-RMS ved at trække de to uafhængige absolutte estimater fra hinanden, og fra det relative filter på enkeltdifferencerede pseudoafstande. Baseline 0,8 km: 5,1 m og 1,2 m. Baseline 2,0 km: 4,1 m og 2,1 m. Det absolutte filter er ikke konsistent her: middel af normaliseret estimeringsfejl i anden 187 mod omkring 3 for et konsistent filter, så dets angivne usikkerhed er langt for lille. MODELLED: en modelleret undersøgelse ud fra angivne input, ikke en måling og ikke en påstand om servicevolumen for noget system. Vejledende: analyseoutput fra et forsknings- og ingeniørværktøj, ikke typegodkendt navigationsudstyr og ikke en livsikkerhedstjeneste.

Hvad sammenligningen med bookletet viser#

Tærsklerne blev præregistreret (xval/gnss-ssv/PREREGISTRATION.md, tillæg 1 til 5), før kørslen i fuld størrelse; resultater i xval/gnss-ssv/RESULTS.md, celler i results-*.json, fastholdt af tests/ssv_booklet_results.rs, misser medregnet.

tærskel hvad kørsel 1 (præregistreret læsning) variant med GLONASS-vinkel (diagnostisk)
S0 minimal udstrålet effekt, 13 signaler, inden for 0,1 dB MET MET
S1 øvre SSV-geometri (tabel B4) NOT MET (43 af 52 celler) alle 52 celler inden for tolerancen
S2 nedre SSV (tabel 5,2) NOT MET (48 af 52) alle 52
S3 øvre SSV med 15/20/25 dB-Hz (tabel B9) NOT MET (122 af 155) 153 af 155
S4 seks GEO-missioner NOT MET (132 af 156) alle 156
S5 HEO-mission NOT MET (18 af 26) 21 af 26
S6 månemission MET NOT MET (23 af 26)
S7 parametrisk mønster mod målte GPS L1-panelmønstre NOT MET (RMS 6,3 til 8,8 dB mod 3 dB) n/a

Bookletet er internt inkonsistent om GLONASS' referencevinkel uden for boresight: tabel B2 og B6 angiver 20 og 28 grader, tabel 4,2 angiver 26 og 34. Kørsel 1 brugte den første (det, præregistreringen navngav); næsten alle misser i S1 til S5 er GLONASS. Varianten, der blev fastlagt som diagnostik, før den blev kørt, bruger den anden, og så stemmer den øvre SSV, den nedre SSV og GEO-missionerne celle for celle, udfald medregnet. Varianten erstatter ikke kørsel 1. Ingen række er VALIDATED: bookletet er en simulation, verdiktreglen kræver S0 til S3 under den præregistrerede læsning, og de resterende misser (GPS L1 ved 20 dB-Hz, HEO Galileo, QZSS og NavIC, GLONASS-rækkerne for Månen) er ikke forklaret.

Den registrerede sammenligning af tilgængelighedsmodellen for rumbrugere med det offentlige hæfte om Space Service Volume, fra de indlagte resultater af den på forhånd registrerede kørsel (xval/gnss-ssv/results-run1.json, skrevet af eksemplet ssv_booklet_check i motor v0.40.0). Tærskel for tærskel, cellerne inden for tolerance: S0 13 af 13 (MET); S1 43 af 52 (NOT MET); S2 48 af 52 (NOT MET); S3 122 af 155 (NOT MET); S4 132 af 156 (NOT MET); S5 18 af 26 (NOT MET); S6 26 af 26 (MET); S7 0 af 20 panelmønstre (NOT MET). Kun S0 og S6 er nået under den på forhånd registrerede aflæsning. En diagnostisk variant, der bruger hæftets andre GLONASS-vinkler, bringer S1, S2 og S4 til alle celler, men erstatter ikke den registrerede kørsel. Ingen registerrække er VALIDATED. Vejledende: analyseoutput fra et forsknings- og ingeniørværktøj, ikke typegodkendt navigationsudstyr og ikke en livsikkerhedstjeneste.Den registrerede sammenligning af tilgængelighedsmodellen for rumbrugere med det offentlige hæfte om Space Service Volume, fra de indlagte resultater af den på forhånd registrerede kørsel (xval/gnss-ssv/results-run1.json, skrevet af eksemplet ssv_booklet_check i motor v0.40.0). Tærskel for tærskel, cellerne inden for tolerance: S0 13 af 13 (MET); S1 43 af 52 (NOT MET); S2 48 af 52 (NOT MET); S3 122 af 155 (NOT MET); S4 132 af 156 (NOT MET); S5 18 af 26 (NOT MET); S6 26 af 26 (MET); S7 0 af 20 panelmønstre (NOT MET). Kun S0 og S6 er nået under den på forhånd registrerede aflæsning. En diagnostisk variant, der bruger hæftets andre GLONASS-vinkler, bringer S1, S2 og S4 til alle celler, men erstatter ikke den registrerede kørsel. Ingen registerrække er VALIDATED. Vejledende: analyseoutput fra et forsknings- og ingeniørværktøj, ikke typegodkendt navigationsudstyr og ikke en livsikkerhedstjeneste.

Kør den#

kshana scenarios/gnss-ssv-shell.toml            # the upper SSV, reduced size
kshana scenarios/gnss-ssv-heo.toml              # a HEO, parametric sidelobes, limb medium
kshana scenarios/gnss-ssv-lunar-weak.toml       # lunar transfer, weak-signal receiver design
kshana scenarios/gnss-ssv-nav-lunar.toml        # onboard EKF on the way to the Moon
kshana scenarios/gnss-ssv-formation-heo.toml    # formation relative navigation
cargo run --release --example ssv_booklet_check # the full pre-registered comparison (about 12 minutes)

Hvert medfølgende scenarie er skåret ned, så det kører på sekunder; sammenligningen i fuld størrelse er eksemplet ovenfor. Den samme type kører fra Python (kshana.run), browseren (WebAssembly), MCP-serveren (run_scenario, kun indlejret tekst: pattern_csv er en filkilde og afvises, brug pattern_text) og pluginsene.

Begrænsninger#

  • MODELLED: intet her blev sammenlignet med målt GNSS-modtagelse i kredsløb. Bookletet er en simulation.
  • Keplerske tolegemebaner for GNSS-konstellationerne og for brugeren i svepene; månetransferen er en tolegemeellipse, ikke en propageret trajektorie.
  • Mediet er en angivet simpel model med integration langs rette stråler; det er ikke en rumvejrsprognose.
  • Navigationsfilteret er et designstudie: ingen manøvrer, ingen attitude, ingen flervejsudbredelse, og sandheden deler sine Sol- og Måne-efemerider med filteret.