constellation-design (tipo de escenario)

Tipo de escenario del motor v0.40.0, familia Constelaciones, cobertura y geometría. Consultivo: salida de análisis de una herramienta de investigación e ingeniería, no un equipo de navegación homologado ni un servicio de seguridad de la vida humana. Toda etiqueta de aquí es la del motor o la de la matriz de verificación; un tipo de escenario es MODELLED salvo que la matriz diga otra cosa (cómo se gana una etiqueta: la sección Evidence del README).

Qué hace#

Diseño de constelaciones a gran escala: patrones Walker DELTA y Walker STAR en la convención i: T/P/F (nodos repartidos en 360 o 180 deg, separación en el plano 360P/T, desfase entre planos 360F/T), listas explícitas de elementos y diseños de varias capas, varias constelaciones en una ejecución, alrededor de la Tierra, la Luna, Marte o cualquier otro planeta, Plutón o luna principal, con las constantes del módulo body (las mismas que usan los tipos de escenario solar-system y body-pnt). PRESETS a partir de elementos nominales publicados: gps-baseline y gps-expandable (los 24 huecos y los seis pares expandibles delantero/trasero del GPS Standard Positioning Service Performance Standard, 5.ª edición 2020, tablas 3.2-1 a 3.2-3), galileo (Walker 24/3/1 a 29.599,801 km y 56 deg, Galileo Open Service Service Definition Document edición 1,1 tablas 1 y 23), beidou y beidou-meo (Walker 24/3/1 a 21.528 km y 55 deg más tres satélites geoestacionarios a 80, 110,5 y 140 deg E y tres satélites geosíncronos inclinados a 55 deg, BeiDou Open Service Performance Standard 3,0 sección 4,1; la fase MEO y el cruce geosíncrono inclinado de 118 deg E están modelados porque la norma no los indica) y glonass (24/3/1 a 19.100 km y 64,8 deg a partir de la fórmula de huecos del GLONASS Interface Control Document edición 5,1 sección 5,2). COBERTURA Y DILUCIÓN DE LA PRECISIÓN: sobre una cuadrícula de latitud/longitud y una ventana muestreada con máscara de elevación, el número de satélites a la vista, GDOP, PDOP, HDOP y VDOP por celda, la disponibilidad (una solución con PDOP igual o inferior a un umbral, 6 por defecto) por celda, globalmente (ponderada por área) y en el peor emplazamiento, con un reloj de receptor por constelación salvo que clock = "common". Escala a miles de satélites: la visibilidad es un producto escalar frente al semiángulo de cobertura de cada satélite, y los satélites se agrupan en bandas por latitud subsatélite en cada época, de modo que una fila de la cuadrícula solo prueba los que pueden estar a la vista; el informe cuenta las pruebas de pares ahorradas. El JSON incluye los mapas de la cuadrícula y las trazas en tierra por satélite submuestreadas. VALIDATED: el generador Walker frente a la tabla 23 del Galileo OS SDD y la fórmula de huecos del ICD de GLONASS, el preset de GPS frente a la columna publicada de cruce ecuatorial de la tabla 3.2-1 de SPS PS, y la distribución global de HDOP de la línea base de GPS frente al apéndice B de SPS PS (mediana 0,94, 95 % 1,25, media 0,96, tolerancia 0,03). MODELLED: órbitas de dos cuerpos con J2 secular opcional, un cuerpo esférico, solo visibilidad geométrica (sin potencia de señal, estado de salud ni terreno), y la fase relativa entre sistemas distintos, que no es una instantánea de ninguna fecha real.

Una ejecución de scenarios/leo-pnt-mega-shell.toml se resume así: constellation-design: 5000 satellites (LEO-PNT) around the Earth; availability 99,22% (PDOP <= 3 at 20 deg mask), worst site 0,00%, median PDOP 1,11, mean 39,4 in view; 648 grid points x 12 epochs (MODELLED)

Entradas#

Del esquema (kshana kinds --json):

• Campos obligatorios: ninguno
• Campos opcionales: body, duration_s, step_s, mask_deg, pdop_threshold, grid_step_deg, lat_min_deg, lat_max_deg, lon_min_deg, lon_max_deg, clock, j2, track_points, max_tracks, constellation

El ejemplo scenarios/leo-pnt-mega-shell.toml establece, entre otros:

Ejecútelo#

kshana scenarios/leo-pnt-mega-shell.toml

3 escenarios incluidos usan este tipo de escenario; los demás están en scenarios/.

Qué proporciona#

Los resultados escalares de esa ejecución, con las unidades que indica el motor:

Etiqueta del resultado (la del motor): MODELLED - órbitas keplerianas de dos cuerpos (J2 secular opcional) alrededor de un cuerpo esférico, visibilidad geométrica por encima de una máscara de elevación, dilución de la precisión con todos los satélites a la vista con un reloj de receptor por constelación salvo que clock = "common"; sin potencia de señal, estado de salud ni terreno. La geometría Walker y los presets publi

Evidencias#

MODELLED 1 · VALIDATED 2: las filas de la matriz de verificación que nombran este tipo de escenario.

• VALIDATED Los generadores del tipo de escenario constellation-design: patrones Walker delta y star en la convención T/P/F (separación de nodos 360/P o 180/P, separación en el plano 360·P/T, desfase entre planos 360·F/T), y los 24 huecos de la línea base y expandible de GPS, Gal
• VALIDATED El motor de cobertura del tipo de escenario constellation-design sobre el preset de línea base de 24 huecos de GPS bajo las condiciones del apéndice B del GPS Standard Positioning Service Performance Standard (SPS PS) (un día sidéreo, 287 pasos de cinco minutos, una cuadrícula global de 4 x 4 deg c
• MODELLED El tipo de escenario constellation-design más allá de los dos casos fijados: diseños explícitos y de varias capas, varias constelaciones por ejecución con un reloj de receptor por constelación, la Tierra, la Luna y Marte a partir de las constantes de los cuerpos, el preset de BeiDou Pruebas: coverage_dop_gnss_lib_py_oracle.rs.

Las filas que la propia ejecución puso a prueba, con la referencia independiente que da la matriz a cada una (las fuentes públicas se nombran allí):

• MODELLED Determinista, con hash de escenario, SBOM + barreras golden multiplataforma. Referencia independiente (ExternalDataset): ajuste a la norma del SBOM al esquema JSON oficial de CycloneDX 1,5 (+ identificadores SPDX válidos) — un estándar externo publicado, cero errores de validación en todo el grafo de dependencias; la parte de determinismo de FoM / reproducibilidad byte a byte sigue siendo una comprobación de autoconsistencia fijada, por lo que la fila sigue siendo MODELLED
• VALIDATED Los generadores del tipo de escenario constellation-design: patrones Walker delta y star en la convención T/P/F (separación de nodos 360/P o 180/P, separación en el plano 360·P/T, int. Referencia independiente (ExternalDataset): Documentos de agencia publicados: Galileo Open Service Service Definition Document edición 1,1 (European GNSS Service Centre) tablas 1 y 23, la constelación de referencia a 2016-11-21 00:00 UTC; GLONASS Interface Control Document edición 5,1 (2008) sección 5,2, la fórmula de huecos para la longitud del nodo y el argumento de latitud; GPS Standard Positioning Service Performance Standard 5.ª edición (abril de 2020) tablas 3.2-1, 3.2-2 y
• VALIDATED El motor de cobertura del tipo de escenario constellation-design sobre el preset de línea base de 24 huecos de GPS bajo el GPS Standard Positioning Service Performance Standard (SPS PS) apéndice . Referencia independiente (ExternalDataset): GPS SPS PS 5.ª edición (abril de 2020) apéndice B secciones B.3.2.2 y B.3.2.3, la distribución publicada de HDOP promedio global de la constelación base de 24 huecos totalmente ocupada (mediana 0,94, 90 % 1,16, 95 % 1,25, 98 % 1,37, media 0,96), la tabla 3.8-1 (disponibilidad de PDOP) y la tabla B.3-1 (PDOP de conjunto de una constelación degradada, usada solo como cota superior), más una forma cerrada derivada a mano para una época. El VDOP y el PD
• MODELLED El tipo de escenario constellation-design más allá de los dos casos fijados: diseños explícitos y de varias capas, varias constelaciones por ejecución con un reloj de receptor por conste. Referencia independiente (InternalConsistency): Autoconsistencia interna: el barrido de elevación por fuerza bruta, las reducciones calculadas a mano y las de orbit::dop, y la geometría Walker y geosíncrona de forma cerrada. Órbitas de dos cuerpos con J2 secular opcional, un cuerpo esférico con la vertical local a lo largo del radio, solo visibilidad geométrica (sin potencia de señal, estado de salud del satélite, terreno ni perturbación de terceros cuerpos), y la fase relativa entre sistemas tomada de distintas re

Limitaciones#

Lo que el propio informe de la ejecución dice que no está modelado o no está validado:

• MODELLED - órbitas keplerianas de dos cuerpos (J2 secular opcional) alrededor de un cuerpo esférico, visibilidad geométrica por encima de una máscara de elevación, dilución de la precisión con todos los satélites a la vista con un reloj de receptor por constelación salvo que clock = "common"; sin potencia de señal, estado de salud ni terreno. La geometría Walker y los presets publicados se comprueban frente al Galileo OS SDD, el ICD de GLONASS y las tablas de huecos del GPS SPS Performance Standard, a (resultado label)
• MODELLED: órbitas de dos cuerpos con J2 secular opcional, un cuerpo esférico, solo visibilidad geométrica (sin potencia de señal, estado de salud ni terreno), y la fase relativa entre sistemas distintos, que no es una instantánea de ninguna fecha real. (catálogo de tipos de escenario (kshana kinds --json))
• Lo que responde la ejecución: satélites a la vista, PDOP/HDOP/VDOP/GDOP por celda de 10 deg, y la proporción de tiempo con PDOP igual o inferior a 3 por encima de una máscara de 20 deg durante dos horas. El punto débil que muestra el mapa son los casquetes polares: ninguna capa llega por encima de unos 82 deg de latitud, de modo que un usuario cerca de un polo ve todos los satélites en un lado del cielo y la geometría vertical se degrada. MODELLED: un diseño ilustrativo, órbitas de dos cuerpos con J2, un cuerpo esfé (comentario del archivo de escenario, líneas 17 a 21)
• La reproducibilidad y el aseguramiento del software son MODELLED, no están validados: una subafirmación se comprueba externamente, pero la capacidad completa compone piezas modeladas, por lo que la capacidad sigue siendo modelada. (matriz de verificación (docs/MODELLED-RATIONALE.md))
• Los mapas de cobertura y de dilución de la precisión para diseños multiconstelación arbitrarios a gran escala, alrededor de cualquier cuerpo central, son MODELLED, no están validados: se comprueban frente a su propia identidad analítica o de forma cerrada — detecta errores de transcripción y de coeficientes, pero no es una referencia independiente externa. (matriz de verificación (docs/MODELLED-RATIONALE.md))

Véase también#

• Página de familia: Constelaciones, cobertura y geometría
• Todos los tipos de escenario: KINDS.md
• Página de tema: LEO-PNT.md
• Página de tema: SOLAR-SYSTEM.md