Что это за разрыв в траекториях спутников ГНСС?

Недавно я купил GNSS-приемник с несколькими созвездиями, подключенный через USB, с чипом U-blox 8. Я загрузил программное обеспечение U-center, которое может отображать множество деталей о полученных сигналах. Одним из них является окно «Обзор неба», в котором регистрируются траектории спутников, о которых знает приемник. Я оставил его работать у себя на подоконнике более 12 часов, регистрируя траектории для спутников GPS, Глонасс и Галилео. Я живу в Нидерландах. Это результирующее изображение:

Вид на небо

Зеленые линии показывают траектории спутников, использованные для расчета моего положения, красные — известные участки их траекторий, где они не использовались. Это совпадает, как и ожидалось, с направлением взгляда из моего окна.

Мой вопрос о белой области прямо на севере, где, кажется, нет пересечения со спутником. Это баг или следствие моей настройки или действительно есть такая область, которую GNSS-спутники не пересекают? Если последнее, то по какой причине они этого не делают?

Не волнуйтесь, это реально! space.stackexchange.com/q/28017/12102
12 часов слишком мало. Для GPS нужно подождать 24 часа, для GNSS и того больше. А как же подоконник и дом? Крыша дома закроет вид на спутники над головой и на север. Окно смотрит на юг.

Ответы (2)

Орбиты спутников GPS имеют угол наклона всего 55 градусов, поэтому есть области над полюсами, над которыми они не летают напрямую (они достаточно высоки, чтобы обеспечить покрытие в полярных регионах). Если бы вы сидели на Северном полюсе, вы бы никогда не увидели, как спутник GPS поднимается выше 55 градусов от горизонта, тогда как, если бы вы были на экваторе, вы бы увидели, как они пролетают над вами.

Спасибо. Теперь я вижу, что неправильно смотрел на этот сюжет. Меня смутили траектории в верхней части изображения около северной широты, но, конечно, я нахожусь на 52 градусах северной широты, то есть уже через Северный полюс над Тихим океаном. Теперь это имеет смысл. Я предполагаю, что простая причина ограничения в 55 градусов заключается в том, что спрос на спутниковую навигацию в высоких широтах меньше, поэтому лучше сосредоточить пропускную способность в другом месте?
Вам нужно видеть четыре спутника, чтобы получить уникальное положение, и я считаю, что созвездие выбрало количество спутников и эти орбиты, потому что у вас есть высокая вероятность в любом месте на Земле увидеть по крайней мере четыре в любое время. Galileo использует аналогичный дизайн. Вероятно, есть хороший документ корпорации RAND, в котором взвешиваются все за и против 60-х или 70-х годов, но я не смог найти ничего на или Galileo с помощью быстрого поиска.
@BartNoordervliet, это основная орбитальная динамика. Высокие наклонения труднее достичь, чем малые наклонения, поэтому, если вы можете получить 100-процентное покрытие, не размещая спутники выше 55-градусной орбиты, вы это сделаете, даже если это означает, что станция Амундсен-Скотт никогда не получит спутники GPS намного выше орбиты. горизонт.

Барт прав. Чтобы уточнить, я был частью команды ВВС США, которая тестировала первые приемники GPS, приобретенные Министерством обороны.

Насколько я помню, GPS и общая для всех систем позиционирования орбитальная геометрия в основном ограничивались экономической практичностью. + и - 55 градусов, как сказано в первом ответе, охватывают наибольшую плотность населения планеты. В более высоких широтах потребуется гораздо большее созвездие спутников, чтобы постоянно держать 4 спутника в поле зрения; 3 под низким углом (чем ближе 5 градусов над горизонтом, тем лучше) и 1 под большим углом (чем ближе к потолку, тем лучше) для обеспечения оптимального снижения точности по горизонтали (HDOP) и снижения точности по вертикали (VDOP). 5 градусов над горизонтом — это предел, при котором сигнал GPS может надежно учитывать задержку распространения в атмосфере при расчетах положения.

Программное обеспечение распознает каждое транспортное средство по номеру и его текущему положению на основе таблицы эфемерид и в любой момент времени. Все это говорит о том, что чем выше широта, тем менее вероятно, что у вас будет благоприятная геометрия спутника для пригодной для использования HDOP и еще хуже VDOP до такой степени, что у вас будет мало H и нет V над полюсами. Физика для лечения, которая потребует полярных орбит с пересекающимися транспортными средствами достаточно часто, чтобы обеспечить исправление положения для относительно небольшой области с относительно небольшим использованием. Я уверен, что самолеты, обслуживающие полярные станции, не согласились бы, но поэтому у них до сих пор есть инерциально-интегрированные и звездные навигационные системы.

Добавлено редактирование: США разработали, развернули и продолжают поддерживать и управлять Глобальной системой позиционирования, поскольку она всегда задумывалась как «глобальная» система, но, очевидно, будет палкой о двух концах, поэтому были добавлены характеристики сигнала, чтобы обеспечить США и уверенность в местоположении союзных войск при действиях во враждебной электромагнитной среде. Я подписал соглашение о неразглашении, когда покидал службу, но лучшее объяснение Anti-Jam/Anti-Spoof, которое я нашел в открытом виде, находится на https://www.novatel.com/tech-talk/velocity/velocity-2013 . /понимание разницы между защитой от спуфинга и защитой от помех/

Отличный ответ, добро пожаловать в космос! Я всегда думал, что первоначальная мотивация для системы GPS была военной, и поэтому охват «самой высокой плотности населения планеты» не был бы основным соображением при планировании исходной системы. Наверняка северные полярные районы имели военное значение?
Избирательная доступность (SA) и другие параметры сигнала были включены по военным соображениям, чтобы предотвратить использование противником, глушение или подделку сигнала. Клинтон отключил SA, когда он был президентом, и с тех пор, как я участвовал, было запущено 3 или 4 новых блока серии спутников. Его использование стало слишком большой частью глобальной торговой, навигационной и даже банковской инфраструктуры, чтобы вмешиваться в нее, поэтому военным пришлось сосредоточиться на стороне «пользовательского оборудования», создавая более умные приемники.
Но я говорю о том, когда изначально были выбраны GPS-орбиты, а не о том, что произошло позже, когда система была установлена ​​и использовалась десятилетиями. Система была разработана, и эти птицы были запущены на орбиту в военных целях. Может быть, это другой вопрос в процессе разработки или просто статья, которую нужно прочитать (мне), а не обсуждать здесь в комментариях.
@JDClayton Чтобы предотвратить спуфинг, да. Хотя бы для предотвращения заклинивания? Как кодирование предотвращает глушение?
Если вы хотите увидеть большую часть информации о происхождении системы GPS, есть хорошая статья, состоящая из нескольких частей .
Что это за разрыв в траекториях спутников ГНСС?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v