Wie weit oben haben Satelliten ein GNSS zur Positionsbestimmung verwendet, und wie nimmt die Genauigkeit mit der Höhe ab?

GNSS-Satelliten (zumindest GPS-Satelliten) befinden sich im mittleren Erdorbit (MEO). LEO-Satelliten können GNSS zur Positionierung verwenden. Ist dies für Satelliten in elliptischen Umlaufbahnen wie Molniya noch möglich? Bei geostationären Satelliten werden sich alle GNSS-Satelliten in einem relativ kleinen Raumwinkel befinden (aber immer noch viel größer als der Erdwinkel), aber im Prinzip sollte es immer noch möglich sein, GNSS zu verwenden. Wie weit oben wurde GNSS-basierte Positionierung verwendet, und wie nimmt die Genauigkeit mit der Entfernung zur Erde ab, theoretisch und praktisch?

Antworten (2)

Der am weitesten entfernte Satellit, den ich mit GPS gesehen habe, ist der AO-40, ein von Amateuren gebauter Satellit. Tatsächlich haben sie eine Forschungsarbeit zu diesem Thema verfasst. Das Papier gibt an, dass es in der Lage war, eine Navigationslösung bei 60.000 km zu erreichen, was etwa 1/6 des Weges zum Mond und weit über den Gürtel der geostationären Satelliten hinausgeht. Ich bin mir sicher, dass es andere Satelliten gibt, die diese Technologie noch weiter demonstriert haben, aber allein das Signal jenseits der GPS-Konstellation zu empfangen, ist beeindruckend.

Es sollte erwähnt werden, dass dieses Problem schwierig ist, weil die GPS-Antennen alle auf die Erde fokussiert sind, daher erstreckt sich nicht viel Strahlung über die GPS-Konstellation hinaus. Trotzdem ist es möglich, wenn Sie es sorgfältig tun. Außerdem gibt es jetzt spezielle Empfänger für den HEO GPS-Empfang, wie zum Beispiel hier zu finden .

Es gibt mindestens eine Mission, die weiterhin versucht, den Rekord weiter entfernt zu brechen, nämlich die MMS-Mission der NASA . Sie haben den Rekord von AO-40 übertroffen und 70.000 km erreicht, seit ich diese Antwort ursprünglich geschrieben habe.

Richtig, ich denke, GPS-Satellitenantennen sind gerichtet, also müssten Sie das Signal von der anderen Seite der Erde empfangen?
@gerrit: Antennen senden immer noch ein bisschen Signal über ihre primäre Richtung hinaus, aber es ist viel schwächer. Es ist jedoch ein schwieriges Problem.
@PearsonArtPhoto Im Hintergrund Ihrer Antwort steckt etwas Ironie. Je höher die Umlaufbahn des Satelliten ist, desto einfacher wird es, GPS zu verwenden. In LEO ist es schmerzhaft, im geosynchronen Orbit funktioniert es ziemlich gut. Sie nennen implizit den Grund dafür, die Antennen der GPS-Satelliten zeigen auf die Erde. Sie können also tatsächlich die Signale von Satelliten auf der anderen Seite der Erde verwenden, wenn die Antennen tatsächlich auf Sie zeigen und wenn Sie hoch genug sind, um sie zu „sehen“ (wobei die Erde meistens nicht im Weg ist). Es gibt ein paar gute Papiere dazu, muss nach ihnen graben ...
@ernestopheles: Ich fand LEO ziemlich einfach, da Sie sich immer noch unterhalb der GPS-Konstellation befinden. Wenn Sie über die Konstellation hinauskommen, treten Schwierigkeiten auf. Vielleicht ist es einfacher, wenn man weit genug draußen ist ... Hmmm ... Klingt aber interessant.
@ernestopheles Ich wäre sehr daran interessiert, diese Papiere zu sehen ... Ich habe diese Charakterisierung noch nie zuvor gehört.
FYI, die Verbindung zum HEO GPS-Empfänger ist tot
Bedeutet das, dass es eine Art Orbital-GPS-„Goldilocks-Zone“ gibt? Zu nah und Sie befinden sich auf der falschen Seite naher Satelliten, werden aber von der Erde von den fernen verdunkelt; zu weit und es steht zu wenig Signal zur Verfügung, oder werden vielleicht die Winkel zu klein, um eine angemessene Lösung abzuleiten?
Beachten Sie, dass MMS diesen Rekord seitdem mit 70.000 km geschlagen hat (und möglicherweise nächstes Jahr einen weiteren Rekord aufstellt, wenn sie den Höhepunkt erreichen).
Sie können Ihre Antwort jetzt aktualisieren - der Rekord liegt jetzt bei 70.000 km! siehe space.com/34640-nasa-satellites-gps-world-record.html und sciencedaily.com/releases/2016/11/161104190848.htm

Da das Angebot zur Aktualisierung der Antwort nicht angenommen wurde, werde ich es als neue Antwort posten.

Ab dem 6. August 2021 befindet er sich noch 70.135 km über der Erde von 2015

Quellen:

Der Science Daily-Link enthält:

Die Magnetospheric Multiscale-Mission (MMS) der NASA bricht Rekorde. MMS hält jetzt den Guinness-Weltrekord für die höchste Höhenfixierung eines GPS-Signals. Die MMS-Satelliten, die in einer stark elliptischen Umlaufbahn um die Erde operieren, stellten den Rekord bei 43.500 Meilen über der Oberfläche auf. Die vier MMS-Raumfahrzeuge integrieren GPS-Messungen in ihre präzisen Verfolgungssysteme, die äußerst empfindliche Positions- und Umlaufbahnberechnungen erfordern, um enge Flugformationen zu führen.

Aus dem GPS-Fix der höchsten Höhe von GuinessWordRecords.com :

  • Wer: MMS NAVIGATOR GPS-EMPFÄNGER
  • Was: 70.135 KILOMETER(S)
  • Wo: VEREINIGTE STAATEN (GRÜNBELT)
  • Wann: 13. MÄRZ 2015

Der GPS-Fix mit der höchsten Höhe befindet sich 70.135 km über der Erde, wurde an Bord der Raumsonde MMS Navigator der NASA (USA) erfasst und am 19. März 2015 an das Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, USA, weitergeleitet.

Die GPS-Signale wurden von einem eigenen GPS-Empfänger der NASA namens Navigator erfasst.

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NASA Goddard Video MMS bricht Weltrekord :

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