Původ — každý parametr dohledatelný k publikovanému zdroji
Ústřední disciplínou poctivosti Kshany je, že každý parametr senzoru, fyzikální model a ověřovací datová sada je dohledatelný k publikovanému zdroji — datovému listu, recenzované práci, ICD (interface control document) signálu ve vesmíru nebo standardu. Tento dokument shromažďuje tyto řetězce původu do jediné citovatelné referenční tabulky.
Původ není jen dokumentace: každá tabulka senzoru ve scénáři (například [clock_quantum] a [clock_classical]) nese řetězec provenance (ModelSpec v src/types.rs; with_provenance v src/inertial/imu_errors.rs pro chybový model inerciální měřicí jednotky (IMU)), který se přenáší do výsledného JSON (JavaScript Object Notation) jako quantum.spec.provenance a classical.spec.provenance, takže každý běh nese vlastní citace parametrů. Blok units ve výsledku také označuje každé číselné pole třídou původu (input, computed, closed-form, internal-consistency, …). Tabulky níže jsou sjednoceným, člověkem čitelným rejstříkem těchto řetězců, doplněným o algoritmický a ověřovací původ ze zdrojových komentářů.
Vyspělost je poctivě označena v celém dokumentu: letově kvalifikováno (již létalo), pozemní laboratoř / sondážní raketa (předvedeno, nelétalo) nebo cíl pro vesmír na pozemním hardwaru (ambiciózní hodnota pro hardware, který nelétal — zejména každá hodnota pro stronciové hodiny v optické mřížce). Označení validated / modelled / not modeled pro jednotlivé hodnoty viz VALIDATION.md a diskusi o vyspělosti pozemní laboratoře vs. letu viz QUANTUM-MODELS.md.
1. Parametry hodin a frekvenčních referencí#
| Senzor | Klíčová hodnota | Zdroj | Vyspělost |
|---|---|---|---|
| Microchip (Microsemi) SA.45s / SA65 CSAC (čipové atomové hodiny) | σ_y(1 s) = 3,0×10⁻¹⁰ | Datový list výrobce | letově kvalifikováno (nasazená komerční součástka) |
| Stronciové hodiny v optické mřížce (cíl pro vesmír) | σ_y(1 s) = 1×10⁻¹⁵ | Origlia, Schiller, Bongs et al., arXiv:1503,08457 | cíl pro vesmír na pozemním hardwaru — žádné optické hodiny se Sr dosud nelétaly |
| Stronciové hodiny v optické mřížce (laboratorní rekord) | σ_y(1 s) = 4,8×10⁻¹⁷ | Oelker et al., Nature Photonics (2019) | pouze pozemní laboratoř |
| ACES/PHARAO (Atomic Clock Ensemble in Space / Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite; srovnávací zařízení na ISS (Mezinárodní kosmické stanici)) | řádově 1×10⁻¹⁶ po vícedenní integraci | ESA (Evropská kosmická agentura) ACES/PHARAO, provozní na ISS od dubna 2025 (citujte publikované výsledky ESA) | letově kvalifikováno (mikrovlnné/maser, nikoli optické) |
Allanův koeficient bílého šumu frekvence používaný modelem holdoveru je q_wf = σ_y(1 s)²; flicker frekvenční modulace (flicker FM) a stárnutí jsou modelovány jen tam, kde je výslovně nastaveno flicker_floor (viz VALIDATION.md), jinak nejsou modelovány.
2. Parametry inerciálních senzorů#
| Senzor | Klíčové hodnoty | Zdroj | Vyspělost |
|---|---|---|---|
| Hybridní kvantová trojice akcelerometrů Exail | stabilita biasu 6×10⁻⁸ g = 5,88×10⁻⁷ m/s² (24 h); šum 22 µg/√Hz = 2,16×10⁻⁴ (m/s²)/√Hz | Templier et al., Science Advances (2022), arXiv:2209,13209 | ground-lab |
| Křemenný akcelerometr Honeywell QA-2000 navigační třídy | stabilita biasu ~160 µg = 1,57×10⁻³ m/s²; šum ~20 µg/√Hz; nestabilita biasu ~1 µg | Výrobce / Groves AESS (Aerospace and Electronic Systems Society) Tutorial | flight-qualified |
| Chybový model IMU (škálový faktor, nesouosost, g-citlivost, kvantizace, rampa rychlosti) | pět systematických kategorií | IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Std 952-1997 §A.2; Groves 2013 §4,3, tabulka 4,1 | model |
| Strapdown mechanizace (NED, sever–východ–dolů; coning/sculling) | kvaternionová orientace §2,2, §5,5; mechanizace NED §5,4; tíže §2,4 | Groves, Principles of GNSS (globální družicový navigační systém), Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems, 2. vyd. | model |
3. Parametry přenosu času a frekvence#
| Spoj | Klíčová hodnota | Zdroj |
|---|---|---|
| Optický dvoucestný přenos volným prostorem (mezidružicový) | laboratorní hranice ~1 fs; 1 ps jako cíl věrohodný na oběžné dráze | Giorgetta et al. (2013, Nature Photonics); Deschênes et al. (2016, Physical Review X) |
| TWSTFT (dvoucestný družicový přenos času a frekvence, pásmo Ku) | jedna relace ~0,5 ns | BIPM (Mezinárodní úřad pro váhy a míry) / PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, německý národní metrologický ústav) / NIST (National Institute of Standards and Technology) |
4. Modely oběžných drah, časových systémů a referenčních soustav#
| Model | Rovnice / standard | Reference (zdrojový komentář) |
|---|---|---|
| Propagace SGP4/SDP4 (SGP4: Simplified General Perturbations 4; SDP4: Simplified Deep-space Perturbations 4) | model SGP4 podle WGS-72 (WGS: World Geodetic System) | Vallado et al., „Revisiting Spacetrack Report #3“, AIAA (American Institute of Aeronautics and Astronautics) 2006-6753 (2006) |
| Přestupné sekundy / časové systémy (UTC/TAI/TT/UT1 (UTC: koordinovaný světový čas; TAI: mezinárodní atomový čas; TT: pozemský čas; UT1: světový čas 1, čas rotace Země)) | režim celočíselných přestupných sekund od 1972-01-01 | IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service) Conventions (2010); historie přestupných sekund z IERS Bulletin C |
| Úhel rotace Země | θ(Tu) = 2π(0.7790572732640 + 1.00273781191135448·Tu) |
IAU (Mezinárodní astronomická unie) rezoluce 2000 B1.8 |
| Poloha/hodiny SV (kosmického tělesa, tj. družice) z vysílaných efemerid | uživatelský algoritmus, relativistický člen F·e·√A·sin Eₖ, TGD |
IS-GPS-200 (IS: Interface Specification; GPS: Global Positioning System) §20.3.3.4.3.1 / §20.3.3.3.3.1 |
| Konstanty efemerid Galileo / QZSS (japonský Quasi-Zenith Satellite System) / BeiDou (μ, Ω̇ₑ, C̄₂₀) | ICD signálu ve vesmíru (SIS) pro jednotlivé systémy (interface control documents) | Galileo OS (Open Service) SIS ICD; BeiDou OS SIS ICD (CGCS2000, čínský geodetický souřadnicový systém 2000); GLONASS (ruský Global Navigation Satellite System) ICD (PZ-90 (PZ: Parametry Zemli, ruský geodetický referenční systém)) |
5. Modely měřicí domény GNSS a odolnosti#
| Model | Rovnice / standard | Reference |
|---|---|---|
| Klobucharova jednofrekvenční ionosféra | algoritmus v semicirklech | IS-GPS-200 §20.3.3.5.2.5 |
| Saastamoinenova zenitová troposféra | hydrostatické + vlhké zenitové zpoždění | Davis et al. (1985); Groves §9,4 |
| Niellovy mapovací funkce | hydrostatické a vlhké, mapování podle elevace | Niell (1996) |
| Rozpočet spoje při potlačení rušení | [1/(C/N₀) + (J/S)/(Q·Rc)]⁻¹ (C/N₀ poměr nosné k hustotě šumu, J/S poměr rušení k signálu, Q činitel spektrální separace, Rc čipová rychlost) → efektivní C/N₀ → ztráta zámku |
Kaplan & Hegarty, Understanding GPS/GNSS, 3. vyd., §9,4 |
| Detekce spoofingu / energetická detekce | Neymanův–Pearsonův / oboustranný energetický test χ²₁; Φ⁻¹ podle Acklama; erf podle Abramowitze & Steguna 7.1.26 | klasická teorie detekce |
| Stabilita rodiny Allanových odchylek (ADEV/MDEV/TDEV/HDEV (ADEV: Allanova odchylka; MDEV: modifikovaná Allanova odchylka; TDEV: časová odchylka; HDEV: Hadamardova odchylka)) | s intervaly spolehlivosti | NIST SP (Special Publication) 1065 (Riley); Kasdin, Proc. IEEE (1995) |
| RAIM (autonomní monitorování integrity v přijímači) / integrita (HPL/VPL (HPL: horizontální ochranná úroveň; VPL: vertikální ochranná úroveň), ARAIM (pokročilé autonomní monitorování integrity v přijímači), separace řešení) | snímek a separace řešení | viz INTEGRITY.md |
6. Ověřovací datové sady#
Zásady vendorování. Do gitu zapisujeme doslovnou kopii každé ověřovací datové sady, jejíž licence dovoluje redistribuci a jejíž velikost se pohodlně vejde do gitu, takže klon umí ověření reprodukovat offline, bez sítě a bez zanikajících odkazů. Datová sada je podmíněná stažením (stahuje ji pomocník scripts/fetch_*.sh do adresáře realdata-cache/ ignorovaného gitem, přičemž se zapisují jen malé odvozené referenční hodnoty) pouze tehdy, když její licence redistribuci jasně nedovoluje nebo když je pro git příliš velká. U každé takto podmíněné sady je níže uveden konkrétní důvod; nic není podmíněno kvůli pohodlí.
| Datová sada | Použití | Licence | Stav v repozitáři |
|---|---|---|---|
| Testovací vektory SGP4 podle AIAA 2006-6753 (všech 666) | numerické ověření SGP4 — nejhorší 4,12 mm | Publikované referenční vektory (Vallado, AIAA) | Vendorováno tests/fixtures/sgp4/ |
| ADEV σ_y(τ) optických hodin s ⁸⁸Sr (Norcia et al., Science 366:93, 2019) | ověření fitu naměřené stability optických hodin | CC-BY-4.0 (Creative Commons Attribution 4,0; Zenodo 10.5281/zenodo.3382347) | Vendorováno tests/fixtures/optical_clock_adev/ |
| Výšková dlaždice NASA/USGS (NASA: National Aeronautics and Space Administration; USGS: United States Geological Survey) SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) v3 N36W117 (Údolí smrti, decimovaná na 6 obloukových sekund, 722 KB) | ověření čtečky .hgt terénního DEM (DEM: digitální model terénu) na skutečném reliéfu (Badwater Basin ≈ −86 m) |
Volné dílo (NASA/USGS SRTM v3; přes AWS (Amazon Web Services) Open Data elevation-tiles-prod) |
Vendorováno tests/fixtures/terrain/N36W117_sub6.hgt |
| Příklady CCSDS 502.0/503.0 Blue Book OEM/TDM (OEM: Orbit Ephemeris Message; TDM: Tracking Data Message) | ověření zpětného převodu parseru CCSDS | Publikované příklady ze standardu (CCSDS) | Vendorováno tests/fixtures/ccsds/ |
| Přesná dráha IGS (International GNSS Service) SP3 (Standard Product 3, formát přesných drah) + vzorky navigačních dat RINEX (Receiver Independent Exchange Format) | ověření fitu dráhy a integrity | Otevřená data IGS (zdarma pro jakékoli použití, s uvedením zdroje) | Vendorováno tests/fixtures/igs/ |
Snímky TLE (dvouřádkové sady elementů) z Celestraku (gps-ops, galileo) |
scénáře se skutečnými konstelacemi | Podmínky Celestraku (uvedení zdroje; TLE (dvouřádkové sady elementů) s původem ve vládě USA) | Vendorováno tests/fixtures/celestrak/ + živě scripts/fetch_tles.sh |
| referenční výstupy scipy / scikit-learn / filterpy | ověření numerických jader a estimátorů | Vygenerováno lokálně z knihoven pod licencí BSD/MIT (BSD: Berkeley Software Distribution) | Vendorováno tests/fixtures/scipy/ (+ generátorové skripty) |
| Referenční odchylky Stable32 (dekádové žebříčky ADEV/HDEV) | shoda estimátorů Allanovy odchylky | Odvozené souhrnné hodnoty (malé) | Vendorováno tests/fixtures/cs5071a/, tests/fixtures/phasedat/ |
| Surová fázová řada cesiových hodin 5071A (556 990 bodů, 12 MB) | překrývající se ADEV/HDEV na skutečných hodinách s Cs | Nejasné — allantools je pod LGPL-3.0 (GNU Lesser General Public License, softwarová licence) bez výslovného udělení práva na redistribuci dat; soubor je z distribuce PyPI (Python Package Index) vyloučen |
Fetch-gated scripts/fetch_cs5071a.sh; odvozené žebříčky zapsány |
| surový PHASE.DAT (regresní řada o 1000 bodech) | Řada pro shodu estimátorů se Stable32 | Nejasné — distribuováno s komerčním Stable32 (Hamilton Technical Services); NIST SP 1065 je volné dílo, ale hodnoty neuvádí | Fetch-gated scripts/fetch_phasedat.sh; odvozené žebříčky zapsány |
| Záznam rušení/spoofingu GNSS z JammerTest 2024 (1,4 GB) | kalibrace scénářů odolnosti/anomálií | GPL-3.0-or-later (GNU General Public License; Zenodo 10.5281/zenodo.15910563) — redistribuce povolena, ale velikost překračuje limit GitHubu 100 MB na soubor a copyleft licence GPL je v rozporu se stromem pod AGPL (Affero General Public License) | Podmíněno stažením; odkaz na DOI (digital object identifier) |
Licenční stav každé datové sady podmíněné stažením byl prověřen u původní autority; obě „nejasné“ sady dat hodin zůstávají podmíněné, dokud nebude výslovně uděleno právo na redistribuci (hodnoty, které publikovat smíme, již zapisujeme), a sada JammerTest je podmíněná z důvodu velikosti/copyleftu navzdory své otevřené licenci.
7. Novější domény — odkud pocházejí jejich parametry#
Druhy přidané po výše uvedených tabulkách se řídí stejným pravidlem. Každý řádek uvádí zdroj a stav ve verifikační matici pro schopnost, která na něm stojí (úplný řádek má VERIFICATION-MATRIX.md).
| Oblast | Parametry | Zdroj | Stav |
|---|---|---|---|
Telekomunikační časování (telecom-timing) |
synchronizační masky | doporučení ITU-T (sektor Mezinárodní telekomunikační unie pro telekomunikační standardizaci), každý limit s tabulkou nebo článkem, uvedeno v TELECOM-TIMING.md |
MODELLED (přepis) |
| Telekomunikační časování | předvolby oscilátorů ocxo, rubidium, caesium, csac |
čtyři datové listy Microchip, čísla dokumentů v TELECOM-TIMING.md |
MODELLED |
| Telekomunikační časování | odhadovače MTIE (maximální chyba časového intervalu) a TDEV (časová odchylka) | allantools 2024,06 na tests/fixtures/telecom_timing/ |
VALIDATED |
Sluneční soustava (solar-system, body-pnt) |
polohy planet z keplerovských elementů Standish z JPL (Jet Propulsion Laboratory) | kontrolováno proti stavovým vektorům JPL Horizons DE441 (Development Ephemeris 441) v tests/fixtures/solar_system/ |
VALIDATED; Uran, Neptun, Pluto a měsíce MODELLED |
| Sluneční soustava | gravitační parametry, poloměry a rotace jednotlivých těles | záznamy těles JPL Horizons a tabulka fyzikálních parametrů družic JPL | MODELLED (přepis) |
Návrh konstelací (constellation-design) |
nominální sloty GPS, Galileo a GLONASS | Galileo Open Service Service Definition Document 1,1; GPS Standard Positioning Service Performance Standard, 5. vydání | VALIDATED |
PNT z LEO (nízké oběžné dráhy Země) (leo-signal, leo-pass, leo-pvt) |
pojmenované předvolby systémů | citované veřejné hodnoty, každá předvolba se svým zdrojem | MODELLED |
Navigační zpráva LEO (leo-navmsg) |
váhy chyby vzdálenosti signálu ve vesmíru | Montenbruck, Steigenberger a Hauschild (2018), Advances in Space Research | VALIDATED |
| Navigační zpráva LEO | model efemerid s 22 parametry | Liu et al. (2025), Remote Sensing 17(16):2894 | MODELLED |
Patička s původem grafu#
Každý graf, který Kshana vykreslí — v prohlížečovém hřišti, v exportu *.chart.svg z CLI (rozhraní příkazové řádky) a v grafu uvnitř tisknutelné zprávy *.report.html (HTML, HyperText Markup Language) — je vpravo dole opatřen razítkem:
Kshana v<version> · scenario <hash> · kshana.dev
scenario <hash> je prvních 12 hexadecimálních znaků hashe scénáře běhu: SHA-256 (SHA: Secure Hash Algorithm) z kanonické definice scénáře (seed, prahy, parametry modelu, okna GNSS atd.). Je to tentýž otisk, který se objevuje v jednořádkovém souhrnu běhu a v poli scenario_hash výsledného JSON. (Druhy, jejichž dokument s výsledkem scenario_hash neobsahuje, například zprávy o integritě a lunární zprávy, se vracejí k SHA-256 ze zdrojového TOML scénáře (Tom's Obvious, Minimal Language), takže každý graf má stále stabilní otisk.)
Protože je hash deterministický a citlivý na vstup, je uložený nebo vložený obrázek grafu sám sebe identifikující: zaznamenává verzi enginu, přesný scénář, který jej vytvořil (pro reprodukci bit po bitu), a zdroj — a každý změněný parametr dává jiný hash, takže chybně označený graf lze odhalit.
Jak citovat a reprodukovat#
Každý výsledek je reprodukovatelný z scenario + seed + engine version. Engine citujte přes CITATION.cff / koncepční DOI Zenodo 10.5281/zenodo.20528627 a citujte též zdroje parametrů výše pro hodnoty, na nichž daný běh závisí — putují v polích provenance výsledného JSON, takže publikovaný výsledek je sám sebe dokumentující.
Kde je hodnota cílem pro vesmír na pozemním hardwaru (každé číslo optických hodin se stronciem) nebo laboratorní ukázkou (akcelerometr s chladnými atomy), tento dokument i původ výsledku to výslovně uvádějí. Kshana nevydává laboratorní ani cílové hodnoty za letový výkon.