Horisondimaskid ja taevageomeetria

Kuni 0,36 oli iga Maa nähtavuse test mootoris üks kõrgusnurga piir, mask_deg: satelliit loeti arvesse, kui see oli sellel numbril või kõrgemal, olenemata suunast. Tänav, kai, fjord või kraana varjab osa taevast ja jätab ülejäänu lahtiseks. Horisondijoon on kõrguspiir, mis sõltub asimuudist; taevageomeetria funktsioonid muudavad asukoha, aja, konstellatsioonid ja horisondijoone nähtavaks hulgaks, täpsuse halvenemise teguriks (DOP), geomeetria kovariatsiooniks, horisontaalseks veaellipsiks, Monte Carlo pilveks ja taevakaardiks. Kavand on docs/design/2026-10-12-geometry-and-skyline-design.md (punktid 1 ja 2).

Tõendid: maskeeritud nähtavusotsus (geodeetilised vaatenurgad, tabelmask, nähtav hulk ja selle DOP) on VALIDATED Orekit 12,2 ja gnss_lib_py 1.0.4 vastu eelregistreeritud võrdluses, nagu ka veaellips ja süsteemipõhine kofaktor (numpy, eelregistreeritud); kanjoni-, sektori- ja maastikukärped, eelseaded ja ülejäänud taevageomeetria funktsioonid on MODELLED (Tõendid). Horisondijoon eemaldab nähtavuse sirgel olevad satelliidid ja mitte midagi enamat. Eelseaded on REPRESENTATIVE geomeetriad, mitte mõõdistused.

Horisondijoon#

Horisondijoon on nelja kirelduse punktiviisiline maksimum. Asimuut on kraadid päripäeva tõelisest põhjast asukoha lokaalses ida-põhja-üles teljestikus; kõrgused on ühikus [0, 90).

preset = "<name>" algab nimetatud geomeetriast; kanjoni väljad alistavad seejärel eelseade kanjoni välja väljahaaval ning table, sectors ja terrain lisavad sellele.

Vastuvõtja mask_deg säilitab oma tähenduse: see on tasane horisondijoon. Efektiivne piir asimuudil az on max(mask_deg, skyline(az)) ja satelliit on nähtav, kui selle kõrgusnurk on sellega võrdne või suurem: sama >=, mida tasane mask alati kasutas. Satelliit, mis on kohal mask_deg, kuid horisondijoonest allpool, on horisondijoone poolt maskeeritud.

Tänavakanjon#

Tänav kulgeb piki asimuuti s, seinte vahel w meetrit, antenn a meetri kõrgusel keskjoonel. Piki asimuuti az, väärtusega θ = az − s, jõuab kiir seinani pärast d(az) = (w/2) / |sin θ|, nii et kõrgusega h sein lõikab piiri

cut(az) = atan( (h − a) / d(az) )          (the right wall for sin θ > 0, the side at s + 90°)

Avatud riba on tänava suunas. Väärtusega length_m = L (antenn keskel) väljub kiir läbi avatud otsa ja sein ei lõika midagi, kui d(az) · |cos θ| > L/2. Sein, mis pole antennist kõrgem, ei lõika midagi. antenna_m vaikeväärtus on 1,5 m (auto katus või käeshoitav vastuvõtja, esitatud valik); uus kanjon vajab width_m.

Eelseadistused#

Valitud ja esitatud mõõtmed (kavandimärkuse omad), mitte ühegi tegeliku koha mõõdistused. kshana skyline --preset <name> trükib ühe koos selle päritolu ja iga kraadi piiriga.

Stsenaariumis#

Valikuline jaotis [skyline], liigi enda piiri kohal:

Liikide orbit ja integrity maapealne asukoht. Mõlemad liigid modelleerivad orbiidil olevat kasutajat geotsentrilise kõrgusnurga ja Maa suhtes fikseeritud asimuudita, seega võtavad nad horisondijoone vastu ainult kavandimärkuse maapealse asukoha režiimiga: user_site = { lat_deg, lon_deg, height_m } väljade user asemel (täpselt üks kahest). Iga valim on üks absoluutne ajahetk, epoch + t: iga satelliit levitatakse selleni (elemendikomplekti, edastatud efemeriidi või SP3 faili edasiliigutamine toimub selle enda epohhist, Walkeri satelliit loeb t alates epoch) ja pööratakse selle hetkel Maa suhtes fikseerituks, nii et asukoht näeb üht kooskõlalist taevast. epoch on orbiidi stsenaariumi enda; selle puudumisel (ja alati liigi integrity puhul, millel seda pole) on see uusim epohh nende satelliitide seas, millel see on, või ainult Walkeri mustrite puhul J2000. Kõrgusnurk ja asimuut on geodeetilised (WGS-84). Terviklikkuse liigi ARAIM kaitsetasemete ning Stanfordi vertikaalvea horisontaalne ja vertikaalne jaotus kasutab sama geodeetilist ülesuunda (WGS-84 ellipsoidi normaal, umbes 0,19° geotsentrilisest radiaalist 45° laiuskraadil); hetktõmmise RAIM kasutas seda juba. Liik user_site ilma horisondijooneta on tavaline maapealne kasutaja; orbiidil oleva user tee jääb muutmata.

kind = "integrity"
mask_deg = 5.0
# ...
[user_site]
lat_deg = 59.45
lon_deg = 24.75
height_m = 15.0

[skyline]
preset = "harbour-approach"

Tagasiühilduvus. Ilma jaotiseta [skyline] on stsenaarium bait baidi haaval identne sellega, mida sama mootor andis enne horisondijoone koodi olemasolu: tests/skyline_scenarios.rs kontrollib iga tarnitud stsenaariumi, mis neid liike käivitab, JSON-i, graafikut ja kokkuvõtet ning iga õppestsenaariumi NMEA teksti „0,36 portable“ baasjoone SHA-256 räsite vastu (0.35.0 väljalaskekommiti räsid, uuesti baseeritud, kui mootor läks üle portatiivsele matemaatikale, ja hoitud testis kirjena: docs/revisions/STUDIO15-portable-math-rebaseline.md). Tühi jaotis [skyline] ei lõika midagi; tulemus on siis võrdne käivitusega ilma selleta, välja arvatud lisatud plokk skyline ja nullist masked_by_skyline arvud.

Mida tagasi lükatakse, põhjusega teates: horisondijoon orbiidil olevale user; user ja user_site koos; tundmatu eelseade; kanjon ilma väljata width_m; tabel, mis ei ole väljal [0, 360) rangelt kasvav; kõrgusnurk väljaspool [0, 90); tühi sektor; mittepositiivne maastikukaugus; sisend üle piirmäärade; mis tahes tundmatu võti.

Tulemus saab välja skyline: { source, open_fraction, provenance }, kui jaotis on olemas: source on preset:<name>, preset:<name>+overrides või custom; open_fraction on ülemise poolsfääri ruuminurga osa kõrgusel max(mask_deg, skyline) (väärtuse 1 − sin(cut) keskmine asimuudi üle: 1 nullmaski korral, 0,5 tasase 30° piiri korral); provenance on eelseade rida või stsenaariumi enda. Ühikud ja päritoluklassid on blokis units.

Kaasasolevad näited (kshana example <name>):

Taeva geomeetria#

Viis mootori funktsiooni (src/geometry.rs), kõigil pindadel samad:

Päring:

{
  "site": {"lat_deg": 59.91, "lon_deg": 10.75, "height_m": 5},
  "time_s": 3600,
  "systems": ["gps-baseline", "galileo", "beidou-meo", "xona-pulsar"],
  "mask_deg": 5,
  "skyline": {"preset": "fjord"},
  "clock": "per-system",
  "sigma_uere_m": 1.5,
  "confidence": 0.95
}

systems on mootori konstellatsiooni eelseaded (väljad constellation-design gps-baseline, galileo, beidou-meo, glonass, ...; LEO eelseaded xona-pulsar, iridium-stl, ...) või täielik leo-pvt [[system]] tabel, levitatud kuni time_s (Kepleri, sekulaarse J2-ga, leo-pvt ühisrežiimi orbiidid). Nende suhtelised faasid tulevad erinevatest etalonepohhidest, seega on taevas representatiivne geomeetria, mitte selle kuupäeva taevas sellel kohal. Satelliidid võib anda ka otse (või lisaks): "satellites": [{"id": "G05", "system": "GPS", "az_deg": 120, "el_deg": 35}, ...], või väljadega "ecef_m": [x, y, z] ja site või user_ecef_m. Vaikeväärtused: iga süsteemi enda mask (5° GNSS, 10° LEO; 5° otse antud satelliitidele), üks vastuvõtja kell süsteemi kohta ("common" ühe jagatud kella jaoks), σ_UERE 1 m (representatiivne kahe sagedusega eelarverida), usaldusnivoo 0,95. Sisendi piirmäärad: kuni 2000 satelliiti horisondi kohal (rohkema nõudev süsteemitabel lükatakse tagasi enne ehitamist) ja 16 vastuvõtja kella.

Kuupäevastatud taevas elemendikomplektidest. "tle" võtab kaherealise elemendikomplekti teksti (nimerida iga komplekti ees on valikuline; kuni 4 MiB, sisendi piirmäär), levitatud mootori SGP4-ga (WGS-72, levitaja, mida orbit-real-tle kasutab) hetkeni "epoch" pluss time_s, pööratud Maa suhtes fikseerituks, UT1 võetuna UTC-ks ja ilma poolusliikumiseta, ning vaadatuna kohast site. "epoch" on UTC ISO 8601 (2026-06-07T12:00:00Z) ja kuupäevastab ainult elemendikomplektid (eelseadetel kuupäeva pole, seega lükatakse epoch ilma tle tagasi); "tle_system" sildistab need süsteemipõhise kella jaoks (vaikimisi TLE). Iga tulemus ütleb, millist taevast ta kujutab, väljades sky_source ja sky_statement:

Segu ühendab need väljaga +. epoch_utc on ajahetk, milleni elemendikomplektid levitati, ja tle_skipped nimetab, millist osa tekstist ei kasutatud, koos põhjusega: valesti vormistatud või orvuks jäänud elemendikomplekti read (koos nende reanumbritega), komplektid, mille parser tagasi lükkas, ja komplektid, mida SGP4 ei suutnud sellesse ajahetke levitada (lagunenud või oma piiridest väljas); kokku kuni 100 kirjet, seejärel üks viimane kirje, mis loendab ülejäänud. Tühi loend systems ei lisa eelseadeid. Taevakaart esitab aluse oma jaluses.

Üks tuum. Kofaktormaatriks on orbit::cofactor_from_los, kujundusmaatriksi koostamine ja Gauss-Jordani pöördmaatriks väljade orbit::dop taga. orbit::dop_cov avab kovariatsiooni ja orbit::dop on selle taandus, nii et VALIDATED skalaarid on muutumatud ja neid kinnitab endiselt tests/dop_reference.rs. Teist DOP realisatsiooni ei ole.

Ellips. Pooltelg k σ √λ ida-põhja bloki omaväärtustele λ, koos k = √(−2 ln(1 − p)) (√5.991 = 2.448 95 % juures, 1 39,35 % juures) ning peatelje asimuut ½ atan2(2 Q_EN, Q_NN − Q_EE) väljal [0, 180) põhjast.

Iga tulemus kannab label (MODELLED), väljavõtet statement (geomeetria esitatud veamudeli all: sõltumatud, võrdsed, nullkeskmisega Gaussi kaugusvead; mitte vastuvõtja tegeliku vea ennustus, millel on ka kallutused, mitmeteelevi ja otsenähtavuseta vead; mitte terviklikkuse piir) ja nõuannet: Nõuandev tarkvara, mitte tüübikinnitust omav navigatsiooniseade (IEC 61108, IEC 61162): laeva navigeerimise eest vastutab jätkuvalt operaator.

Tõendid#

Viis registri (ledger) rida (docs/VERIFICATION-MATRIX.md), nagu kavandimärkus neid piirab:

Jaotise [skyline] puudumist kontrollitakse bait baidi haaval väljundite 0.35.0 vastu, mis näitab tagasiühilduvust ega kinnita midagi. gnss_lib_py rakendab ainult ühte kõrgusnurga maski, seega on see siin DOP-i sõltumatu etalon, mitte maski sõltumatu etalon.

Mida horisondijoon ei modelleeri: difraktsioon seina serva kohal, peegeldused ja otsenähtavuseta signaalid, mida tegelik vastuvõtja võib siiski jälgida (need jäetakse välja, mitte ei halvendata), osaline läbipaistvus (võrkkraana on kogu oma sektoris läbipaistmatu), antud punktidest kaugemal olev maastik ning Maa kõverus kanjoni- ja sektorivormides.