上周，伽利略出乎意料地开始从两颗偏心卫星发射信号。在这篇文章中，我解释了这种情况的背景以及这些卫星的独特轨道。我还将介绍为什么这些新的生产信号可能是个好消息，但伽利略的通讯有些残酷，否认通讯不良是使情况变得更糟的原因。非正式地，我现在听到人们承认事情还不够好，并且需要改进。
我从一些历史开始，然后描述E14和E18与常规伽利略卫星的区别，并以上周的意外事件为结束。如果您已经知道历史和技术细节，请随时跳至最后一部分“上周”。
2014年8月22日，距今已有6多年了，阿里安萨特卫星从库鲁发射了两颗新的伽利略卫星。 GSAT0201和GSAT0202是头两枚“全面作战能力”卫星，由Soyuz-STB Fregat-MT火箭共同发射。
可悲的是，上级燃料管线冻结，因为它将热量散失到附近的氦管线。经调查，发现到目前为止生产的四分之一的弗雷加特上游阶段这些管线靠在一起/热桥接。先前的发射曲线可能已经为燃料管线提供了足够的热量以防止冻结。在这两个出色的“伽利略GNSS”帖子中可以找到更多详细信息。
卫星最终陷入了非常恶劣的轨道，这对卫星构成了辐射危险。发射卫星时，计划进行一段长时间的“保姆”（LEOP），在此期间，所有专业知识都可以帮助患病的卫星。而且并非没有道理，卫星发射后立即陷入麻烦是非常普遍的。这样一来，专家的帮助就可以使航天器免于危险的辐射，过多或过少的阳光甚至烧毁。
GSAT0201和GSAT0202凭借出色的英勇精神被保存并带入安全轨道。随着进一步的巧妙工作，卫星被移到了偏心轨道上，该偏心轨道可能适合于导航和计时的实际操作用途。从2016年8月5日开始，这些卫星开始像Galileo卫星E14和E18一样广播测试数据。这是一个很大的成就。
E14和E18轨道有三个独特的方面：椭圆轨道的相对论效应，所需的精确数学以及最后的年历：
GPS，伽利略，北斗和GLONASS卫星始终围绕圆形轨道运行。为了获得精确的GNSS性能，需要非常仔细地对卫星的轨道和时钟进行建模。如果轨道尽可能接近圆形，则容易得多。
每颗卫星都会发射一个星历表，描述接下来几个小时的轨道和时钟。由于太阳压力，不均匀的重力场和其他原因，即使是完美的圆形轨道也会略有偏离。另外，时钟确实会漂移，但大多数情况下它们会以已知的速率漂移。因此，星历表还包括漂移参数。
星历表没有反映一种影响-广义相对论的影响。在引力场中，时间流逝较慢。如果一个轨道稍微偏心，那么卫星的一半轨道将比另一半轨道的引力场强。或者换种方式说，在整个轨道上，时钟将首先在需要的位置略微“超前”运行，而在下半年，时钟将以完全相同的数量落后。在整个轨道上平均，时钟速度不受偏心率的影响。但是在轨道上是这样。
即使对于常规伽利略卫星近乎完美的圆形轨道，这种影响也只有一个或多个纳秒，或者数十厘米的测距精度。
对于偏心卫星E14和E18，此效果超过200米！接收者必须仔细应用此更正。如果接收者没有（很好）在圆形轨道上做这件事，那还不错。但是，将其弄乱为偏心轨道是灾难性的。
此外，广播星历对偏心轨道的描述不是很好。如果用单个星历表正确地描述了规则的伽利略圆形轨道长达多个小时，那么即使仅在一小时后，偏心描述也会迅速失去准确性。
顺便说一句，在这些偏心轨道上发射了多个非常精确的原子钟确实使一些非常好的科学成为可能。利用E14和E18的数据，可以将爱因斯坦广义相对论的一种预测的准确性确定为以前无法达到的四分之一。
卫星广播的星历表详细描述了接下来几个小时在哪里可以找到卫星的位置。有趣的是，一旦轨道不完全是圆形的，描述真正的异常（“椭圆上的位置”）并不是一件小事。
伽利略在这方面提供了一些建议。伽利略ISD声明“偏心异常E的开普勒方程（可以通过迭代求解）”，然后提供以下有些奇怪的公式来得出真实的异常\（\ nu \）：
\ [\ nu = \ tan ^ {-1} \ frac {\ sqrt {1-e ^ 2} \ sin {E} /（1-e \ cos {E}）} {（\ cos {E}-e ）/（1- e \ cos {E}）} \]此外，Galileo服务中心网站上的页面还提供了另一种计算真实异常\（\ nu \）的方法：
\ [\ nu = M + e \ 2 \ sin（M）+ e ^ 2 \ frac {5} {4} \ sin（2M）-e ^ 3 \ big（\ frac {1} {4} \ sin（ M）-\ frac {13} {12} \ sin（3M）\ big）+ \ cdots \]如果现在使用第一个公式，您会很快发现它不时提供错误符号的答案。但是，第二个公式总是正确的，因此您可能最终会使用该公式。但是等式末尾的点应该暗示这是一个近似值。
事实证明，对于偏心卫星来说，这是一个近似的失败，导致200米的误差。我们可能希望接收者选择正确的公式，即：
\ [\ nu = atan2（\ sqrt {1-e ^ 2} \ sin（E），\ cos {（E）}-e）\]每个伽利略卫星都发送有关其自身轨道和时钟的详细信息。此外，每颗卫星都会发送“历书”，该历书告诉接收器所有其他卫星。最初，年历被要求甚至找到其他卫星。如今，接收者可以在无需编年历的情况下执行此壮举。
历书仍然很重要。为了使年历的大小易于管理，它包括所有卫星分辨率降低的细节。具体来说，由于没有人看到偏心卫星的到来，因此年历无法对E14和E18的轨道进行编码。在该字段中，根本没有足够的位存储偏心率。
因此，由于这个原因，E14和E18不能出现在年历中。现在已经证明这使某些接收者感到困惑。
回顾前面的部分：偏心卫星（E14和E18）与常规的伽利略飞行器完全不同。与常规星历相比，它们的星历需要更精确的数学运算，并且接收者可能未在进行如此精确的数学运算。这既适用于确定轨道，也适用于相对论效应补偿。此外，这些卫星不会出现在年历中，这可能会使接收器感到困惑。
E14和E18花了四年时间广播测试数据，但是“测试位”确保接收机不会使用这些偏心卫星的实际数据进行定位。 Galileo的许多监视基础结构也没有测量E14和E18。
然后，在11月30日星期一，突然之间，“测试”位已从E14和E18中删除。这意味着数十亿的接收器（大部分是电话）现在处于从未使用过的轨道中。
这没有以任何方式宣布。许多经验丰富的专业人士对此开发感到惊讶。通常，伽利略的更改是使用NAGU（向所有伽利略用户发出的通知）传达的。可以订阅这些内容并将其接收为电子邮件，专业GNSS用户也可以订阅此服务。但是没有NAGU灭绝。
当我们指出这一点时，欧盟GNSS机构指出，他们已在上周五的“服务通告”上专门发布了此类通告。但是没有通知NAGU更新服务的订户。既没有新闻报道，也没有推文。
我不知道有人会注意到，除非他们碰巧在星期五偶然检查了“服务通知”页面。
但是，即使您有该通知，也实际上并没有宣布将要发生的事情！ 唯一的描述是，这些“辅助”卫星可能有一天开始发射，以及如何使用它们。 该非通知的星期五隐身发射后的星期一，UTC时间08:32，这些偏心卫星将其“测试位”放下。 然后，大约在世界标准时间14:00左右，两个NAGU到达我的邮箱，描述发生了什么。 只是为什么 这是自2019年7月为期5天的中断以来，伽利略行动的最大变化。 现在突然有两颗偏心卫星在没有通知的情况下投入使用。 更糟的是，然后将星期五的非通知作为理由。 但这是不对的。 然后，星期一卫星开始运转，五个小时后，人们第一次承认确实发生了事情。
同时，GSA人员在Twitter上解释说，实际上在活动开始之前并不需要通知-只要通知在通知之后的72小时内出现即可。
不好的沟通就足够糟糕。但是要告诉人们这实际上是完全正常的，只会使情况变得更糟。
如前所述，Galileo当前缺乏足够的上行链路容量。这意味着不可能像我们想要的那样频繁地发送最新的卫星的最新轨道和时钟信息（星历表）。改善这种情况的工作正在进行中，但工作尚未完成。
在周一启用E18的生产使用后的几个小时内，由于没有可用的碟形卫星天线来提供偏心卫星所需的频繁更新，因此它不得不再次退出流通。
这是一个非常生动的演示，为什么在上行链路网络达到标称容量之前启用偏心卫星可能不是明智的选择。
应当注意，芯片组可以选择使用卫星。北斗说，如果芯片组只专注于一个星座，那么数学就容易多了。简单地进行多重GNSS计算（且有风险）。
如果像Galileo这样的GNSS提供商沟通不畅，芯片组制造商可能会更改其阈值和参数，以偏爱其他提供商。
从根本上讲，必须确定伽利略是工程还是政治项目。我们不能将两者分开，但应认识到GNSS市场需要及时的良好技术信息。而不是政治上方便的公告。
我强烈建议Galileo（欧盟GNSS机构，欧洲航天局，欧盟委员会）停止做大事，而不必事先宣布。
这需要以NAGU形式发出的正式通知。它要求人们实际听到的服务通知，而不是在星期五之前秘密发起的。它还需要将沟通扩展到非正式渠道中-新闻，博客文章，杂志文章，甚至可能是有关即将到来的发展的推文。
作为另一个建议，也许E14和E18可能已经在生产中试用了一天，只是为了看看接收器会如何反应。
我衷心希望Galileo意识到它需要做得更好，并且我特别希望他们停止告诉我们他们所做的一切都是好的，因为这符合他们的服务定义！
非正式地，我现在听说，已经确认与最终用户的通信不够好，并且需要改进。
更令人高兴的是，E14和E18现已投入生产一周，而且天空还没有坠落。过去几天，伽利略的上行链路容量也有所增加，这将有助于保持卫星的最新状态。
因此结果可能很好。 我在本周的Galmon.eu Galileo绩效报告中写了好消息。 我希望Galileo社区有一个富有成效的“欧盟太空周”，我相信它将在有关上行链路和卫星容量增加的新闻中有所报道。 相关的“伽利略服务状态”会话将于UTC时间12月8日（星期二）14：30-16：00举行。 这包括一个问答环节。 该活动的注册是免费的，因此请访问euspaceweek.eu以确保您可以（远程）参加。 我知道我会的！