constellation-design (tipo de cenário)

Tipo de cenário do motor v0.40.0, família Constelações, cobertura e geometria. Consultivo: resultado de análise de uma ferramenta de investigação e engenharia, não um equipamento de navegação homologado e não um serviço de segurança da vida humana. Cada etiqueta aqui é do motor ou da matriz de verificação; um tipo de cenário é MODELLED salvo indicação em contrário da matriz (como se obtém um rótulo: a secção Evidence do README).

O que faz#

Projeto de constelações em escala: padrões Walker DELTA e Walker STAR na convenção i: T/P/F (nós distribuídos em 360 ou 180 graus, espaçamento no plano 360P/T, deslocamento de fase entre planos 360F/T), listas explícitas de elementos e projetos de várias camadas orbitais, várias constelações numa única execução, em torno da Terra, da Lua, de Marte ou de qualquer outro planeta, de Plutão ou de uma lua importante, com as constantes do módulo body (as mesmas que os tipos de cenário solar-system e body-pnt usam). PREDEFINIÇÕES a partir de elementos nominais publicados: gps-baseline e gps-expandable (as 24 posições e os seis pares expansíveis frente/trás do GPS Standard Positioning Service Performance Standard, 5.ª edição 2020, Tabelas 3.2-1 a 3.2-3), galileo (Walker 24/3/1 a 29 599,801 km e 56 graus, Galileo Open Service Service Definition Document edição 1,1 Tabelas 1 e 23), beidou e beidou-meo (Walker 24/3/1 a 21 528 km e 55 graus mais três satélites geoestacionários a 80, 110,5 e 140 graus L e três satélites geossíncronos inclinados a 55 graus, BeiDou Open Service Performance Standard 3,0 secção 4,1; a fase MEO e o cruzamento geossíncrono inclinado em 118 graus L são modelados porque a norma não os especifica) e glonass (24/3/1 a 19 100 km e 64,8 graus a partir da fórmula de posições do GLONASS Interface Control Document edição 5,1 secção 5,2). COBERTURA E DILUIÇÃO DE PRECISÃO: sobre uma grelha de latitude/longitude e uma janela amostrada com máscara de elevação, o número de satélites à vista, GDOP, PDOP, HDOP e VDOP por célula, a disponibilidade (uma solução com PDOP igual ou inferior a um limiar, 6 por predefinição) por célula, globalmente (ponderada por área) e no pior local, com um relógio de recetor por constelação, salvo se clock = "common". Escala para milhares de satélites: a visibilidade é um produto escalar contra o semiângulo de cobertura de cada satélite, e os satélites são agrupados em bandas pela latitude do ponto subsatélite a cada época, de modo que uma linha da grelha testa apenas os que podem estar à vista; o relatório conta os testes de pares poupados. O JSON traz os mapas da grelha e traços no solo por satélite com amostragem reduzida. VALIDATED: o gerador Walker contra a Tabela 23 do Galileo OS SDD e a fórmula de posições do GLONASS ICD, a predefinição do GPS contra a coluna publicada de cruzamento equatorial da Tabela 3.2-1 do SPS PS, e a distribuição global de HDOP da linha de base do GPS contra o Apêndice B do SPS PS (mediana 0,94, 95% 1,25, média 0,96, tolerância 0,03). MODELLED: órbitas de dois corpos com J2 secular opcional, um corpo esférico, apenas visibilidade geométrica (sem potência de sinal, estado de saúde ou terreno), e a fase relativa entre sistemas diferentes, que não é um retrato de nenhuma data real.

Uma execução de scenarios/leo-pnt-mega-shell.toml resume-se assim: constellation-design: 5000 satélites (LEO-PNT) em torno da Terra; disponibilidade 99,22% (PDOP <= 3 com máscara de 20 graus), pior local 0,00%, PDOP mediano 1,11, média de 39,4 à vista; 648 pontos de grelha x 12 épocas (MODELLED)

Entradas#

A partir do esquema (kshana kinds --json):

• Campos obrigatórios: nenhum
• Campos opcionais: 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

O exemplo scenarios/leo-pnt-mega-shell.toml define, entre outros:

Execute-o#

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

3 cenários incluídos usam este tipo de cenário; os demais estão em scenarios/.

O que dá#

Os resultados escalares dessa execução, com as unidades que o motor indica:

Rótulo do resultado (o do motor): MODELLED - órbitas keplerianas de dois corpos (J2 secular opcional) em torno de um corpo esférico, visibilidade geométrica acima de uma máscara de elevação, diluição de precisão com todos à vista e um relógio de recetor por constelação, salvo se clock = "common"; sem potência de sinal, estado de saúde ou terreno. A geometria Walker e as publi

Evidências#

MODELLED 1 · VALIDATED 2: as linhas da matriz de verificação que nomeiam este tipo de cenário.

• VALIDATED Os geradores do tipo de cenário constellation-design: padrões Walker delta e star na convenção T/P/F (espaçamento de nós 360/P ou 180/P, espaçamento no plano 360·P/T, deslocamento de fase entre planos 360·F/T), e as predefinições de 24 posições do GPS baseline e expandable, Gal
• VALIDATED O motor de cobertura de constellation-design na predefinição de 24 posições do GPS baseline sob as condições do Apêndice B do GPS Standard Positioning Service Performance Standard (SPS PS) (um dia sideral, 287 passos de cinco minutos, uma grelha global de 4 x 4 graus com
• MODELLED O tipo de cenário constellation-design além dos dois casos fixados: projetos explícitos e de várias camadas orbitais, várias constelações por execução com um relógio de recetor por constelação, a Terra, a Lua e Marte a partir das constantes de corpo, a predefinição do BeiDou Testes: coverage_dop_gnss_lib_py_oracle.rs.

As linhas que a própria execução exercitou, com a referência independente que a matriz dá a cada uma (as fontes públicas estão aí nomeadas):

• MODELLED Determinista, com hash do cenário, SBOM + portões de referência multiplataforma. Referência independente (ExternalDataset): aderência à norma do SBOM ao esquema JSON oficial CycloneDX 1,5 (+ identificadores SPDX válidos) — uma norma externa publicada, zero erros de validação em todo o grafo de dependências; a parte de determinismo das FoM / reprodutibilidade byte a byte permanece uma verificação de autoconsistência fixada, pelo que a linha permanece MODELLED
• VALIDATED Os geradores do tipo de cenário constellation-design: padrões Walker delta e star na convenção T/P/F (espaçamento de nós 360/P ou 180/P, espaçamento no plano 360·P/T, des. Referência independente (ExternalDataset): Documentos de agências publicados: Galileo Open Service Service Definition Document edição 1,1 (European GNSS Service Centre) Tabelas 1 e 23, a constelação de referência em 2016-11-21 00:00 UTC; GLONASS Interface Control Document edição 5,1 (2008) secção 5,2, a fórmula de posições para longitude do nó e argumento de latitude; GPS Standard Positioning Service Performance Standard 5.ª edição (abril de 2020) Tabelas 3.2-1, 3.2-2 e
• VALIDATED O motor de cobertura de constellation-design na predefinição de 24 posições do GPS baseline sob o GPS Standard Positioning Service Performance Standard (SPS PS) Apêndice . Referência independente (ExternalDataset): GPS SPS PS 5.ª edição (abril de 2020) Apêndice B secções B.3.2.2 e B.3.2.3, a distribuição publicada de HDOP médio global da constelação baseline de 24 posições totalmente ocupada (mediana 0,94, 90 % 1,16, 95 % 1,25, 98 % 1,37, média 0,96), Tabela 3.8-1 (disponibilidade de PDOP) e Tabela B.3-1 (PDOP de conjunto de uma constelação degradada, usado apenas como limite superior), mais uma forma fechada derivada à mão para uma época. O VDOP e o PD
• MODELLED O tipo de cenário constellation-design além dos dois casos fixados: projetos explícitos e de várias camadas orbitais, várias constelações por execução com um relógio de recetor por conste. Referência independente (InternalConsistency): Consistência interna: o varrimento de elevação por força bruta, as reduções calculadas à mão e por orbit::dop, e a geometria Walker e geossíncrona de forma fechada. Órbitas de dois corpos com J2 secular opcional, um corpo esférico com a vertical local ao longo do raio, apenas visibilidade geométrica (sem potência de sinal, estado de saúde dos satélites, terreno ou perturbação de terceiro corpo), e a fase relativa entre sistemas tomada de diferentes re

Limitações#

O que o próprio relatório da execução diz que não está modelado ou não está validado:

• MODELLED - órbitas keplerianas de dois corpos (J2 secular opcional) em torno de um corpo esférico, visibilidade geométrica acima de uma máscara de elevação, diluição de precisão com todos à vista e um relógio de recetor por constelação, salvo se clock = "common"; sem potência de sinal, estado de saúde ou terreno. A geometria Walker e as predefinições publicadas são conferidas contra o Galileo OS SDD, o GLONASS ICD e as tabelas de posições do GPS SPS Performance Standard, a (resultado label)
• MODELLED: órbitas de dois corpos com J2 secular opcional, um corpo esférico, apenas visibilidade geométrica (sem potência de sinal, estado de saúde ou terreno), e a fase relativa entre sistemas diferentes, que não é um retrato de nenhuma data real. (catálogo de tipos de cenário (kshana kinds --json))
• O que a execução responde: satélites à vista, PDOP/HDOP/VDOP/GDOP por célula de 10 graus e a fração do tempo com PDOP igual ou inferior a 3 acima de uma máscara de 20 graus ao longo de duas horas. O ponto fraco que o mapa mostra são as calotas polares: nenhuma camada orbital alcança latitudes acima de cerca de 82 graus, de modo que um utilizador perto de um polo vê todos os satélites num lado do céu e a geometria vertical degrada-se. MODELLED: um projeto ilustrativo, órbitas de dois corpos com J2, um corpo esf (comentário do ficheiro de cenário, linhas 17 a 21)
• A reprodutibilidade e a garantia de software são MODELLED, não validadas: uma subafirmação é verificada externamente, mas a capacidade no seu conjunto compõe partes modeladas, pelo que a capacidade permanece modelada. (matriz de verificação (docs/MODELLED-RATIONALE.md))
• Os mapas de cobertura e de diluição de precisão para projetos arbitrários de várias constelações em escala, em torno de qualquer corpo central, são MODELLED, não validados: conferidos contra a sua própria identidade analítica / de forma fechada — deteta erros de transcrição e de coeficientes, mas não é uma referência independente externa. (matriz de verificação (docs/MODELLED-RATIONALE.md))

Ver também#

• Página da família: Constelações, cobertura e geometria
• Todos os tipos: KINDS.md
• Página do tópico: LEO-PNT.md
• Página do tópico: SOLAR-SYSTEM.md