Konstellationer, dækning og geometri (scenarietypefamilie)

7 scenarietyper i motoren v0.40.0. Vejledende: analyseoutput fra et forsknings- og ingeniørværktøj, ikke typegodkendt navigationsudstyr og ikke en safety-of-life-tjeneste. Hver betegnelse her er motorens eller verifikationsmatricens; en type er MODELLED, medmindre matricen angiver andet (hvordan en betegnelse opnås: afsnittet Evidens i README).

Emnesider: CONSTELLATION-DESIGN, COVERAGE, SOLAR-SYSTEM, SKYLINE. Kør én: kshana scenarios/orbit-gnss-challenged.toml. Alle familier: KINDS.md.

orbit#

GNSS-tilgængelighed + DOP fra en konstellation i kredsløb (Walker / TLE / RINEX).

Obligatoriske felter: seed, threshold_ns, mask_deg, time, user|user_site, constellation, clock_quantum, clock_classical. Valgfrie: sigma_uere_m, constellations, epoch, export_sp3, export_omm, export_oem, skyline.

Register: MODELLED 4 · VALIDATED 4. Fuld side med input, resultater, evidens og begrænsninger: orbit.

kshana scenarios/orbit-rinex.toml

ephemeris#

Efemeride og jordspor: propager én satellit (TLE→SGP4 eller analytisk bane) og udsend dens TEME/GCRS-tilstand (position + hastighed), ITRF/ECEF-position, WGS-84-subsatellitbredde/-længde/-højde og pr. skridt stationens az/el/afstand + afstandsrate (Doppler). Satellitten kommer fra en tle eller fra en analytisk orbit med dens epoch (en tle vinder, når begge er angivet); med en tle tilsidesætter en epoch TLE'ens egen epoke som t = 0.

Obligatoriske felter: tle|orbit+epoch. Valgfrie: step_s, duration_s, station, dut1_s, xp_arcsec, yp_arcsec, carrier_hz, eop_finals2000a.

Register: VALIDATED. Fuld side med input, resultater, evidens og begrænsninger: ephemeris.

kshana scenarios/ephemeris.toml

constellation-design#

Konstellationsdesign i stor skala: Walker DELTA- og Walker STAR-mønstre i konventionen i: T/P/F (knuder fordelt over 360 eller 180 deg, afstand i planet 360P/T, faseforskydning mellem planer 360F/T), eksplicitte elementlister og designs med flere skaller, flere konstellationer i én kørsel, omkring Jorden, Månen, Mars eller enhver anden planet, Pluto eller større måne med konstanterne i body-modulet (de samme, som solsystem- og body-pnt-typerne bruger). FORUDINDSTILLINGER ud fra publicerede nominelle elementer: gps-baseline og gps-expandable (de 24 pladser og de seks forreste/bageste udvidelsespar i GPS Standard Positioning Service Performance Standard, 5th edition 2020, Tables 3.2-1 til 3.2-3), galileo (Walker 24/3/1 ved 29.599,801 km og 56 deg, Galileo Open Service Service Definition Document issue 1,1 Tables 1 og 23), beidou og beidou-meo (Walker 24/3/1 ved 21.528 km og 55 deg plus tre geostationære satellitter ved 80, 110,5 og 140 deg E og tre skrå geosynkrone satellitter ved 55 deg, BeiDou Open Service Performance Standard 3,0 section 4,1; MEO-fasen og den skrå geosynkrone krydsning ved 118 deg E er modelleret, fordi standarden ikke angiver dem) og glonass (24/3/1 ved 19.100 km og 64,8 deg ud fra slotformlen i GLONASS Interface Control Document edition 5,1 section 5,2). DÆKNING OG PRÆCISIONSUDVANDING: over et breddegrads-/længdegradsgitter og et samplet vindue med en elevationsmaske, antal satellitter i sigte, GDOP, PDOP, HDOP og VDOP pr. celle, tilgængeligheden (en positionsbestemmelse med PDOP ved eller under en tærskel, 6 som standard) pr. celle, globalt (arealvægtet) og på det værste sted, med ét modtagerur pr. konstellation, medmindre clock = "common". Den skalerer til tusindvis af satellitter: synlighed er et skalarprodukt mod hver satellits halve dækningsvinkel, og satellitter opdeles i bånd efter sub-satellitbredde hver epoke, så en gitterrække kun afprøver dem, der kan være i sigte; rapporten tæller de sparede par-tests. JSON'en indeholder gitterkortene og nedsamplede jordspor pr. satellit. VALIDATED: Walker-generatoren mod Galileo OS SDD Table 23 og GLONASS ICD's slotformel, GPS-forudindstillingen mod den publicerede kolonne for ækvatorkrydsning i SPS PS Table 3.2-1, og den globale HDOP-fordeling for GPS-baseline mod SPS PS Appendix B (median 0,94, 95% 1,25, middel 0,96, tolerance 0,03). MODELLED: tolegemebaner med valgfri sekulær J2, et kugleformet legeme, kun geometrisk synlighed (ingen signaleffekt, tilstand eller terræn), og den relative fase mellem forskellige systemer, som ikke er et øjebliksbillede af nogen reel dato.

Obligatoriske felter: ingen. Valgfrie: 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.

Register: MODELLED 1 · VALIDATED 2. Fuld side med input, resultater, evidens og begrænsninger: constellation-design.

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

solar-system#

Hele solsystemet ved én epoke, til PNT (positionering, navigation og tidssynkronisering) omkring et vilkårligt legeme. For Solen, de otte planeter, Pluto, Månen, Phobos, Deimos, Io, Europa, Ganymedes, Callisto og Titan rapporterer den den heliocentriske position og hastighed i ICRF (International Celestial Reference Frame, ækvatorial J2000), den heliocentriske afstand og den ekliptikale længde og bredde i J2000, gravitationsparameteren, ækvatorial og middelradius, J2 hvor den er offentliggjort og dens referenceradius, den sideriske rotationsperiode, IAU-polen og begyndelsesmeridianen ved epoken, et banespor samplet over ét omløb (heliocentrisk for planeter, moderlegemecentreret for måner) og lystiden, envejs- og tovejsafstanden, Shapiro-forsinkelsen fra Solen og afstanden til Solen fra et observatørlegeme (standard Jorden); ekstra forbindelser fra/til får den samme behandling. Positioner: JPL's Kepler-elementer fra Standish og Williams (Table 1 for 1800 AD til 2050 AD, Tables 2a/2b for 3000 BC til 3000 AD) med hver planets nominelle fejl, månens række fra Montenbruck & Gill til opdelingen af Jord og Måne, JPL's middelelementer med IAU's synkrone rotationshastighed for Mars' og Jupiters galileiske måner og IAU's rotationsmodel for Titan. Lystid: den radiometriske fikspunktsløsning, senderen ved dens forsinkede position; newtonsk, med Shapiro-forsinkelsen rapporteret separat. VALIDATED mod JPL Horizons (DE441) inden for det dobbelte af den nominelle fejl: Merkur til Saturn og Jorden fra Table 1 (værst 1,87 gange nominel) og alle otte planeter fra Tables 2a/2b (værst 1,71 gange), og lystiden fra Jorden til Mars og Jupiter. MODELLED, hver række mærket: Uranus og Neptun fra Table 1 (2,0 og 5,2 gange den nominelle fejl mod DE441), Pluto (rækken fra 1992; ingen angiven fejl), Månen og de syv måner (målt mod Horizons, ingen offentliggjort grænse).

Obligatoriske felter: ingen. Valgfrie: epoch, epoch_jd_tdb, bodies, observer, track_points, table, links.

Register: MODELLED 2 · VALIDATED 3. Fuld side med input, resultater, evidens og begrænsninger: solar-system.

kshana scenarios/solar-system-tour.toml

body-pnt#

Positionsbestemmelse omkring ethvert legeme i solsystemet: en orbiter eller en lander på overfladen omkring et centrallegeme valgt ved navn (Mars, Månen, Europa, Ganymedes, Titan og resten af solsystemets katalog), der navigerer med envejs-pseudoafstande fra en lille Walker-navigationskonstellation omkring legemet (tolegemebaner med legemets egen sekulære J2-drift, et ukendt brugerur) og eventuelt en urfri tovejs dybrumsafstand fra Jorden, hvis retning og afstand ved hvert epoke kommer fra den analytiske efemeride for solsystemet. Sigtelinjer spærres af legemets middelkugle, og en bruger på overfladen har også brug for elevationsmasken. Pr. epoke: relæer i sigte, om Jorden er over randen, kun-konstellationens GDOP og PDOP (geometrisk og positionel præcisionsudvanding), den formelle usikkerhed på positionen (én sigma) med og uden Jord-rækken og fejlen på en seedet positionsbestemmelse med mindste kvadraters Gauss-Newton begge veje; over kørslen: tilgængelighed, synlighed af Jorden, median-PDOP, RMS-fejl og median af den formelle sigma, plus lystiden fra Jorden til legemet, rundturen, Shapiro-forsinkelsen og solseparationen ved epoken. MODELLED: relæbanerne, støjniveauerne og den øjeblikkelige målemodel er modelvalg, ikke valideret mod en missions navigationsdata; legemets konstanter er de publicerede værdier, der er angivet i body.rs, og Jord-geometrien arver mærkaterne fra solsystemets efemeride.

Obligatoriske felter: ingen. Valgfrie: body, epoch, epoch_jd_tdb, duration_s, step_s, seed, table, user, constellation, earth_link.

Register: MODELLED 1 · VALIDATED 1. Fuld side med input, resultater, evidens og begrænsninger: body-pnt.

kshana scenarios/mars-orbit-pnt.toml

mars-pnt#

PNT til Mars i dybt rum: en simuleret MARCONI-relækonstellation (areostationære + skrå relæer, der udsender enkeltvejs + videresender tovejs til en station i dybt rum) navigerer en referencebruger (transfer | lmo | surface) gennem den fælles estimator med fusion af enkeltvejs/tovejs radiometri. Rapporterer geometri/synlighed pr. epoke, opnået RMS mod referencen og den formelle kovarians (1σ / 3σ position) — et ærligt simuleret kvalitetsmål, IKKE et certificeret beskyttelsesniveau.

Obligatoriske felter: ingen. Valgfrie: user, clock_class, step_s, duration_s, nmax, range_sigma_m, doppler_sigma_mps, dynamic_tightness, two_way_period_s, seed.

Register: MODELLED. Fuld side med input, resultater, evidens og begrænsninger: mars-pnt.

kshana scenarios/mars-pnt-lmo.toml

passes#

Forudsigelse af overflyv for jordstationer: de tidsdomæne-baserede synlighedsoverflyv (AOS/TCA/LOS, maksimal tilsyneladende elevation, varighed) for en cirkulær bane, som SGP4-middelelementer ved vinduets start, over en station over en elevationsmaske på tværs af et vindue, med den samlede adgangstid. SGP4/SDP4-propagering i det jordfaste system IAU 2006/2000A (valgfri UT1 - UTC og polbevægelse), troposfærisk refraktion efter ITU-R P.834-9 og lystiden for downlink (begge slået til som standard), krydsninger løst til 1e-7 s og kulminationen ved gyldensnitssøgning. Overflyvsgeometrien er VALIDATED mod Orekit 13.1.8 ved stationer i havets niveau; scenariets bane og station er illustrative input.

Obligatoriske felter: ingen. Valgfrie: 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.

Register: MODELLED 2 · VALIDATED 2. Fuld side med input, resultater, evidens og begrænsninger: passes.

kshana scenarios/passes.toml