Strojový překlad, nekontrolovaný rodilým mluvčím. Referenční je anglická verze.

Validace a důkazyUpravit na GitHubuZdroj: docs/PROVENANCE.md

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

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.