spectrum (scenarietype)

Scenarietype i motoren v0.40.0, familie Jamming, spoofing og spektret. Vejledende: analyseoutput fra et forsknings- og ingeniørværktøj, ikke typegodkendt navigationsudstyr og ikke en sikkerhedskritisk tjeneste (safety-of-life). Hver mærkat her er motorens eller verifikationsmatrixens; en type er MODELLED, medmindre matrixen siger andet (hvordan en mærkat opnås: afsnittet Evidens i README).

Hvad det gør#

Spektrummodel og vandfald for L-båndet: hele GNSS-L-båndet som én effektspektraltæthed (PSD), frekvens på tværs og tid nedad, over en scriptet tidslinje for jammere. SIGNALER: GPS L1 C/A og L2C (BPSK(1)), Galileo E1 open service (MBOC(6,1,1/11) eller BOC(1.1)), GPS L5 og Galileo E5a (BPSK(10)), hver på sin bærebølge med den mindste modtagne effekt fra grænsefladespecifikationen (IS-GPS-200, IS-GPS-705, Galileo OS SIS ICD), medmindre den tilsidesættes; GLONASS, BeiDou og Galileo E6 er ikke modelleret. JAMMERE: tone med kontinuert bølge, flad smalbåndsstøj, lineær savtands-chirp og bredbåndsstøj afstemt efter et bånds egen modulation, hver med en centerfrekvens, en båndbredde, en modtaget effekt (direkte eller EIRP og afstand gennem frirumsdæmpningen i jamming-typen) og tidspunkter for til og fra. Hver jammer vurderes mod hvert bånd ved sin spektrale separationskoefficient kappa over modtagerens båndbredde, og (C/N0)_eff = [1/(C/N0) + sum (J/S) kappa]^-1; for én jammer er dette lig med ligningen for anti-jam i jamming-typen med Q = 1/(R_c kappa), og rapporten bærer den krydskontrol (og tallet for repræsentativ Q fra jamming-typen ved siden af). Støjgulvet er k T_sys med T_sys = T_ant + 290 K (F - 1). Vandfaldet middelværdisætter hver celle over dens bin og dens række (chirps nøjagtigt, hele sweeps plus det delvise; jammere, der skifter midt i en række, efter deres duty), så tidslinjen for C/N0 og billedet kommer fra de samme tal; result.json bærer gitteret blokmiddelværdisat i effekt, C/N0 og J/S pr. række for hvert bånd og pr. jammer pr. bånd SSC, Q, J/S, J/S i båndet og stationær C/N0. Valgfri [iq]: modellen tegnet som kompleks IQ på ét tidspunkt, skrevet til og læst tilbage fra en SigMF-optagelse (cf32_le eller ci16_le) og sammenlignet med et Welch-estimat. Valgfri [recording] (native builds): Welch-PSD'en for en reel SigMF-optagelse ved siden af modellen. VALIDATED: signalernes PSD'er mod lærebogens bredder af hovedlap (BPSK(n) 2n x 1,023 MHz nul til nul; BOC(1.1)-lapper centreret ved +/-1.023 MHz) og de spektrale separationskoefficienter mod deres lukkede former efter Parseval og Kaplan & Hegartys Q = 1 (CW) og 1,5 (afstemt). MODELLED: jammernes effekter, tidslinjen, båndbredderne i front-enden, behandlingen med kontinuert spektrum (ingen kodelinjer) og fraværet af AGC, blanking og antennediagram.

Én kørsel af scenarios/l-band-waterfall-jamming.toml opsummeres som: scenarie spectrum | 5 bånd | 3 jammere | støjgulv -202.0 dBW/Hz | dårligste bånd gps-l1ca min. C/N0 3,2 dB-Hz (J/S 60,2 dB)

Input#

Fra skemaet (kshana kinds --json):

• Påkrævede felter: ingen
• Valgfrie felter: seed, duration_s, step_s, receiver, grid, bands, jammers, iq, recording

Eksemplet scenarios/l-band-waterfall-jamming.toml angiver blandt andet:

Kør den#

kshana scenarios/l-band-waterfall-jamming.toml

3 medfølgende scenarier bruger denne type; de øvrige findes i scenarios/.

Hvad den giver#

De skalare resultater af den kørsel, med de enheder, motoren angiver:

Resultatetiket (motorens egen): MODELLED: en effektspektraltæthed i L-båndet bygget af signalspektre i lukket form (VALIDATED mod lærebogens bredder af hovedlap og spektrale separationskoefficienter), jammerspektre og et kT-støjgulv, reduceret til J/S og effektiv C/N0 ved den spektrale separationskoefficient. Jammernes effekter, t

Evidens#

MODELLED 3 · VALIDATED 2: rækkerne i verifikationsmatrixen, der nævner denne type.

• VALIDATED Effektspektraltætheder med enhedsareal for GPS L1 C/A og L2C (BPSK(1)), GPS L5 og Galileo E5a (BPSK(10)), sinus-BOC(1.1) og Galileo E1 MBOC(6,1,1/11) (navsignal::Modulation::psd, med en MBOC-variant tilføjet), deres numerisk lokaliserede nuller og
• MODELLED Typen spectrum: et gitter af frekvens efter tid for effektspektraltætheden i L-båndet (termisk gulv k T_sys med T_sys = T_ant + 290 K (F - 1), signalerne ved deres mindste modtagne effekter fra grænsefladespecifikationen og kontinuert bølge, smalb
• VALIDATED sigmf: læs og skriv optagelser i Signal Metadata Format (JSON .sigmf-meta med felterne core global, captures og annotations; rå .sigmf-data som cf32_le, ci16_le eller ci8, heltalsafkoderne delt med realdata::iqif::load_iq), alle på s
• MODELLED Typen spectrum udvidet ud over L-båndet: bånd angivet som en forudindstillet signaludformning (tegnet med hver komponent, båndbegrænset til sendebåndbredden, C/N0 og J/S henført til den sporede komponent) eller som en brugerdefineret bærebølge og modulation. Tests: leo_signal_reference.rs.
• og 1 flere i matrixen.

De rækker, som kørslen selv afprøvede, med den uafhængige reference, som matrixen giver hver (de offentlige kilder er nævnt dér):

• MODELLED Deterministisk, scenarie-hashet, SBOM + gates med golden-filer på tværs af platforme. Uafhængig reference (ExternalDataset): SBOM'ens validering mod det officielle CycloneDX 1,5 JSON-skema (+ gyldige SPDX-identifikatorer) — en ekstern publiceret standard, nul valideringsfejl over hele afhængighedsgrafen; den del, der gælder FoM-determinisme / byte-reproducerbarhed, er fortsat et fastlåst selvkonsistenstjek, så rækken forbliver MODELLED
• PARTNER Ikke leveret — Kshana modellerer signalydelse, ikke nyttelast- eller antennehardware. Uafhængig reference (NoneKind): ingen: en disciplin, som partneren ejer, uden modul og uden test, af design
• VALIDATED Effektspektraltætheder med enhedsareal for GPS L1 C/A og L2C (BPSK(1)), GPS L5 og Galileo E5a (BPSK(10)), sinus-BOC(1.1) og Galileo E1 MBOC(6,1,1/11) (navsignal::M. Uafhængig reference (ExternalDataset): offentliggjorte lærebogsværdier: hovedlappen for BPSK(n) på 2n x 1,023 MHz nul til nul og anti-jam-koefficienterne Q = 1 for en smalbåndsjammer (CW) og Q = 1,5 for en spread spectrum-jammer afstemt til C/A (Kaplan & Hegarty, Understanding GPS/GNSS, 3. udg., afsnit 9,4); hovedlapperne for BOC(m,n) centreret ved plus eller minus m x 1,023 MHz (Betz, Binary Offset Carrier Modulations for Radionavigation, NAVIGATION 48(4), 2001); de
• MODELLED Typen spectrum: et gitter af frekvens efter tid for effektspektraltætheden i L-båndet (termisk gulv k T_sys med T_sys = T_ant + 290 K (F - 1), signalerne ved de. Uafhængig reference (InternalConsistency): reduktion til ligningen for anti-jam og linkbudgettet i den eksisterende type jamming (den samme kode, kaldt med de samme input) og den lukkede form for støjgulvet k T0 F. Signalspektrene nedenunder er den validerede række ovenfor; jammernes effekter, tidslinje og båndbredder i front-enden er input til scenariet, spektrene er kontinuerte (ingen linjer fra spredningskoden), og ingen automatisk forstærkningsregulering, blanking eller antennediagram virker på j
• VALIDATED sigmf: læs og skriv optagelser i Signal Metadata Format (JSON .sigmf-meta med felterne core global, captures og annotations; rå .sigmf-data som cf32_le, ci1. Uafhængig reference (ExternalDataset): scipy 1.18.1 scipy.signal.welch (BSD-3-Clause) med det samme periodiske Hann-vindue, overlap, tæthedsskalering, ingen detrend og tosidet middelværdi: hver bin inden for 1e-12 relativt (observeret 6.0e-14) over 27 tilfælde, med antal segmenter taget fra scipys eget spektrogram. sigmf-python 1.13.0 (LGPL-3.0, kørt som værktøj) skriver fem tredjepartsoptagelser (cf32_le, ci16_le, ci8, to captures med annotations, en ikke-nul fir

Begrænsninger#

Hvad kørslens egen rapport siger ikke er modelleret eller ikke er valideret:

• linjestrukturen i spredningskoden (for eksempel linjerne på 1 kHz i C/A): toner vurderes mod den glatte envelope (resultat not_modelled[0])
• automatisk forstærkningsregulering, kvantisering, pulsblanking og notchfiltrering (resultat not_modelled[1])
• modtageantennens diagram mod jammeren ud over ét forstærkningstal (resultat not_modelled[2])
• flerbrugsinterferens inden for systemet mellem satellitter i ét bånd (resultat not_modelled[3])
• GLONASS G1/G2, BeiDou B1/B2 og Galileo E6 (resultat not_modelled[4])
• et designet signals emissioner uden for dets sendebåndbredde: dets spektrum afskæres der, så ingen emission uden for båndet når et nabobånd (resultat not_modelled[5])
• en chirps virkning på sløjfen ved sweep-hastigheder, der kan sammenlignes med sløjfens båndbredde: dens C/N0 bruger det rækkemiddelværdisatte spektrum (resultat not_modelled[6])
• MODELLED: en effektspektraltæthed i L-båndet bygget af signalspektre i lukket form (VALIDATED mod lærebogens bredder af hovedlap og spektrale separationskoefficienter), jammerspektre og et kT-støjgulv, reduceret til J/S og effektiv C/N0 ved den spektrale separationskoefficient. Jammernes effekter, tidslinje og båndbredder i front-enden er input til scenariet, ikke målinger. (resultat label)

Se også#

• Familieside: Jamming, spoofing og spektret
• Alle typer: KINDS.md
• Emneside: LEO-PNT.md
• Emneside: LEO-SIGNAL.md