Konstelace, pokrytí a geometrie (rodina druhů scénářů)

7 druhů scénářů enginu v0.40.0. Pouze poradní charakter: výstup analýzy z výzkumného a inženýrského nástroje; nejde o typově schválené navigační zařízení ani o službu z oblasti bezpečnosti života. Každé označení zde pochází od enginu nebo z verifikační matice; druh je MODELLED, pokud matice neříká jinak (jak se označení získává: část Evidence v README).

Tematické stránky: CONSTELLATION-DESIGN, COVERAGE, SOLAR-SYSTEM, SKYLINE. Spusťte jednu: kshana scenarios/orbit-gnss-challenged.toml. Všechny rodiny: KINDS.md.

orbit#

Dostupnost GNSS + DOP z orbitální konstelace (Walker / TLE / RINEX).

Povinná pole: seed, threshold_ns, mask_deg, time, user|user_site, constellation, clock_quantum, clock_classical. Volitelná: sigma_uere_m, constellations, epoch, export_sp3, export_omm, export_oem, skyline.

Registr: MODELLED 4 · VALIDATED 4. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: orbit.

kshana scenarios/orbit-rinex.toml

ephemeris#

Efemeridy a pozemní stopa: propagace jedné družice (TLE→SGP4 nebo analytická dráha) a výstup jejího stavu TEME/GCRS (poloha + rychlost), polohy ITRF/ECEF, podsatelitní zeměpisné šířky/délky/výšky WGS-84 a pro každý krok azimutu/elevace/vzdálenosti stanice + rychlosti změny vzdálenosti (Doppler). Družice pochází z tle nebo z analytické orbit s jejím epoch (tle má přednost, jsou-li zadány obě); s tle přepíše epoch vlastní epochu TLE jako t = 0.

Povinná pole: tle|orbit+epoch. Volitelná: step_s, duration_s, station, dut1_s, xp_arcsec, yp_arcsec, carrier_hz, eop_finals2000a.

Registr: VALIDATED. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: ephemeris.

kshana scenarios/ephemeris.toml

constellation-design#

Návrh konstelací ve velkém měřítku: vzory Walker DELTA a Walker STAR v konvenci i: T/P/F (uzly rozložené přes 360 nebo 180 deg, rozestup v rovině 360P/T, fázový posun mezi rovinami 360F/T), explicitní seznamy prvků a vícevrstvé návrhy, několik konstelací v jednom běhu, kolem Země, Měsíce, Marsu nebo jakékoli jiné planety, Pluta či velkého měsíce s použitím konstant z modulu body (týchž, které používají druhy solar-system a body-pnt). PŘEDVOLBY ze zveřejněných nominálních prvků: gps-baseline a gps-expandable (24 slotů a šest předních/zadních rozšiřitelných dvojic z GPS Standard Positioning Service Performance Standard, 5. vydání 2020, Tables 3.2-1 až 3.2-3), galileo (Walker 24/3/1 ve výšce 29 599,801 km a 56 deg, Galileo Open Service Service Definition Document, vydání 1,1, Tables 1 a 23), beidou a beidou-meo (Walker 24/3/1 ve výšce 21 528 km a 55 deg plus tři geostacionární družice na 80, 110,5 a 140 deg E a tři skloněné geosynchronní družice na 55 deg, BeiDou Open Service Performance Standard 3,0, oddíl 4,1; fáze MEO a překřížení skloněné geosynchronní dráhy na 118 deg E jsou modelovány, protože je norma neuvádí) a glonass (24/3/1 ve výšce 19 100 km a 64,8 deg ze vzorce pro sloty z GLONASS Interface Control Document, vydání 5,1, oddíl 5,2). POKRYTÍ A ZHORŠENÍ PŘESNOSTI: nad mřížkou zeměpisné šířky a délky a vzorkovaným oknem s elevační maskou počet družic v dohledu, GDOP, PDOP, HDOP a VDOP v každé buňce, dostupnost (určení polohy s PDOP nejvýše na prahu, ve výchozím nastavení 6) v každé buňce, globálně (vážené plochou) a na nejhorším stanovišti, s jedněmi hodinami přijímače na konstelaci, pokud není clock = "common". Škáluje se na tisíce družic: viditelnost je skalární součin vůči polovičnímu úhlu pokrytí každé družice a družice se každou epochu řadí do pásů podle zeměpisné šířky podpoložky, takže řádek mřížky testuje jen ty, které mohou být v dohledu; zpráva uvádí počet ušetřených testů dvojic. JSON nese mapy mřížky a podvzorkované pozemní stopy jednotlivých družic. VALIDATED: generátor Walker proti Galileo OS SDD Table 23 a vzorci slotů z GLONASS ICD, předvolba GPS proti zveřejněnému sloupci rovníkového přechodu v SPS PS Table 3.2-1 a globální rozdělení HDOP základní konstelace GPS proti SPS PS Appendix B (medián 0,94, 95% 1,25, průměr 0,96, tolerance 0,03). MODELLED: dvoutělesové dráhy s volitelným sekulárním J2, kulové těleso, pouze geometrická viditelnost (žádný výkon signálu, zdraví družic ani terén) a relativní fáze mezi různými systémy, která není snímkem žádného skutečného data.

Povinná pole: žádná. Volitelná: body, duration_s, step_s, mask_deg, pdop_threshold, grid_step_deg, lat_min_deg, lat_max_deg, lon_min_deg, lon_max_deg, clock, j2, track_points, max_tracks, constellation.

Registr: MODELLED 1 · VALIDATED 2. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: constellation-design.

kshana scenarios/leo-pnt-mega-shell.toml

solar-system#

Celá sluneční soustava v jedné epoše, pro PNT (určování polohy, navigaci a čas) kolem libovolného tělesa. Pro Slunce, osm planet, Pluto, Měsíc, Phobos, Deimos, Io, Europu, Ganymed, Callisto a Titan vypisuje heliocentrickou polohu a rychlost v ICRF (International Celestial Reference Frame, rovníková J2000), heliocentrickou vzdálenost a ekliptikální délku a šířku J2000, gravitační parametr, rovníkový a střední poloměr, J2 tam, kde je publikováno, a jeho referenční poloměr, siderickou rotační periodu, pól IAU a nultý poledník v dané epoše, dráhu vzorkovanou po dobu jednoho oběhu (heliocentrickou pro planety, vztaženou k mateřskému tělesu pro měsíce) a světelný čas, jednosměrnou a dvousměrnou vzdálenost, sluneční Shapirovo zpoždění a úhlovou vzdálenost od Slunce z tělesa pozorovatele (výchozí Země); další spoje from/to se zpracují stejně. Polohy: keplerovské prvky JPL podle Standishe a Williamse (tabulka 1 pro roky 1800 n. l. až 2050 n. l., tabulky 2a/2b pro roky 3000 př. n. l. až 3000 n. l.) s nominální chybou každé planety, lunární řada Montenbrucka a Gilla pro rozdělení Země–Měsíc, střední prvky JPL s rychlostí synchronní rotace podle IAU pro marťanské a galileovské měsíce a rotační model IAU pro Titan. Světelný čas: radiometrické řešení pevného bodu, vysílač v opožděné poloze; newtonovský, se Shapirovým zpožděním uváděným zvlášť. VALIDATED proti JPL Horizons (DE441) v rozmezí dvojnásobku nominální chyby: Merkur až Saturn a Země z tabulky 1 (nejhorší 1,87násobek nominální) a všech osm planet z tabulek 2a/2b (nejhorší 1,71násobek) a světelný čas Země–Mars a Země–Jupiter. MODELLED, každý řádek označen: Uran a Neptun z tabulky 1 (2,0násobek a 5,2násobek nominální chyby proti DE441), Pluto (řádek z roku 1992; bez uvedené chyby), Měsíc a sedm měsíců (měřeno proti Horizons, bez publikované meze).

Povinná pole: žádná. Volitelná: epoch, epoch_jd_tdb, bodies, observer, track_points, table, links.

Registr: MODELLED 2 · VALIDATED 3. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: solar-system.

kshana scenarios/solar-system-tour.toml

body-pnt#

Určování polohy kolem libovolného tělesa sluneční soustavy: orbiter nebo povrchový lander kolem centrálního tělesa zvoleného podle názvu (Mars, Měsíc, Europa, Ganymed, Titan a zbytek katalogu sluneční soustavy), navigující jednosměrnými pseudovzdálenostmi z malé navigační konstelace typu Walker kolem tělesa (dvoutělesové dráhy se sekulárním driftem J2 daného tělesa, neznámé hodiny uživatele) a volitelně bezhodinovou dvoucestnou vzdáleností hlubokého vesmíru od Země, jejíž směr a vzdálenost pocházejí z analytických efemerid sluneční soustavy v každé epoše. Přímé viditelnosti blokuje střední koule tělesa a povrchový uživatel potřebuje také elevační masku. Za epochu: relé v dohledu, zda je Země nad okrajem tělesa, GDOP a PDOP samotné konstelace (geometrické a polohové zhoršení přesnosti), formální jednosigmová nejistota polohy s řádkem Země a bez něj a chyba určení polohy metodou nejmenších čtverců Gauss-Newton se seedem pro každou variantu; za celý běh: dostupnost, viditelnost Země, medián PDOP, chyba RMS a medián formální sigmy, plus světelný čas Země-těleso, oběh tam a zpět, Shapirovo zpoždění a úhel k Slunci v dané epoše. MODELLED: dráhy relé, úrovně šumu a okamžitý model měření jsou modelové volby, nikoli ověřené proti navigačním datům mise; konstanty těles jsou zveřejněné hodnoty uvedené v body.rs a geometrie Země přebírá označení efemerid sluneční soustavy.

Povinná pole: žádná. Volitelná: body, epoch, epoch_jd_tdb, duration_s, step_s, seed, table, user, constellation, earth_link.

Registr: MODELLED 1 · VALIDATED 1. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: body-pnt.

kshana scenarios/mars-orbit-pnt.toml

mars-pnt#

Marsovské PNT v hlubokém vesmíru: simulovaná konstelace relé MARCONI (areostacionární + nakloněná relé vysílající jednosměrně + předávající dvousměrně do stanice v hlubokém vesmíru) navigují referenčního uživatele (transfer | lmo | surface) přes společný fúzní odhadovač jednosměrného/dvousměrného radiometrického měření. Uvádí geometrii/viditelnost v každé epoše, dosažené RMS vůči pravdě a formální kovarianci (1σ / 3σ polohy) — čestné simulované měřítko kvality, NEJDE o ochrannou úroveň s certifikací.

Povinná pole: žádná. Volitelná: user, clock_class, step_s, duration_s, nmax, range_sigma_m, doppler_sigma_mps, dynamic_tightness, two_way_period_s, seed.

Registr: MODELLED. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: mars-pnt.

kshana scenarios/mars-pnt-lmo.toml

passes#

Predikce přeletů nad pozemní stanicí: časová oblast viditelnostních přeletů (AOS/TCA/LOS, maximální zdánlivá elevace, trvání) kruhové oběžné dráhy, jako střední prvky SGP4 na začátku okna, nad stanicí nad maskou elevace v rámci okna, s celkovým časem přístupu. Propagace SGP4/SDP4 v zemské soustavě IAU 2006/2000A (volitelně UT1 − UTC a pohyb pólu), troposférická refrakce ITU-R P.834-9 a světelný čas při sestupném spoji (obojí ve výchozím stavu zapnuto), průsečíky řešené na 1e-7 s a kulminace metodou zlatého řezu. Geometrie přeletů je VALIDATED vůči Orekitu 13.1.8 na stanicích v úrovni moře; oběžná dráha a stanice ve scénáři jsou ilustrativní vstupy.

Povinná pole: žádná. Volitelná: altitude_km, inclination_deg, raan_deg, arg_lat_deg, station_lat_deg, station_lon_deg, station_alt_m, epoch, mask_deg, duration_hours, step_s, refraction, light_time, ut1_minus_utc_s, xp_arcsec, yp_arcsec.

Registr: MODELLED 2 · VALIDATED 2. Celá stránka se vstupy, výsledky, důkazy a omezeními: passes.

kshana scenarios/passes.toml