¿Cuál es esta brecha en las trayectorias de los satélites GNSS?

Recientemente compré un receptor GNSS de múltiples constelaciones conectado por USB con un chip U-blox 8. He descargado el software U-center que puede mostrar muchos detalles sobre las señales recibidas. Una de ellas es la ventana 'Sky View' que registra las trayectorias de los satélites de los que el receptor es consciente. Lo dejé funcionar en el alféizar de mi ventana durante más de 12 horas, registrando trayectorias para los satélites GPS, Glonass y Galileo. Estoy viviendo en Holanda. Esta es la imagen resultante:

Vista aerea

Las líneas verdes muestran las trayectorias de los satélites utilizadas para calcular mi posición, las rojas son las partes conocidas de sus trayectorias donde no se utilizaron. Esto se alinea como se esperaba con la dirección de la vista desde mi ventana.

Mi pregunta es sobre el área blanca directamente al norte donde ningún satélite parece cruzar. ¿Es esto un error o un efecto de mi configuración o existe realmente un área que los satélites GNSS no cruzan? Si es lo último, ¿cuál es la razón por la que no lo hacen?

¡No te preocupes, es real! space.stackexchange.com/q/28017/12102
12 horas es demasiado poco. Para GPS, debe esperar 24 horas, para GNSS aún más. Pero, ¿qué pasa con el alféizar de la ventana y la casa? El techo de la casa bloqueará la vista de los satélites de arriba y del norte. La ventana mira hacia el sur.

Respuestas (2)

Las órbitas de los satélites GPS tienen una inclinación de solo 55 grados, por lo que hay regiones sobre los polos sobre las que no vuelan directamente (son lo suficientemente altas como para brindar cobertura en las regiones polares). Si estuviera sentado en el Polo Norte, nunca vería un satélite GPS escalar más de 55 grados desde el horizonte, mientras que si estuviera en el ecuador, los vería pasar por encima.

Gracias. Ahora veo que había estado mirando mal esta trama. Estaba confundido por las trayectorias en la parte superior de la imagen cerca del N, pero, por supuesto, al estar yo en 52 grados N, eso ya es todo el Polo Norte sobre el Pacífico. Tiene sentido ahora. Supongo que la simple razón del límite de 55 grados es que hay menos demanda de navegación por satélite en latitudes altas, por lo que es mejor concentrar la capacidad en otro lugar.
Necesita ver cuatro satélites para obtener una posición única, y creo que la constelación eligió la cantidad de satélites y esas órbitas porque tiene una alta probabilidad en cualquier parte de la Tierra de ver al menos cuatro en cualquier momento. Galileo está usando un diseño similar. Probablemente haya un buen documento de la corporación RAND que evalúe los pros y los contras de los años 60 o 70, pero no pude encontrar nada sobre Galileo con una búsqueda rápida.
@BartNoordervliet, es dinámica orbital básica. Las inclinaciones altas son más difíciles de alcanzar que las inclinaciones bajas, por lo que si puede obtener una cobertura del 100% sin poner ningún satélite por encima de una órbita de 55 grados, lo hace, incluso si eso significa que la estación Amundsen-Scott nunca recibe satélites GPS muy por encima de la horizonte.

Bart tiene razón. Para elaborar, formé parte del equipo de la USAF que probó los primeros receptores GPS adquiridos por el Departamento de Defensa.

Por lo que recuerdo, el GPS y común a todos los sistemas de posicionamiento, la geometría orbital estaba limitada principalmente por la practicidad económica. + y - 55 grados, como se indicó en la primera respuesta, cubrieron la mayor densidad de población del planeta. Las latitudes más altas requerirían una constelación de satélites mucho más grande para mantener el 4 a la vista en todo momento; 3 ángulos bajos (cuanto más cerca estén los 5 grados por encima del horizonte, mejor) y 1 ángulo alto (cuanto más cerca de la parte superior, mejor) para proporcionar una dilución de precisión horizontal (HDOP) y una dilución de precisión vertical (VDOP) óptimas. Los 5 grados por encima del horizonte es el límite en el que la señal GPS puede dar cuenta de forma fiable del retraso de la propagación atmosférica en sus cálculos de posición.

El software reconoce cada vehículo por número y su posición actual en función de la tabla de efemérides y en cada momento. Dicho todo esto, cuanto mayor sea la latitud, es menos probable que tenga una geometría satelital favorable para un HDOP utilizable e incluso peor VDOP hasta el punto de que tendrá poca H y ninguna V sobre los polos. La física para curar eso requeriría órbitas polares con vehículos que se cruzan con la frecuencia suficiente para proporcionar posiciones fijas para un área relativamente pequeña con un uso relativamente pequeño. Estoy seguro de que los aviones que sirven a las estaciones polares no estarían de acuerdo, pero es por eso que todavía tienen sistemas de navegación estelar e integrados por inercia.

Edición agregada: EE. UU. diseñó, implementó y continúa manteniendo y administrando el Sistema de Posicionamiento Global, ya que siempre tuvo la intención de ser un sistema "global", pero como tal obviamente sería una espada de dos filos, por lo que se agregaron características de señal para proporcionar EE. UU. y las fuerzas aliadas posicionan la certeza mientras operan en entornos EM hostiles. Firmé mi NDA cuando dejé el servicio, pero la mejor explicación del Anti-Jam/Anti-Spoof que encontré en claro está en https://www.novatel.com/tech-talk/velocity/velocity-2013 /comprendiendo-la-diferencia-entre-anti-spoofing-y-anti-jamming/

Gran respuesta, ¡bienvenido al espacio! Siempre pensé que la motivación original para el sistema GPS era militar, por lo que cubrir "la densidad de población más alta del planeta" no habría sido la consideración principal durante la planificación del sistema original. ¿ Ciertamente las áreas polares del norte tenían un significado militar?
La disponibilidad selectiva (SA) y otros parámetros de la señal se incorporaron por consideraciones militares para evitar el uso, la interferencia o la falsificación de la señal por parte del enemigo. Clinton apagó SA mientras era presidente y se han lanzado 3 o 4 nuevos satélites de series de bloques desde que yo participé. Su uso se ha convertido en una parte demasiado importante del comercio mundial, la navegación e incluso la infraestructura bancaria para manipularlo, por lo que los militares tuvieron que centrarse en el lado del "equipo de usuario", creando receptores más inteligentes.
Pero estoy hablando de cuándo se eligieron originalmente las órbitas del GPS, no de lo que sucedió después, una vez que el sistema estuvo en su lugar y se usó durante décadas. El sistema fue diseñado y esas aves fueron lanzadas y orbitadas para su utilidad militar. Tal vez esta es una pregunta diferente en proceso, o simplemente un artículo que necesita lectura (por mí) en lugar de algo para discutir en los comentarios aquí.
@JDClayton Para evitar la suplantación de identidad, sí. Sin embargo, ¿para evitar atascos? ¿Cómo evita una codificación las interferencias?
Si desea ver una gran cantidad de información sobre la génesis del sistema GPS, hay una buena pieza de varias partes sobre él.
¿Cuál es esta brecha en las trayectorias de los satélites GNSS?
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