Useimmat satelliitit ovat matalan maan kiertoradalla. Jotkut muut satelliitit ovat geostationaalisella kiertoradalla, koska niiden toiminta vaatii sitä.
GPS (ja muut GNSS, esim. GLONASS) satelliitit ovat paljon korkeammalla MEO-kiertoradalla (sub-GEO):
miksi heidän täytyy olla niin korkealla kiertorata? GPS-suunnittelu ei selvästikään edellytä, että heidän on oltava GEO-tilassa.
GPS-wikipedia-sivulla mainitaan, että tällä kiertoradalla satelliitit kiertoratajakso on noin 12 tuntia ja seuraa samalla tavalla maapalloa – tästä oli hyötyä virheenkorjauksessa, kun järjestelmää alettiin perustaa. Mutta varmasti samanlainen vaikutus olisi voitu saavuttaa 8 tai 6 tunnin kiertoradalla (tai jollakin muulla 24: n jakajalla) paljon pienemmällä kustannuksella.
Mahdolliset, vaikkakin vahvistamattomat syyt voin ajatella korkealle kiertoradalle :
- Alun perin (ja edelleen) sotilasprojekti, satelliittien ollessa niin korkealla kiertoradalla, tekee niistä vihollisen vaikeampaa ampua alas.
- Ylemmänä oleminen tarkoittaa sitä, että useampia satelliitteja on näkyvissä mihin tahansa maanpinnan tiettyyn pisteeseen. En tiedä kuinka monta satelliittia tarvittaisiin samalle palvelutasolle, jos ne olisivat 8 tai 6 tunnin jakson kiertoradalla, vaikka olisin kiinnostunut näkemään, kuinka kustannukset vertailevat enemmän satelliittien asettamista alemmalle kiertoradalle. / li>
- Ilmakehän vastus vaikuttaa enemmän LEO-satelliitteihin, joten niiden on suoritettava säännöllisempiä asemien pitämisliikkeitä. Oletettavasti ne on väliaikaisesti poistettava GPS-palvelusta suoritettaessa näitä liikkeitä – ehkä sitä ei voida hyväksyä GPS-suunnittelussa. Asemien pitämiseen tarvitaan myös enemmän polttoainetta, tai niiden käyttöikä on lyhyempi, mikä ehkä korvaa korkeamman kiertoradan ylimääräiset kustannukset.
Miksi GPS-satelliitit ovat niin korkeilla kiertoradoilla?
Kommentit
- En ’ ole varma, onko kumpikaan vastaus maininnut tämän riittävän selvästi. Kaupalliset ja sotilaalliset satelliitit (GPS) sijoitetaan yleensä sinne, missä ne on asetettava, kiertoradan saatavuuden vuoksi. Tekijöitä on paljon, joista yksi saattaa olla satelliittien kokonaismäärä, mutta ensimmäinen lauseesi ” Useimmat satelliitit ovat matalan maan kiertoradalla siitä yksinkertaisesta syystä, että on halvempaa saada ne siellä kuin ylöspäin ” ovat aivan väärin. Koska monet ihmiset lukevat sekä kysymyksiä että vastauksia, on ’ hyvä idea korjata väärät väitteet huomatessasi, jotta vältetään virheellisten faktoidien leviäminen.
- I ’ m olettaen, että LEO: ssa tarvitset ’ d enemmän kuin MEO: ssa, MEO: ssa niiden kattavuus olisi suurempi kuin LEO: ssa vähemmän, mutta saa saman toiminnallisuuden; miksi lähetin tämän kommentin ennen kuin luin vastauksen sanomalla sama asia, minulla ei ole aavistustakaan.
Vastaa
tärkein syy heidän niin korkealle kiertoradalle on sallia, että enemmän maapalloa näkyy kerralla. Jotta kohtuullinen määrä maapalloa olisi näkyvissä, sinun on oltava korkealla. Pienempi korkeus voisi teoriassa toimia myös, mutta valittu korkeus näyttää olevan riittävän pitkä etäisyys hyödylliseksi, mutta ei niin pitkälle, että sillä olisi yhteysyhteysongelmia jne.
GPS-satelliitti kiertoradalleen ei ole olennaisesti erilainen kuin jos se olisi esimerkiksi 6 tunnin kiertoradalla. Linkkibudjetti paranisi jonkin verran, mikä mahdollistaisi hieman halvemman satelliitin rakentamisen. Suuri ongelma on kuitenkin se, että tarvitsevat lisää satelliitteja varmistaakseen, että koko peittoalue on saavutettu. GPS on pohjimmiltaan sotilaallinen järjestelmä, eikä siinä tarvitse olla aukkoja maassa. On huomattava, että tässä on prosenttiosuus maapallosta, joka näkyy eri korkeuksilta:
- 12 tunnin kiertorata – 38%
- 8 tunnin kiertorata – 34,3%
- 6 tunnin kiertorata – 31%
On huomattava, että jokainen muu käynnistetty GNSS-järjestelmä käyttää samanlaista kiertorataa kuin GPS. GLONASS on 8/17 päivästä, BeiDou 9/17 ja Galileo on 10/17. Intia kehittää järjestelmää, joka käyttää puhtaasti GEO-satelliitteja. He valitsivat samanlaisen kaistan, koska GPS osoitti toimineen hyvin näillä korkeuksilla.
Toinen tekijä on kiertoradan nopeus. Kiertoradan nopeus 6 tunnin kiertoradalla on noin 5 km / s. GPS: ssä se on 3,8 km / s. Tämä hitaampi nopeus sallii kapeamman kaistanleveyden (koska Doppler-taajuussiirrot ovat pienempiä), käyttää vähemmän spektriä ja antaa mahdollisuuden käyttää enemmän kanavia.
On myös muita syitä, joihin kuuluu GPS: n tarkkuus. Kyseinen korkeus toimii hyvin riittävän tarkkuuden aikaansaamiseksi.
Pohjaviiva, GPS: n käyttämä korkeus toimii varsin hyvin, muutamia muita avaruusaluksia, jotka käyttävät tällaisia kiertoratoja, tekevät niistä vakaampia, ja näyttää hyvältä ajatukselta jatkaa GPS-satelliittien käyttöä 12 tunnin kiertoradat, joihin heidät sijoitetaan.
Kommentit
- Relativistisia vaikutuksia ei ole ’ ei ole tärkeää, ne voidaan laskea pois. Nopeus maahan voi olla ongelma. Täydellisen lukituksen saaminen satelliittiin kestää 15 minuuttia, joten jos lähdet siinä ajassa, se voi aiheuttaa ongelmia. Minusta ’ ajattelen, että jalanjälki on asia, ei kattavuus, minun ’ täytyy työskennellä vahvistamalla vastaukseni vastaamaan siihen.
- Etäisyys satelliittiin muuttuisi silloin nopeammin, joten voimakkaampi vaihesiirto (Doppler-vaikutuksesta johtuen) saattaa aiheuttaa ongelmia kellosynkronoinnissa, mikä heikentäisi siviilien GPS-käytön tarkkuutta. Minun olisi pitänyt selittää tämä, mutta loppui tila.
- @DavidGrinberg Kyllä, alemmilla kiertoradoilla on suurempi kiertoradan hajoamisnopeus, koska ilmakehän paine on edelleen vähäinen, joten säännöllisiä kiertoradan lisäyksiä tarvitaan . Katso joitain ketjuja, joista keskustellaan sivustollamme. Mutta tällä ei olisi ’ t ollut paljon eroa kysymyksessä käsitellyillä kiertoradan korkeuksilla, ne ’ ovat kaikki Van Allenin säteilyn sisällä vyöt. ’ On melkein tarkalleen GPS-tähtikuvion kiertoradan korkeudessa (20 194,292 km keskimääräisen merenpinnan yläpuolella), että protonien voimakkuusvirta on suurin vyöissä. Joten nouseminen korkeammalle tai matalammalle olisi hieman parempi jopa.
- Korkeammat kiertoradat pienentävät myös vastaanottimen signaalitehoa, ellei kunkin satelliitin tehoa kasvateta.
- PearsonArtPhoto (ja @costrom) GPS-signaaleja moduloidaan erilaisilla koodeilla tarkan, epäselvyyksien (eli ei hajalaskennan) paikannuksen saavuttamiseksi. Kaikki satelliitit lähettävät samaa taajuutta (ok 2 taajuutta) ja kaikkien kaistanleveys on noin 1 MHz, mikä on melkein 2 suuruusluokkaa suurempi kuin doppleri. Ei ole todellisia ” kanavia ”, Hedy Lamarr ja OK yli muutama muu ovat antaneet meille hajaspektrin ihmeen. GPS-vastaanottimessa on useita korrelaattoreita, jotka valitsevat eri koodit. Ehkä voit päivittää vastauksesi?
Vastaa
GPS / GNSS-satelliitit kiertävät korkeudessa, jossa niiden kiertorata on jakso on puolet maapallon keskimääräisestä sideriaalipäivästä (23 tuntia, 56 minuuttia, 4,0916 sekuntia), joten niiden solmupersession prosenttiosuus on pieni (noin 4 minuuttia tai ± 222 km itä-länsi ajelehtii maapallon päiväntasaajaa pitkin päivässä) ja melko tasainen, tai ehkä parempi sanoa vakaa, pidempään. Tämä pitää heidän nousevan solmun pituuspiirin ± 2 asteen sisällä nimellisestä ja mahdollistaa tähtiradan toistettavuuden kentällä. :
Päivittäinen aika GPS-satelliittiradan toiston muutos suhteessa 24 tuntiin lähetettyjen efemeriditietojen perusteella. Lähde: InsideGNSS.com
Tämä maaradan toistettavuus oli tärkeää GPS: n alkuaikoina, joten riittävä maan peitto varmistettiin (istunnoissa, ei oikeastaan koko päivän ajan) paljon pienemmällä tähdistösatelliittien määrällä. Alemmilla kiertoradoilla olisi ollut voimakkaampia kiertoradan häiriöitä, varsinkin jo mainittu solmuperspessio, koska maapallon muoto on soikea pallo eikä täydellinen pallo, joten satelliittien ”idän ja lännen välinen drift-nopeus olisi ollut korkeampi, vaikka se ei olisi poistanut muita häiritseviä vaikutuksia (kuten auringon ja kuun painovoima, auringon säteilyn paine jne.) tai olisi ollut vielä korkeampi (ilmakehän vastus ) ja aiheuttavat suurempaa kiertoradan hajoamisnopeutta tai vaativat muuten tiheämpiä kiertoradan korjaavia palovammoja.
Tämä selitetään tarkemmin Inside GNSS: n kesä- / heinäkuussa 2006 julkaisemassa numerossa. , Penina Axelradin ja Kristine M. Larsonin artikkelissa GNSS Solutions: Orbital precession, optimaaliset kaksitaajuustekniikat ja Galileo-vastaanottimet .
Vastaus
Lyhyiden vastausten tarkoituksena on varmistaa radan toistettavuus maassa. Ja jakso ei ole 12 tuntia, vaan puoli sideriaalipäivää (eli noin 4 minuuttia lyhyempi), joten kun maa on tehnyt yhden pyörimisen, satelliitit ovat tehneet kaksi ja koko tähtikuvion geometria suhteessa maahan on sama kuin yksi sideriaalinen päivä ennen.Toistettavuus on tärkeää useista syistä, joista yksi on, että jotkut ilmakehään tai maan heijastuksiin liittyvät virheet (ts. Monitie) ovat riippuvaisia geometriasta. Jos geometria on sama jokaisella sideriaalipäivällä, virheet ovat samanlaisia, joten sideriaalipäivästä sideriaalipäivään lasketut siirtymät ovat erittäin tarkkoja, koska niin samanlaiset virheet kumoavat ne laskettaessa siirtymiä (tai nopeuksia) ). Myös ilmakehän vaikutusten tai monitieefektien korjaukset on paljon helpompi laskea ja käyttää uudelleen, jos maan radat toistuvat (mikä on sama kuin sanoa, että satelliitit palaavat samoihin paikkoihin taivaalla joka toinen sivupäivä).
Toinen kysymys on, miksi valita puoli sideriaalipäivä kolmanneksen tai neljänneksen sijaan. En ole 100% varma tästä, mutta olen melko varma, että se johtuu siitä, että toisin kuin muut satelliitit, GPS-satelliittien hyödyntämiseksi heidän sijaintinsa on tiedettävä todella tarkasti ja reaaliajassa, joten jotta tämä saavutettaisiin, sitä suurempi on kiertorata, sitä helpompaa, koska hitaampi nopeus ja pienemmät häiriöt johtuvat maapallon ei-keskipainotteisesta painovoimakentästä ja ilmakehän vastuksesta. Joten miksi ei kiertäisi yhdellä täyden sivupäivän jaksolla? Todennäköisesti kustannusten vuoksi (jotta ne saadaan kiertoradalle ja lähetetään suuremmalla teholla), joten puoli sivuttaista päivää oli halvempi, joka silti täytti satelliitin sijaintitarkkuuden vaatimukset.
Tällä paperilla on hyvä käsittely ja selitä kuinka monitie toistettavuus on tärkeää ratkaisun laadun kannalta ja kuinka tällaista toistettavuutta voidaan käyttää GPS-ratkaisujen parantamiseen. Selittää myös, että ajanjakso on lähellä yhtä Sidereal-päivää: Suuren nopeuden GPS: n tarkkuuden parantaminen
Kommentit
- Tässä artikkelissa käsitellään hyvin ja selitetään, kuinka monitien toistettavuus on tärkeää ratkaisun laadun kannalta ja kuinka tällaista toistettavuutta voidaan käyttää GPS-ratkaisujen parantamiseen. Selittää myös, että ajanjakso on lähellä yhtä Sidereal-päivää: xenon.colorado.edu/larsonetal_2007.pdf