constellation-design (тип сценарію)

Тип сценарію рушія v0.40.0, родина Орбітальні угруповання, покриття та геометрія. Лише консультативно: результат аналізу від дослідницького та інженерного інструмента; це не навігаційне обладнання із затвердженням типу і не послуга забезпечення безпеки життя. Кожна позначка тут належить рушієві або матриці верифікації; тип вважається MODELLED, якщо матриця не каже іншого (як заробляється позначка: розділ Evidence у README).

Що він робить#

Проєктування орбітальних угруповань у масштабі: патерни Волкера DELTA і STAR за конвенцією i: T/P/F (вузли розподілені на 360 або 180 град, міжорбітальний інтервал у площині 360P/T, зсув фаз між площинами 360F/T), явні списки елементів і багатошарові проєкти, кілька орбітальних угруповань в одному прогоні, навколо Землі, Місяця, Марса чи будь-якої іншої планети, Плутона або великого супутника за константами з модуля body (тими самими, що використовують типи solar-system і body-pnt). PRESETS із опублікованих номінальних елементів: gps-baseline і gps-expandable (24 слотів і шість передніх/задніх розширюваних пар зі Стандарту характеристик стандартної служби позиціонування GPS, 5-те видання 2020, Tables 3.2-1–3.2-3), galileo (Walker 24/3/1 на 29 599,801 км і 56 град, Galileo Open Service Service Definition Document, випуск 1,1, Tables 1 і 23), beidou і beidou-meo (Walker 24/3/1 на 21 528 км і 55 град плюс три геостаціонарні супутники на 80, 110,5 і 140 град сх. д. і три похилі геосинхронні супутники на 55 град, BeiDou Open Service Performance Standard 3,0, розділ 4,1; фаза MEO та перетин похилої геосинхронної орбіти на 118 град сх. д. змодельовані, бо стандарт їх не наводить) і glonass (24/3/1 на 19 100 км і 64,8 град за формулою слотів з Interface Control Document GLONASS, видання 5,1, розділ 5,2). ПОКРИТТЯ ТА ПОГІРШЕННЯ ТОЧНОСТІ: за сіткою широта/довгота і вибіркове вікно з маскою висоти — кількість супутників у видимості, GDOP, PDOP, HDOP і VDOP на комірку, доступність (виправлення з PDOP не вище порога, за замовчуванням 6) на комірку, глобально (зважено за площею) та на найгіршому майданчику, з одним годинником приймача на орбітальне угруповання, якщо не clock = "common". Воно масштабується до тисяч супутників: видимість — це скалярний добуток із половинним кутом покриття кожного супутника, а супутники на кожну епоху розбиваються на смуги за широтою підсупутникової точки, тож рядок сітки перевіряє лише тих, що можуть бути у видимості; звіт підраховує заощаджені перевірки пар. JSON містить карти сітки та проріджені траси на поверхні для кожного супутника. VALIDATED: генератор Волкера проти Galileo OS SDD Table 23 і формули слотів GLONASS ICD, пресет GPS проти опублікованого стовпця екваторіальних перетинів SPS PS Table 3.2-1, а глобальний розподіл HDOP для бази GPS проти SPS PS Appendix B (медіана 0,94, 95% 1,25, середнє 0,96, допуск 0,03). MODELLED: двотільні орбіти з необов'язковим віковим J2, сферичне тіло, лише геометрична видимість (без потужності сигналу, справності чи рельєфу) та відносна фаза між різними системами, яка не є знімком жодної реальної дати.

Один прогін scenarios/leo-pnt-mega-shell.toml підсумовується так: constellation-design: 5000 супутників (LEO-PNT) навколо Землі; доступність 99,22% (PDOP <= 3 за маски 20 град), найгірший майданчик 0,00%, медіанний PDOP 1,11, у середньому 39,4 у видимості; 648 вузлів сітки x 12 епох (MODELLED)

Входи#

Зі схеми (kshana kinds --json):

• Обов'язкові поля: немає
• Необов'язкові поля: 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

Приклад scenarios/leo-pnt-mega-shell.toml задає, серед іншого:

Запуск#

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

Цей тип використовують 3 вбудовані сценарії; решта — у scenarios/.

Що це дає#

Скалярні результати цього прогону з одиницями, які вказує рушій:

Позначка результату (від рушія): MODELLED - двотільні кеплерові орбіти (необов'язковий віковий J2) навколо сферичного тіла, геометрична видимість над маскою висоти, погіршення точності за всіма у видимості з одним годинником приймача на орбітальне угруповання, якщо не clock = "common"; без потужності сигналу, справності чи рельєфу. Геометрія Волкера та опубл

Докази#

MODELLED 1 · VALIDATED 2: рядки матриці верифікації, що називають цей тип.

• VALIDATED Генератори типу constellation-design: патерни Волкера delta і star за конвенцією T/P/F (крок вузлів 360/P або 180/P, міжорбітальний інтервал у площині 360·P/T, зсув фаз між площинами 360·F/T), а також базовий і розширюваний 24-слотові пресети GPS, Gal
• VALIDATED Рушій покриття типу constellation-design на базовому 24-слотовому пресеті GPS за умов Додатка B Стандарту характеристик стандартної служби позиціонування GPS (SPS PS) (одна зоряна доба, 287 п'ятихвилинних кроків, глобальна сітка 4 x 4 град з
• MODELLED Тип constellation-design поза двома закріпленими випадками: явні та багатошарові проєкти, кілька орбітальних угруповань за прогін з одним годинником приймача на орбітальне угруповання, Земля, Місяць і Марс за константами тіл, пресет BeiDou Тести: coverage_dop_gnss_lib_py_oracle.rs.

Рядки, які задіяв сам прогін, з оракулом, що його дає матриця кожному (публічні джерела названі там):

• MODELLED Детерміновані, хешовані за сценарієм, SBOM + міжплатформні еталонні шлюзи. Оракул (ExternalDataset): відповідність SBOM офіційній схемі JSON CycloneDX 1,5 (+ дійсні ідентифікатори SPDX) — зовнішній опублікований стандарт, нуль помилок валідації на всьому графі залежностей; частина щодо детермінованості FoM / побайтової відтворюваності залишається закріпленою перевіркою самоузгодженості, тому рядок залишається MODELLED
• VALIDATED Генератори типу constellation-design: патерни Волкера delta і star за конвенцією T/P/F (крок вузлів 360/P або 180/P, міжорбітальний інтервал у площині 360·P/T, зсув фаз між площинами. Оракул (ExternalDataset): Опубліковані документи агентств: Galileo Open Service Service Definition Document, випуск 1,1 (European GNSS Service Centre) Tables 1 і 23, опорне орбітальне угруповання на 2016-11-21 00:00 UTC; Interface Control Document GLONASS, видання 5,1 (2008), розділ 5,2, формула слотів для довготи вузла та аргумента широти; Стандарт характеристик стандартної служби позиціонування GPS, 5-те видання (квітень 2020), Tables 3.2-1, 3.2-2 і
• VALIDATED Рушій покриття типу constellation-design на базовому 24-слотовому пресеті GPS за умов Додатка Стандарту характеристик стандартної служби позиціонування GPS (SPS PS) . Оракул (ExternalDataset): GPS SPS PS, 5-те видання (квітень 2020), Appendix B, розділи B.3.2.2 і B.3.2.3, опублікований глобально усереднений розподіл HDOP повністю заповненого базового 24-слотового орбітального угруповання (медіана 0,94, 90 % 1,16, 95 % 1,25, 98 % 1,37, середнє 0,96), Table 3.8-1 (доступність PDOP) і Table B.3-1 (ансамблевий PDOP деградованого орбітального угруповання, використаний лише як верхня межа), а також виведена вручну замкнена форма для однієї епохи. VDOP і PD
• MODELLED Тип constellation-design поза двома закріпленими випадками: явні та багатошарові проєкти, кілька орбітальних угруповань за прогін з одним годинником приймача на орбітальне угруповання. Оракул (InternalConsistency): Внутрішня узгодженість: повний перебір кутів місця, ручні та orbit::dop скорочення, а також замкнена геометрія Волкера та геосинхронних орбіт. Двотільні орбіти з необов'язковим віковим J2, сферичне тіло з місцевою вертикаллю вздовж радіуса, лише геометрична видимість (без потужності сигналу, справності супутників, рельєфу чи збурень від третіх тіл) та відносна фаза між системами, взята з різних

Обмеження#

Що, за власним звітом прогону, не обчислено за моделлю або не перевірено за зовнішнім еталоном:

• MODELLED - двотільні кеплерові орбіти (необов'язковий віковий J2) навколо сферичного тіла, геометрична видимість над маскою висоти, погіршення точності за всіма у видимості з одним годинником приймача на орбітальне угруповання, якщо не clock = "common"; без потужності сигналу, справності чи рельєфу. Геометрію Волкера та опубліковані пресети звірено з таблицями слотів Galileo OS SDD, GLONASS ICD і GPS SPS Performance Standard, а (результат label)
• MODELLED: двотільні орбіти з необов'язковим віковим J2, сферичне тіло, лише геометрична видимість (без потужності сигналу, справності чи рельєфу) та відносна фаза між різними системами, яка не є знімком жодної реальної дати. (каталог типів (kshana kinds --json))
• На що відповідає прогін: супутники у видимості, PDOP/HDOP/VDOP/GDOP на комірку 10 град і частка часу з PDOP не вище 3 над маскою 20 град упродовж двох годин. Слабке місце, яке показує карта, — полярні шапки: жоден шар не сягає вище приблизно 82 град широти, тож користувач біля полюса бачить усі супутники з одного боку неба, а вертикальна геометрія погіршується. MODELLED: ілюстративний проєкт, двотільні орбіти з J2, сфер (коментар у файлі сценарію, рядки 17–21)
• Відтворюваність і гарантування якості програмного забезпечення — MODELLED, а не перевірено за зовнішнім еталоном: підтвердження частини вимоги перевірено зовні, але вся можливість складається з обчислених за моделлю частин, тому можливість залишається обчисленою за моделлю. (матриця верифікації (docs/MODELLED-RATIONALE.md))
• Карти покриття та погіршення точності для довільних багатоугруповальних проєктів у масштабі навколо будь-якого центрального тіла є MODELLED, а не перевіреними (validated): звірено з власною замкненою / аналітичною тотожністю — виявляє помилки перенесення та коефіцієнтів, але не є зовнішнім оракулом. (матриця верифікації (docs/MODELLED-RATIONALE.md))

Див. також#

• Сторінка родини: Орбітальні угруповання, покриття та геометрія
• Усі різновиди: KINDS.md
• Тематична сторінка: LEO-PNT.md
• Тематична сторінка: SOLAR-SYSTEM.md