Valideringsstatus

Om tolerancer. "Valideret" betyder nedenfor, at en kalibreringstest hævder, at den simulerede statistik stemmer med referencerelationen inden for en håndhævet grænse, i øjeblikket 20–25 % relativ fejl (middelværdi over seeds) for relationerne for Allan/støjbudget. Den mediane observerede overensstemmelse er ofte meget strammere (nogle få procent), men den garanterede grænse er grænsen, ikke medianen. Hvor et tal som "~2 %" optræder, er det en typisk iagttagelse, ikke den håndhævede tolerance. Se Påstande mod virkelighed.

Oprykningsreglen#

En række i den maskinkontrollerede verifikationsmatrix (src/verification.rs) er kun VALIDATED, når en uafhængig reference, der er uafhængig af Kshana, stemmer med implementeringen inden for en tolerance, der er angivet, før sammenligningen køres, i en test, der kører i gaten. Dette afsnit er det eneste sted, hvor reglen står skrevet; matrixen, prosaen for hver række og udgivelsesnoterne retter sig efter det.

De accepterede typer af uafhængig reference#

To yderligere standarder afgør grænsetilfældene. Begge er vedtaget til udgivelse 0,30.

• P1, en offentliggjort gennemarbejdet værdi. En offentliggjort gennemarbejdet værdi, beregnet ud fra den samme lukkede form, som rækken implementerer, tæller som en offentliggjort referencevektor, når publikationen er uafhængig af Kshana, og sammenligningen fastlåser en angivet tolerance. Værdien skal være trykt som et tal i publikationen (en værdi aflæst fra en graf tæller kun, hvis aflæsningsusikkerheden ligger inden for den angivne tolerance), og testen skal lade Kshana beregne den ud fra publikationens inputs; at sammenligne en konstant med det dokument, den er kopieret fra, er en transskriptionskontrol, ikke P1.
• P2, et uafhængigt numerisk bibliotek. Et uafhængigt numerisk bibliotek som numpy eller LAPACK (Linear Algebra PACKage), der genberegner en entydigt defineret størrelse i lineær algebra på angivne inputs, tæller som et uafhængigt bibliotek. Biblioteket skal udføre dekompositionen, inversen, løsningen eller mindste-kvadraters-trinnet med sin egen algoritme, på inputs, der er committet sammen med fixturen; den validerede påstand er så den lineære algebra på disse inputs, ikke de fysiske størrelser i et repræsentativt scenarie. Et script, der genberegner en skalar lukket form med numpy-aritmetik, er en anden implementering af vores egen, ikke P2.

Betingelser, der gælder for alle typer: den uafhængige reference er ikke skrevet, kørt eller udgivet af dette projekt (dette repositoriums egen artikelserie er derfor ikke uafhængig af det); tolerancen står i testen og blev fastsat før den første sammenligning; en datastyret test, der springes over, når dens offentlige data mangler, siger det, når den springes over.

Hvad der ikke tæller#

• Vores egen anden implementering: en anden kodesti i denne crate (ReferenceImpl) eller et script i dette repositorium, der genberegner den samme lukkede form.
• Overensstemmelse med vores eget tidligere output: gyldne værdier, regressionsfastlåsninger, snapshots eller en tabel fra dette projekts egne artikler.
• En transskription af konstanter fra en kilde: kontrol af en koefficient, en forudindstilling, et tal fra et datablad eller et parameterark mod det dokument, den er kopieret fra.
• Et designvalg: en allokering, vægtning, tærskel, alarmgrænse eller et repræsentativt scenarie. Der findes ingen ekstern reference for et valg.
• En intern identitet: et numerisk integral mod sin egen analytiske form, en rundtur, en invertering, en egenskabs- eller monotonitetstest.
• En integrationskørsel mod en rigtig vært (IntegrationRun): at indlæse et plugin i en rigtig Signal K-server eller OpenCPN eller føre en rigtig gates output til en TCP-forbruger og kontrollere, at værten accepterer inputtet og viser den forventede tilstand. Det viser, at rørføringen virker. Værten er ikke en uafhængig reference for nogen værdi, integrationen bærer, så der er intet eksternt at sammenligne med, og en sådan række (rækken for de marine integrationer) er MODELLED, ikke VALIDATED. IntegrationRun er en egen type uafhængig reference, kun tilladt på MODELLED-rækker: integration_run_only_on_modelled_rows i src/verification.rs fejler, hvis en VALIDATED-række har den, og validated_rows_require_an_external_oracle kræver allerede, at hver VALIDATED-række er ExternalDataset.
• Plausibilitet på rigtige inputs: rigtige data brugt kun som input, med påstande om størrelsesorden i stedet for en sammenligning med en ekstern værdi.
• En tolerance valgt efter at have set sammenligningen.

Sådan håndhæves reglen#

Hver VALIDATED-række angiver i validated_oracle_basis() i src/verification.rs, hvilken type den bygger på (Measured, Library, Reference, P1 eller P2), den uafhængige kilde (citeret fra rækkens egen tekst om den uafhængige reference) og den ene test, der bærer sammenligningen. Enhedstestene ved siden af tabellen fejler, når en VALIDATED-række ikke er angivet eller er angivet to gange, når en angivelse nævner en række, der ikke er VALIDATED, når den angivne kilde ikke er den, som rækkens tekst om den uafhængige reference nævner, eller er Kshana selv, når den angivne test ikke er en, som rækken henviser til, eller når en P2-række ikke nævner noget uafhængigt numerisk bibliotek. tests/verification_rows_declare_an_oracle_basis.rs kræver derefter, at den angivne test findes på disken som en rigtig #[test], der ikke er ignoreret. Hvad maskinen ikke kan kontrollere, er, om den nævnte test sammenligner med den angivne kilde; det forbliver en menneskelig læsning. Antal pr. type er ikke skrevet her: tabellen er kilden.

Eksisterende VALIDATED-rækker gennemgået på ny efter reglen#

Reglen blev anvendt på de eksisterende rækker såvel som på fremtidige oprykninger.

• P1-rækker nævnt af valideringsstudiet for 0,30, hver især understøttet: Link-budget i én retning (designkontroltabellen for JPL Pub 82-76 Galileo X-bånd, genopbygget ud fra sine enkeltposter til 4.6e-3 dB frirumstab); Båndbegrænsede lukkede former for ethvert afstandssignal (90,3 procent af hovedlobens effekt og den offentliggjorte koherente early-late-jitter); Maksimal Doppler for en navigationssatellit i lav jordbane (de offentliggjorte tal for Xona Pulsar X1 og Iridium); Maksimal Doppler, en statisk bruger ser fra en LEO- eller MEO-bane (tabel 1 i Pulsar-artiklen, 20 værdier); Doppler, en jordmodtager skal kunne håndtere fra en navigationssatellit i LEO (de samme offentliggjorte tal fra en fløjet bane). Hver publikation er uafhængig af Kshana, trykker sine tal, og testen angiver sin tolerance.
• Yderligere rækker, der bygger på P1, fundet ved gennemgangen, hver især understøttet: Afvejning i udformning af afstandskode (de offentliggjorte −23,9 dB for Gold-krydskorrelation); Månens koordinattid (Ashby og Patla 2024, hvis kontrol af månens hastighed mod DE440 er en biblioteks-kontrol); Lukkede former for effektspektraltætheden af L-bånd-signaler (Q-værdier fra Kaplan og Hegarty); Ionosfæreforsinkelse af første orden pr. bånd (gruppeforsinkelsesforholdet i IS-GPS-200); Globalt gennemsnitlige vægte for afstandsfejl i signalet i rummet (tabellen fra Montenbruck, Steigenberger og Hauschild 2018).
• P2-rækker nævnt af studiet, hver især understøttet: Fisher-information og Cramér–Rao-observerbarhed (numpy eigh/inv); Identificerbarhed af månens datum; Koblet gauge for månens referencesystem og tidsskala; Autonom pipeline for fejlobserverbarhed i frit netværk (numpy/SciPy SVD, singulærværdidekomposition). Hver genberegner en entydigt defineret størrelse i lineær algebra på committede inputs med en anden algoritme end Kshanas Jacobi-egenløser.
• Yderligere rækker, der bygger på P2, fundet ved gennemgangen, hver især understøttet: Udledning af prioriteter ved MCDA (multi-criteria decision analysis) (egenvektoren i AHP, analytic hierarchy process, fra SciPy/LAPACK; den Random Index-tabel, den også gengiver, er en transskription og tælles ikke med); Varians ved urets holdover-fremskrivning (SciPy expm af Van Loans udvidede matrix); Realisering af månens referencesystem (en Umeyama-løsning med numpy SVD); CRPA-beamforming (controlled reception pattern antenna) (komplekst LAPACK-solve); Kerne for ARAIM-beskyttelsesniveau ved månen (RTKLIBs LU-invers med SciPy-kvantiler); Konsistens mellem udbydere af månens referencesystem/dynamik (en numpy SVD-mindste-kvadraters-tilpasning af tre offentliggjorte efemerider).
• Markeret ved første gennemgang, bygget på ny i runde 2 af kørslen for 0,30. Tre rækker blev markeret som ikke understøttet af den skrevne regel. Hver hviler nu på en sammenligning, der blev præregistreret, før dens fixture blev hentet, så ingen række er markeret; en enhedstest ved siden af validated_oracle_basis() fastlåser den (nu tomme) liste.
  • Integritet (RAIM/ARAIM/SBAS). De anførte tests plejede kun at hævde plausibilitet på rigtig IGS-geometri (International GNSS Service). Rækken hviler nu på tre biblioteksreferencer: ARAIM's solution separation med flere hypoteser i Airborne Design Document v4.2 mod Stanford MAAST for ARAIM 2 (270 rigtige tilfælde, værste VPL-forskel 2.2e-3 m mod 0,05 m); detektion og udelukkelse ved snapshot-RAIM mod RTKLIB raim_fde (2016 af 2016 beslutninger identiske) med beskyttelsesniveauet for hældning; og SBAS DO-229E L1-beskyttelsesniveauer mod Stanford MAAST på rigtige WAAS-udsendelser (2868 par inden for 1.6e-5 m). Rækken siger ligeud, at funktionerne med ensartet sigma raim::araim_raim og raim::araim_dual_raim ikke er ADD-konforme, og at sammenligningen af SBAS med dobbelt frekvens på L5 er et fund.
  • Planeternes positioner i hele solsystemet ud fra JPL's Keplerelementer fra Standish. Den efterfølgende tærskel på det dobbelte af den nominelle fejl er erstattet af en præregistreret tærskel: RMS højst lig tallet i Explanatory Supplement tabel 8.10.1 pr. planet og komponent, mod JPL Horizons DE441, med Jordens opdeling og ICRF-rotationen dækket.
  • Lystid mellem legemer i solsystemet. Løseren for lystid sammenlignes nu med lystider fra Horizons inden for 1e-6 s på DE441-positioner, en præregistreret tærskel, der ikke arver positionstærsklen.
• MODELLED-rækker, som de to politikker gør oprykkelige (kun gennem kørslen række for række for 0,30, aldrig ved denne tekst): under P1 grænsen for geolokalisering af emittere med TDOA/FDOA (time and frequency difference of arrival), koblingen mellem relativistisk urrate og referencesystem, synkroniseringsmaskerne fra ITU-T (Telecommunication Standardization Sector) (kun for maskeværdier, som anbefalingerne trykker som tal; de transskriberede knækpunkter, kontrolleret mod sig selv, tæller ikke) og grænsen for positionering i 5G-netværk uden for jorden (kun hvis et offentliggjort gennemarbejdet tal findes); under P2 integritetsblindhed ved fælles mode, det skalære MHSS-beskyttelsesniveau (multiple-hypothesis solution separation) for tid og GLS-hvidgørelsen (generalised least squares). De to benchmark-rækker for tidsintegritet (klassifikatoren for Stanford-integritetsdiagrammet og scoreren for integritetsdækning) er regelbaseret klassifikation, ikke lineær algebra, så P2 når dem ikke; de kræver et uafhængigt værktøj, og det eneste fundne (gLAB) har en ikke-kommerciel licens.
• Sammenhæng med tidligere afvisninger. Vallado-kontrollen i rækken for opsendelsesvinduet ville nu kvalificere sig under P1, hvis dens test beregner det trykte gennemarbejdede eksempel; planen for 0,30 rykker den op gennem Orekit i stedet. Tabellen for krydsningstidspunktet for månens tid pr. urklasse forbliver MODELLED: den tabel, den gengiver, stammer fra dette projekts egen artikel, som ikke er uafhængig.

Status: hvid FM og random walk-FM valideret; ældning modelleret og kalibreret væk; flicker-FM modelleret og valideret (slået fra som standard i de anførte scenarier).

Modenhed: tallene for det optiske ur er målet rettet mod rummet på hardware på jorden -- intet optisk strontiumur har fløjet. Sr-ure i laboratorier når 4.8e-17 (Oelker et al. 2019, Nature Photonics). Tallene for CSAC stammer fra en udrullet kommerciel komponent.

Relationer: Riley, NIST SP 1065, lign. 67 -- hvid FM sigma_y^2(tau)=h0/(2 tau); random walk-FM sigma_y^2(tau)=(2 pi^2/3) h_-2 tau, ækvivalent med q_rw*tau/3 for en Wiener-proces for frekvens med diffusion q_rw.

Pakke 2 — inertial dødregning (kvanteinertimåleenhed)#

Ærlig ramme: fordelen ved kolde atomer er langtidsstabiliteten af bias (~2600x lavere), som dominerer et langt GNSS-udfald via 0,5bT^2. Korttidsstøjen er sammenlignelig (kvante ~22 mod klassisk ~20 ug/sqrtHz) — kvantesensoren vinder maratonløbet, ikke sprinten. Modenhed: accelerometre med kolde atomer er på laboratorie-/tidligt stadie (JRC122785), kvarts af navigationsklasse er udrullet.

Pakke 3 — tidsoverførsel (optisk mod radiofrekvens (RF), optisk link mellem satellitter)#

Ærlig ramme: tallet for optisk er et mål for synkronisering på pikosekundniveau i kredsløb (ikke fløjet). Gulvet for optisk i terrestrisk laboratorium er ~1 fs (langt bedre); et velkonstrueret mikrobølgelink (mikrobølgelinket MWL i ACES (Atomic Clock Ensemble in Space), ~0,3 ps) kan konkurrere med optisk, så baseline “RF = 0,5 ns” er specifikt almindelig TWSTFT. Omregning til afstand er i én retning (afstand = cdt); tovejs/rundtur halverer den (afstand = cdt/2).

Pakke 4 — hybrid fusion (slutsten)#

Sammensætter Pakke 1 (ur), Pakke 2 (inertial) og Pakke 3 (tidsoverførsel) til én PNT-suite (positionering, navigation og tidssynkronisering). Suiten skal holde BÅDE tid (< specifikation for tid) og position (< specifikation for position) inden for grænserne; pnt_holdover_s er tiden, indtil en af dem brydes. Valgfri tidsoverførsel via optisk link mellem satellitter (ISL) synkroniserer uret igen under udfaldet (kun støtte til tid — positionen synkroniseres ikke igen, da tidsoverførsel giver tid, ikke position).

Resultat: den helt kvantebaserede suite holder fuld PNT gennem et udfald på 1,8 t; den helt klassiske suite er begrænset af positionen (IMU af navigationsklasse bryder først). Tidsoverførsel via optisk ISL holder selv det klassiske UR låst og isolerer inertialsensoren som den klassiske suites svage led — kerneargumentet for kvanteinertial + optisk tidssynkronisering sammen.

Geometri — GNSS-tilgængelighed ud fra baner#

Ærlig ramme: dette er et deterministisk geometrilag (cirkulære baner, kugleformet Jord med middelradius 6371 km, ren sigtelinje). Det fastslår tilgængelighed og den geometriske positionsnøjagtighed (præcisionsfortynding × et repræsentativt budget for afstandsfejl) ud fra rigtig geometri, ikke en navigationsløsning med præcise efemerider. Referencen orbit-gnss-challenged.toml placerer et rumfartøj inde i GNSS-skallen: det har kun en positionsbestemmelse ~59 % af døgnet, kvanteuret holder en tidsløsning på 5 ns gennem hvert hul (tilgængelighed 1,0), mens chipskala-uret når ~0,73.

Numerisk propagator (Cowell) og kraftmodel#

Den numeriske propagator (src/propagator.rs) integrerer en hierarkisk kraftmodel (src/forces.rs) med de adaptive integratorer (src/integrator.rs). Hvert led nedenfor er valideret mod analytisk sandhed eller en håndudledt lukket form; forstyrrelserne er slået fra som standard, så de udgivne gyldne værdier er urørte. Den sammensatte model er også krydskontrolleret mod et andet værktøj: tests/numerical_cowell_propagator_reference.rs kører 11 tilfælde i LEO og GTO (geostationary transfer orbit), 275 timeepoker, mod propagatoren DormandPrince853 i Orekit 12,2, og de konservative trin (to legemer → J2–J6 → Sol/Måne → SRP med kanonkugle) stemmer på højst 0,08 m over 24 t (VALIDATED i matrixen); trinnet med luftmodstand er kun karakteriseret (333 m) og forbliver MODELLED.

Ærligt omfang: de udgivne standardindstillinger for ForceModel integrerer det zonale felt. Det højgradede EGM2008-tesseralfelt (src/gravity_sh.rs, grad/orden 70), de faste/oceaniske/atmosfæriske tidevand (src/tides.rs) og Lense–Thirring-leddet for medslæbning af referencesystemet er nu implementeret og indgår i den præcise kraftmodel til tilpasning af efemerider (src/precise_od.rs — se nedenfor). Tesseralfeltet er desuden et valgfrit led i Cowell-ForceModel (propagator::Geopotential, som standard slået fra) og er valideret mod Orekit 12,2 HolmesFeatherstoneAttractionModel op til grad/orden 70 (6 tilfælde over 24 timer, værste |Δr| 0,036 m; tests/cowell_tesseral_orekit_oracle.rs). Der findes to felt-evaluatorer: den historiske acceleration (sfæriske partielle afledede; gyldig til grad ~180 væk fra polerne; output er fastlåst) og acceleration_hf (Holmes–Featherstone 2002, modificeret fremadrettet søjlerekursion, gradient uden 1/cos φ; gyldig til grad 2190 ved enhver breddegrad). EGM2008 til 2190 indlæses ved kørsel (from_gfc_file, scripts/fetch_egm2008.sh, ikke medleveret). acceleration_hf stemmer med Orekit 12,2 inden for 7.3e-17 m/s² i otte punkter op til grad 2190; den forbliver MODELLED, fordi pyshtools ikke nåede den tærskel nær polen, som blev fastsat på forhånd (en mpmath-kontrol placerer fejlen i pyshtools; xval/high-degree-gravity/). En bane på 200×200 over 24 timer stemmer med Orekit inden for 0,13 m, men dens kontrol af følsomhed over for grad 70, som blev fastsat på forhånd, slog fejl (0,73 m < 1 m), så graderne 71–200 er karakteriseret, ikke valideret, i banen (xval/cowell-tesseral-200-orekit/). NRLMSISE-00-termosfæredensiteten (NRLMSISE: Naval Research Laboratory Mass Spectrometer and Incoherent Scatter Radar Extended atmosphere model) er portet (src/nrlmsise00.rs: bit-identisk med den C-port, der er i det offentlige domæne, på 720 punkter, inden for 1.9e-6 relativt til pymsis, og de 17 offentliggjorte testtilfælde gengives; tests/nrlmsise00_reference.rs) og er et valgfrit niveau for luftmodstandens densitet (forces::DensityModel, ForceModel::drag_density; standarden forbliver den statiske Vallado-model). Det validerer porten, ikke modellens nøjagtighed i forhold til målt densitet. DE440 (DE: Development Ephemeris) for Sol og Måne er et valgfrit efemerideniveau (ForceModel::with_ephemeris). WGS-84-skyggen for solstrålingstryk (SRP) med oblat Jord er valgfri (ForceModel::srp_shadow) og stemmer med Orekit 12,2s belysningsforhold inden for 7.4e-9 over 2400 geometrier (tests/srp_oblate_shadow_orekit_oracle.rs); dens variant med randfortunkling har ingen ekstern uafhængig reference (MODELLED). NRLMSISE-00-luftmodstandsniveauet stemmer med Orekit 12,2s egen NRLMSISE-00-luftmodstand over 24 timer inden for 0,03 m ved op til 142 km luftmodstandsforskydning (tests/drag_tier_orekit_oracle.rs, VALIDATED under de fælles konventioner). En GMAT-krydskontrol (GMAT: General Mission Analysis Tool) udestår som opfølgning.

Tidevand på geopotentialet (src/tides.rs)#

Tidsvarierende korrektioner ΔC̄_nm, ΔS̄_nm til Stokes-koefficienterne (IERS Conventions 2010, kapitel 6), valideret mod konventionernes egne offentliggjorte tal — ikke mod et andet værktøj.

Manøvrer og banedesign (src/maneuver.rs)#

Ærligt omfang: ingen baneoptimerer, ingen Lambert-grene med flere revolutioner og en syntetisk koplanar-cirkulær heliocentrisk model (ingen planetarisk DE-efemeride, så en GMAT-krydskontrol af C3 mellem Jorden og Mars er ikke kørt).

Banebestemmelse (OD) (src/orbit_determination.rs, src/batch_ls.rs)#

| Batch-OD med afstandsrate / azimut-elevation og elevationsmaske | modelled (ekstern sammenligning, én tærskel fastsat på forhånd blev ikke nået) | tests/od_tracking_measurements_reference.rs: 8 scenarier mod Orekit 12,2s batch-mindste-kvadrater med egne øjeblikkelige geometriske målinger; de synlige mængder er identiske, måleværdierne inden for 5.8e-8 m / 6.3e-10 m/s / 1.4e-13 rad, tilstandsovergangsmatricen inden for 1.2e-14, støjede tilstande inden for 1,74 cm og RMS pr. type inden for 2.7e-4; tærsklen for støjfri tilstand ≤ 1 cm, som blev fastsat på forhånd, er ikke nået i 2 af 4 scenarier (1,46 og 1,74 cm; Orekits eget estimat ligger så langt fra dets simulerede reference, mens kshanas ligger inden for 1e-8 m). Se xval/od-measurements-orekit/RESULTS.md. |

Ærligt omfang: undervisnings-OD bruger faste inertiale stationer, et sfærisk topocentrisk referencesystem for Jorden og øjeblikkelige geometriske målinger (ingen lystid, aberration, refraktion eller jordrotation); tilstandsovergangsmatricen for afstandsrate/vinkelstien er variationel (RK4-integreret med analytiske tolegeme- + J2-partielle afledede), ikke lukket; der er intet sekventielt filter for afstandsrate eller vinkler. Stien kun med afstand beholder sin Jacobi-matrix med differenskvotienter. (Motoren til tilpasning af efemerider med fuld kraftmodel nedenfor har sin egen variationelle tilstandsovergangsmatrix.)

Validering af kraftmodel ved tilpasning af efemerider (src/precise_od.rs)#

En præcis batch-mindste-kvadraters-estimator for positionsobservationer med fuld kraftmodel: EGM2008-tesseralgeopotentialet (evalueret i det jordfaste referencesystem gennem CIO-reduktionen) sammensat med tredjelegemet Sol/Måne, SRP, luftmodstand, Schwarzschild/Lense–Thirring-GR (generel relativitet) og tidevandet ovenfor, tilpasset et spor af inertiale positionsbestemmelser med en Jacobi-matrix af variationel tilstandsovergangsmatrix. Valideret på syntetiske data, hvor referencen er Kshanas egen integrator, så hvert residual stammer fra estimatoren og ikke fra dynamikken.

Ærligt omfang: den syntetiske bølge bruger nominelle parametre for jordorientering (EOP: UT1 (Universal Time 1, jordrotationstid) ≈ TT (Terrestrial Time), ingen polbevægelse) — nøjagtigt for selvgenfinding, da den samme model genererer og tilpasser buen. Valideringerne mod agenturdatasæt lægger rigtige finals2000A-EOP og SP3/SPK-reference (SPK: planetarisk efemeridekerne) oven på denne motor gennem CIO-referencesystemkæden (src/eop.rs, tests/agency_galileo.rs, tests/agency_swarm.rs, tests/agency_lro.rs).

Rigtige præcise baner fra agenturer (tests/agency_galileo.rs, tests/agency_swarm.rs, tests/agency_lro.rs)#

Navigation med tyngdekortlægning / alt-PNT (src/gravimeter.rs, src/mapmatch.rs, src/particle_filter.rs, src/altpnt/terrain.rs)#

Ærligt omfang: tyngdefeltet er af lav grad + syntetiske mascons, ikke det fulde EGM2008/EIGEN-koefficientsæt (EIGEN: European Improved Gravity model of the Earth by New techniques); den magnetiske kanal hviler på det glatte IGRF-hovedfelt plus syntetiske mascons for anomalier i skorpen (et rigtigt højfrekvent skorpekort er en opfølgning); CI-terrænfeltet for benchmarks af navigationspositionsbestemmelse er det selvstændige syntetiske DEM, mens selve .hgt-læseren nu er valideret i CI mod en indlagt rigtig SRTM v3-flise (ovenfor); de fuldt opløste rigtige fliser forbliver bag #[ignore]. En Monte Carlo-undersøgelse af kortrepræsentationsfejl udestår som opfølgning. Alle tre navigatorer er nu koblet ind i scenariemotoren som kind= (gravity-map, terrain-nav, combined-altpnt).

Fejlmodel for INS / IMU — validering mod datablade (src/inertial/)#

IMU's stokastiske fejlmodel er valideret mod offentliggjorte specifikationer fra producenters datablade / datasæt — aldrig mod en værdi, som Kshana selv har frembragt. Broen fra en specifikation i feltenheder til SI-støjmodellen (International System of Units) er den sædvanlige identifikation via Allan-deviation (Riley, NIST SP 1065 §5; IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Std 952): koefficienten for tilfældig gang N er den overlappende ADEV aflæst ved τ = 1 s på hældningen τ⁻¹ᐟ², og koefficienten for biasustabilitet er Allan-plateauet (tests/imu_allan_spec.rs, hermetisk — ingen download).

Ærligt omfang: dette validerer den stokastiske fejlmodel mod Allan-koefficienter fra datablade. Køretøjsdatasættet i i2Nav-WHU (WHU: Wuhan University) KF-GINS bruges som en særskilt, datastyret kontrol: det løst koblede EKF med lukket sløjfe og fejltilstand og GNSS-løftearmsmodel er en VALIDATED række i verifikationsmatrixen (Løst koblet GNSS/INS-EKF med løftearm på KF-GINS-datasættet), sammenlignet med KF-GINS C++-referencebanen under tærskler, som blev registreret før kørslen. Den kører kun, hvor datasættet er leveret (KSHANA_KFGINS_DIR); uden det kører den syntetiske indlæser og løftearmstestene. De tæt koblede varianter og varianterne med bærebølgefase er ikke dækket af den række (rækken med tæt koblet GNSS/INS med bærebølgefase er MODELLED).

Rumdybde- og Mars-PNT — D0-fundament (src/body.rs, src/mars_frame.rs, src/ephem_provider.rs, src/radiometric.rs, src/timescales.rs)#

Den første milepæl i motoren til rumdybdenavigation: generalisering af den kerne, der var hårdkodet til Jorden, til et vilkårligt centrallegeme, tilføjelse af Mars-dynamik, en søm til efemeridelevandører, tid under mikrosekundet og primitiver for lystid / relativistisk forsinkelse. Hvert eksisterende Jord-scenarie er byte-identisk — de platformsuafhængige gyldne filer for reproducerbarhed (tests/cross_platform_golden.rs, tests/golden.rs) består uændret uden regenerering, håndhævet for hver commit.

Radiometriske observable for rumdybde og CCSDS Tracking Data Message — D1 (src/radiometric.rs, src/ccsds_tdm.rs)#

Den anden milepæl i motoren til rumdybdenavigation: observationsmodellen, der gør D0-kernen for lystid/relativistisk forsinkelse til de størrelser, en sporingspassage fra Deep Space Network (DSN) eller ESTRACK (European Space Tracking network) faktisk rapporterer — afstand, Doppler med én/to/tre veje, kohærent transponderomsætning, regenerativ/PN-afstandsmåling (PN: pseudo-noise), Δ-DOR (DOR: differential one-way ranging) og udbredelsesmedierne — plus ind- og uddata for CCSDS (Consultative Committee for Space Data Systems) 503.0-B Tracking Data Message (TDM), som indlæser/udsender en standard sporingsfil fra et agentur. Ærligt omfang: det er nøjagtige geometriske modeller efter Moyers / CCSDS' konventioner; målestøjen er den sigma pr. observation, som kalderen leverer, og er ikke indbygget i modellen. At gengive en bestemt rigtig sporingspassage kræver rigtige TDM-data plus løseren til banebestemmelse i rumdybden — det er D2, ikke D1. Alt nedenfor er additivt (de gyldne filer for reproducerbarhed er uændrede; samme SHA, ingen regenerering).

OD i rumdybden med reduceret dynamik — D2 (src/deepspace_od.rs, src/clock_state.rs, src/mars_atmos.rs)#

Den tredje milepæl i motoren til rumdybdenavigation: estimatoren, der gør D1's radiometriske observable til en genfundet bane — et numerisk robust Square-Root Information Filter (SRIF) med empiriske accelerationer med reduceret dynamik, et ur ombord med tre tilstande, en Mars-luftmodstandsmodel og de radiometriske partielle afledede, som forbinder afstand/Doppler med filtertilstanden, lukket fra ende til anden af en syntetisk genfinding af banebestemmelse i lav Mars-bane (LMO). Ærligt omfang: genfindingen er en syntetisk lukket sløjfe (reference og filter deler den samme Mars-propagator, og observationerne er den samme geometriske observationsmodel, som filteret inverterer, plus indlagt gaussisk støj) — den validerer estimatorens maskineri, ikke den absolutte troskab af Mars' kraftmodel; den eksterne krydskontrol i DE-kvalitet er den kernestyrede xval/anise-mars-od-crate (D0.8b). Alt nedenfor er additivt (de gyldne filer for reproducerbarhed er uændrede; samme SHA, ingen regenerering).

Scenarie for PNT i rumdybden og fusion af én vej + to veje — D3 (src/mars_pnt.rs, src/deepspace_od.rs)#

Den fjerde milepæl i motoren til rumdybdenavigation: et kørbart Mars-PNT-produktscenarie, der binder D0's Mars-legeme / referencesystem, D1's radiometriske observable og D2's OD med reduceret dynamik sammen i én scenarietype mars-pnt. Det modellerer en lille relæ-konstellation i stil med MARCONI, der udsender et signal i rummet med én vej (urkoblet) plus videresender en forbindelse med to veje (kohærent, urfri) til en rumdybdestation, og navigerer tre referencebrugere (Mars-overgang, orbiter i lav Mars-bane, fast overfladepunkt) gennem D3.1's fælles estimator, der fusionerer én vej + to veje — et SRIF med tolv tilstande, der udvider D2's blok med reduceret dynamik for bane/empiri med et ur ombord med tre tilstande. Ærligt omfang: hvert kvalitetsmål er estimatorens formelle kovariansgrænse (1σ / 3σ i position pr. epoke) og den opnåede RMS mod en syntetisk lukket sløjfe som reference (reference og filter deler den samme Mars-dynamik og den samme geometriske observationsmodel, plus indlagt gaussisk støj) — et simuleret navigationskvalitetsmål, IKKE et luftfartscertificeret beskyttelsesniveau og IKKE en flyvepåstand (ingen certificeret fejlmodel, ingen integritetsmonitor, ingen rigtige sporingsdata). Alt nedenfor er additivt (de gyldne filer for reproducerbarhed er uændrede; samme SHA, ingen regenerering).

Månens koordinattid — relativistisk urrate Jord–Måne (src/lunar_time.rs)#

En tidsskala for månens koordinattid (LTC/TCL (TCL: Temps-Coordonnée Lunaire, den franske betegnelse for månens koordinattid)) kræver den sekulære rate, hvormed et ur på månens overflade går i forhold til et ur på Jordens geoide (TT). src/lunar_time.rs beregner den ud fra første principper: en første post-newtonsk identitet, der summerer forskellen i selvpotentiale (IAU's L_G konventionelle geoidepotentiale W0 = L_G·c² ≈ 6.26369e7 m²/s² minus Månens selvpotentiale på overfladen GM_moon/R_moon ≈ 2.822e6 m²/s²) og det kinetiske led (andenordens Doppler) −<v²>/2c² fra Månens geocentriske hastighed (differenskvotient af den lunare række fra Montenbruck–Gill i src/ephem.rs). Det dominerende selvpotentialeled giver ≈ 57,5 µs/dag, det kinetiske led ≈ −0,5 µs/dag, i alt ≈ 57 µs/dag. Scenariet lunar-time-offset rapporterer denne rate, den akkumulerede LTC−TT-forskydning over en horisont og understøtter et minimalt ensemble med invers varians (et månens papirur); omregninger mellem TT og LTC går rundt til < 1 ns/dag.

Geodætisk VLBI på Månen — nærfeltsforsinkelse for en baseline på Jorden, der observerer et fyr på Månen (src/lunar_vlbi.rs)#

En geodætisk VLBI-observabel (very-long-baseline interferometry) for to jordstationer (en baseline), der observerer et signal med én vej fra en sender af NovaMoon-klassen på månens overflade. Månen er i nærfeltet og ikke en plan bølge, så den geometriske forsinkelse er den nøjagtige forskel mellem to afstande tau_geom = (|r2 − r_B| − |r1 − r_B|)/c og ikke projektionen i himmelplanet. Den fulde observabel tilføjer forskellen i stationernes urforskydning og et differentieret Shapiro-led for Jordens potentiale (genbrugt fra src/radiometric.rs). Stationerne placeres i geocentriske inertiale koordinater (GCRS) via src/frames.rs + src/cio.rs; fyret via src/ephem.rs (geocentrisk Måne) + src/lunar.rs (selenografisk→MCMF (MCMF: Moon-centred, Moon-fixed)) + src/lunar_frame.rs (IAU-2015 ME kropsfast→inertial). Scenariet lunar-vlbi udtager stikprøver af forsinkelsen, dens differenskvotientrate og nærfeltskorrektionen over en passage.

Den uafhængige reference er den planbølge-Δ-DOR-observable delta_dor i src/radiometric.rs fra den samme kodebase: i fjernfeltsgrænsen (et syntetisk fyr ved 1e15 m) skal den geometriske forsinkelse gå over i −(B·ŝ_B)/c = delta_dor(r_B, [0,0,0], B) til maskinpræcision; ved sand månedistance er nærfeltskorrektionen for bølgefrontens krumning forskellig fra nul (nogle tiere til hundreder af µs). De partielle afledede for fyret dtau/dr_B = ((r_B−r2)/|r_B−r2| − (r_B−r1)/|r_B−r1|)/c (og for stationerne) er kontrolleret med central differenskvotient (relativ fejl < 1e-5).

Fælles OD med flere teknikker + ur på Månen — simuleret genfinding i lukket sløjfe (src/lunar_combination.rs)#

En batch-mindste-kvadraters tilpasning for én epoke (øjebliksbillede) (crate::batch_ls::gauss_newton_qr, et Householder-QR-trin siden 0,30), der fusionerer teknikkerne geodætisk VLBI, radiometrisk/lokal afstandsmåling på Månen og afstandsmåling mellem satellitter på et SIMULERET lunart netværk for sammen at genfinde 3D-positionen af en station på månens overflade, positionerne af hver satellit i en lille konstellation og hvert aktivs urforskydning. Observablene er: (1) geodætiske VLBI-forsinkelser for baseline på Jorden til månestationen behandlet som fyret (genbrug af src/lunar_vlbi.rs, geocentrisk inertial) — hovedteknikken; (2) geocentriske radiometriske afstande fra jordstation til satellit (som multilaterer konstellationen ud fra de vidt spredte jordstationer) og lokale afstande mellem station og satellit på Månen (euklidisk MCI-afstand (Moon-centred inertial) plus det differentierede urled); (3) afstande mellem satellitter (samme form); plus én pseudoobservation af stationsurets synkronisering, der forankrer den ellers uobserverbare fælles urforskydning. Tilstandsvektoren er [station_pos(3), {sat_pos(3)}×N_sat, station_clk, {sat_clk}×N_sat]. Der er ingen propagering af kraftmodel inde i løseren — satellitterne er faste, adskilte, illustrative punkter på en repræsentativ månebane; det er en bevidst ren tilpasning af et øjebliksbillede. Internt skaleres positioner, og ure estimeres i afstandsækvivalente meter, så normalmatricen forbliver veltilstandet i f64; VLBI-afstandene og afstandene på Månen er middelfjernet omkring den nominelle geometri, så Jacobi-matrixen med differenskvotienter ikke rammes af katastrofal udslettelse. Scenariet lunar-joint-od-clock kører løsningen med og uden VLBI-benene på samme seed/reference og rapporterer begge løsninger plus forbedringsfaktoren for stationens observerbarhed.

Det ærlige hovedresultat: lokal afstandsmåling på Månen fra en polarstation til en håndfuld satellitter, der alle står mod den ene side af himlen, efterlader stationens position svagt observeret langs én retning, så løsningen med kun afstand er dårligt konditioneret, og den genfundne 3D-fejl for stationen er stor (eller løsningen konvergerer ikke). Når VLBI-forsinkelserne for baseline på Jorden lægges til, bliver stationens fulde 3D-position observerbar, og den genfundne stationsfejl falder til meterniveau. Testen vlbi_restores_station_observability hævder, at stationsfejlen med VLBI er mærkbart (≥5×) mindre end fejlen med kun afstand på den samme indlagte reference — at VLBI genskaber den ellers uobserverbare stationsretning er hele pointen med fasen.

Den uafhængige reference er intern konsistens: en indlagt referencetilstand (station ~50 m/akse, satellitter ~30 m/akse, ure ~1e-7 s, med en jitter pr. komponent fra seed) afbildes til syntetiske observable gennem den samme geometrimodel, som løseren inverterer, gaussisk støj fra seed lægges til (illustrative standarder: VLBI σ ≈ 1e-11 s, afstand σ ≈ 0,1 m, ISL σ ≈ 0,1 m; vægte 1/σ²), og estimatoren skal genfinde den indlagte reference inden for støjen ud fra et startgæt på nuller. En Monte Carlo-middel-NEES Δxᵀ(HᵀWH)Δx over seeds (formal_covariance_nees) ligger inden for et løst bånd omkring n_params, en kontrol af kovariansens realisme.

Realisering af lunart referencesystem — tilpasning af datum med 7-parameter Helmert (src/lunar_frame_realise.rs)#

Hvor src/lunar_frame.rs anvender IAU's WGCCRE-orientering af Månens legeme fra 2015 (en fremadrettet model), estimerer (realiserer) dette modul et lunart referencesystem ud fra et netværk af estimerede punktkoordinater knyttet til et datum. Estimationskernen er en klassisk ligedannethedstransformation (Helmert) med 7 parametre — tre translationer, tre rotationer med lille vinkel og én skalaparameter — der afbilder punkter p_i (estimeret referencesystem) til q_i (datumreferencesystem) som q_i = t + (1 + s)·R(θ)·p_i, med R(θ) = rz(θz)·ry(θy)·rx(θx) bygget af crate::precession::{rx, ry, rz, matmul, mat_vec}. De syv parametre [tx, ty, tz, θx, θy, θz, s] estimeres ud fra ≥ 3 ikke-kollineære punktpar med vægtede mindste kvadrater gennem crate::batch_ls::gauss_newton: den fremadrettede model forudsiger hvert q_i ud fra dets p_i og flader alle tre komponenter af alle punkter ud i observationsvektoren, de observerede datumkoordinater danner z, vægtene er 1/σ², og løsningen starter fra x0 = zeros. Rotationsvinkler estimeres i µrad og skala i ppb, så Jacobi-matricen med differenskvotienter forbliver veltilskalet ved størrelsen af koordinater på månens overflade (~1.7e6 m). En lille icrf_orientation_tie sammensætter den realiserede lille rotation gennem IAU's orientering fra legeme til ICRF (transpose(crate::lunar_frame::icrf_to_iau_moon(jd_tdb))) og returnerer det realiserede referencesystems residuale forskydning med lille vinkel om ICRF-akserne — en bevidst simpel ændring af udtryksform for referencesystemet, ikke et uafhængigt estimat af månens pol.

Den uafhængige reference er intern konsistens: en kendt Helmert-transformation (translation ~nogle tiere m, rotation ~µrad, skala ~1e-7) lægges ind i et vidt spredt syntetisk punktnetværk (varierende selenografisk bredde/længde → MCMF, nogle punkter i højde), gaussisk støj fra seed lægges til, og tilpasningen skal genfinde de indlagte parametre. På støjfri data er genfindingen til ~maskinpræcision (translation < 1e-6 m, rotation < 1e-9 rad, skala < 1e-12); med støj på en meter lander de genfundne parametre inden for nogle få × den formelle σ, og RMS-residualet efter tilpasning ligger nær støjniveauet. Scenariet lunar-frame-realisation rapporterer det genfundne datum, genfindingsfejlen pr. parameter i forhold til den indlagte reference, RMS-residualet efter tilpasning og ICRF-orienteringsknytningen for den realiserede rotation.

Servicevolumen for månenavigation — DOP / dækning / tilgængelighed + generaliseret ARAIM-PL på Månen (src/lunar_service.rs)#

Dette modul sammensætter allerede byggede dele til en servicevolumen-analyse for månenavigation: det sweeper et selenografisk bredde-/længdegitter over en tidshorisont mod en illustrativ konstellation i månebane af klassen Moonlight / LCNS fra offentlige kilder (LCNS: Lunar Communications and Navigation Services) og rapporterer DOP / dækning / tilgængelighed plus en generaliseret ARAIM-kurve for beskyttelsesniveau på Månen. De to genbrug er bærende og eksplicitte. DOP-geometrien er den VALIDATED (mod gnss_lib_py) kerne crate::orbit::dop — service_dop er et tyndt filter for elevationsmaske plus den kerne, og en test hævder identiteten (service_dop er lig med et direkte orbit::dop på de samme synlige positioner). Integritet genbruger LunaNet LNIS' (LunaNet Interoperability Specification) maskineri for ARAIM på Månen crate::lunar::lunar_araim (σ_URE ≈ 30 m, P_sat ≈ 1e-4); lunar_protection_level generaliserer det eksisterende beskyttelsesniveau ved sydpolen til et vilkårligt overfladepunkt, og en test hævder, at det reduceres til sydpolstilfældet (ved sydpolen med samme geometri/budget returnerer det nøjagtigt det eksisterende lunar::lunar_araim-resultat til < 1e-9).

Konstellationens parametre er en illustrativ tilnærmelse af ESA's offentlige beskrivelser af systemklassen (≈ 4 satellitter på elliptiske frosne månebaner, der favoriserer dækning af sydpolen — apolun over den sydlige halvkugle; 4 er bibliotekets standard, og den medleverede moonlight-service-volume.toml sætter 8, fordi beskyttelsesniveauet kræver mindst 6 i sigte). De er ikke den rigtige Moonlight/LCNS-efemeride og antyder ingen tilknytning, tilslutning, arv, certificering eller TRL. Sammensætningen (dækning / tilgængelighed / integritet) er MODELLED: et sæt relæer i cirkulær/elliptisk Kepler-bane (ikke en differentielt korrigeret LCNS-/NRHO-efemeride (near-rectilinear halo orbit) 9:2), en Måne med middelrotation (ingen fysisk libration / præcederende pol) og offentliggjorte integritetsparametre fra LunaNet LNIS. Den viser metoden for servicevolumen, ikke et operativt tal for tilgængelighed. Deterministisk (ren geometri; ingen tilfældighed). Scenariet moonlight-service-volume rapporterer dækningsprocenten, kuverterne for antal synlige og PDOP, HPL/VPL-kuverten over volumenet og tilgængeligheden af beskyttelsesniveauet i forhold til alarmgrænsen.

Differentiel PNT på Månen — udslettelse af fællestilstand + residual, der vokser med baseline + DGNSS-beskyttelsesniveauer (src/lunar_dpnt.rs)#

En analogi til DGNSS (differentiel satellitnavigation) / SBAS på Månen: en referencestation af NovaMoon-klassen på et kendt selenografisk sted beregner differentielle korrektioner pr. satellit ud fra en illustrativ konstellation af klassen Moonlight / LCNS fra offentlige kilder, og en roving-bruger, der er forskudt fra den med en baseline, anvender dem, så de fælles fejl i den udsendte efemeride udlignes. Hver satellit i bærer en indlagt fælles 3D-banefejlvektor e_i og en fælles urfejl c_i. Referencestationens pseudoafstandsresidual er korrektionen −e_i · û_ref,i + c_i; brugerens rå fejl er −e_i · û_user,i + c_i; den korrigerede brugerfejl er deres forskel −e_i · (û_user,i − û_ref,i). Urleddet c_i udlignes nøjagtigt (det er identisk i begge observationer), og banedelen går over i projektionen på forskellen mellem de to enhedsvektorer for sigtelinjen, som → 0, når baselinen → 0 (gulvet for rumlig dekorrelation) og vokser ≈ lineært med baselinen. De korrigerede afstandsfejl pr. satellit afbildes gennem brugergeometrien af en lille, afhængighedslet løsning af et øjebliksbillede med vægtede mindste kvadrater ([x, y, z, clock]-tilstand via crate::orbit::invert4; en konstant afstandsbias optages af urets ukendte i stedet for at ødelægge positionsbestemmelsen) og giver brugerens positionsfejl. Brugerens beskyttelsesniveau genbruger maskineriet for SBAS-beskyttelsesniveau fra DO-229E (crate::sbas::sbas_protection_level, K-faktorer for præcisionsindflyvning) med det differentielle residuale σ som hver satellits 1-σ-fejlbudget.

NovaMoon henvises kun til som systemklasse (en offentlig beskrivelse af en referencestation på Månen); konstellationen genbruger den illustrative crate::lunar_service::LunarConstellation fra offentlige kilder. Det er illustrative parametre til at afprøve den differentielle metode, ikke en rigtig efemeride, og de antyder ingen tilknytning, tilslutning, arv, certificering eller TRL. Scenariet lunar-differential-pnt rapporterer brugerens positionsfejl med og uden korrektioner, reduktionsfaktoren, kurven for fejl som funktion af baseline og beskyttelsesniveauet. I standardkonfigurationen er den korrigerede brugerfejl ved en baseline på 50 km ≈ 0,008 m mod ≈ 24 m ukorrigeret (en reduktion på ~3000×) og ≈ 0 ved nul baseline.

Den uafhængige reference er intern konsistens: udslettelsen af fællestilstanden er en nøjagtig algebraisk identitet (med noise = 0 er den korrigerede fejl < 1e-6 m ved nul baseline; urleddet udlignes til maskinpræcision ved enhver baseline), residualet vokser monotont med baselinen, og beskyttelsesniveauet er den samme DO-229E-algoritme, som SBAS-stakken er fastlåst mod. Residualet fra rumlig dekorrelation er en geometrisk model af første orden, ikke en tilpasset dekorrelationsmodel fra rigtig sporing på Månen.

Eksport til interoperabilitet på Månen — CCSDS OEM + KIF afstemt til LunaNet/IOAG med formatkontrol ved rundtur (src/lunar_interop.rs)#

Månens referencesystem, tidsskala og efemeride eksporteres i CCSDS-baserede udvekslingsformer afstemt til LunaNet/IOAG (IOAG: Interagency Operations Advisory Group). Denne fase opfinder ikke et nyt ledningsformat: den genbruger cratens eksisterende CCSDS OEM-udsender (Orbit Ephemeris Message) 2,0 og -fortolker (crate::oem::OemFile::to_oem_string / crate::oem::parse_oem) og Kshana Interchange Format-konvolutten (crate::interchange::Envelope), mærket om til lunar kontekst. export_lunar_oem sætter OEM's REF_FRAME til IAU's WGCCRE-legemereferencesystem for Månen fra 2015 (MOON_ME mean-Earth eller MOON_PA hovedakser), TIME_SYSTEM til månens tidsskala (LTC / TCL / UTC) og CENTER_NAME til MOON, over en illustrativ efemeride af klassen LCNS fra offentlige kilder som eksempel (positioner fra crate::lunar_service::LunarSat::position_mci, hastighed ved central differenskvotient). export_lunar_time_metadata udsender en deskriptor for månetid afstemt til LunaNet/IOAG (skalaens id, sekulær rate i µs/dag fra crate::lunar_time::lunar_rate_breakdown, det offentliggjorte bånd på 56–59 µs/dag, referenceflade), som går rundt gennem serde_json. export_kif_lunar pakker OEM + deskriptor + referencesystemets mærkat ind i den eksisterende KIF-konvolut med ærlighedsmærkatet MODELLED.

Den uafhængige reference er rundtur / feltkontrol. Fordi oem.rs leverer begge retninger, sendes OEM'en en rundtur gennem crate::oem::parse_oem (tilbage til et lige segment, med månens referencesystem/tid og antallet af tilstande bevaret) og kontrolleres uafhængigt af oem_conformance, som verificerer, at hvert krævet CCSDS/LunaNet-headerkeyword er til stede, at REF_FRAME bærer et lunart MOON_*-token, og at TIME_SYSTEM ikke er tom, at indrammingen META_START … META_STOP holder, og at linjerne med position+hastighed er velformede — og returnerer en struktureret bestået-markering plus listen over til stede/manglende felter, så en ødelagt eksport (fx et manglende TIME_SYSTEM) opdages og navngives. Tidsmetadataene går rundt gennem parse_lunar_time_metadata, og KIF-konvolutten går rundt gennem Envelope::parse til lige artefakter med mærkatet MODELLED.

Forudsigelser fastsat på forhånd#

En forudsigelse fastsat på forhånd er et MODELLED resultat, der fastfryses, før der findes data til at bedømme det, og hvor protokollen for bedømmelsen fastlægges samtidig. Den er ikke en validering og tilføjer ingen række i registeret. Hver ligger i docs/predictions/ med sine fastfrosne inddata, sit resultat og deres SHA-256-hashes, og tests/prediction_frozen.rs fejler, hvis en fastfrosset byte ændres; en ændret forudsætning besvares med en ny, dateret forudsigelse ved siden af den gamle, aldrig ved at redigere den.

Register over repræsentativitet og afstand til flyvning i en demonstration (src/representativeness.rs)#

Et simuleringsresultat er kun brugbart som evidens, hvis det på selve siden angiver, hvad det er forankret i, hvad det antager, og hvad der stadig adskiller det fra et flyvesystem. Registeret over repræsentativitet gør det til et førsteklasses, maskinkontrolleret output: en Representativeness-post bærer demonstrationens eksterne Anchor-forankringer, dens modellerede forudsætninger, dens Gap-afstande til flyvning (hver med den fase/aktivitet, der ville lukke den), og det TRL-bånd, den er repræsentativ for. Det er ledsageren pr. resultat til matrixen verification på funktionsniveau.

Den uafhængige reference er et sæt lukkede invarianter, håndhævet af representativeness::tests: en Validated-post skal angive mindst én ExternalDataset-forankring (en simulation kan ikke valideres mod sig selv); en Modelled-post skal angive mindst én afstand til flyvning og kan ikke påstå et repræsentativt TRL-bånd over 4 (modning ud over det kræver hardware-/flyvningsevidens, hvilket er en afstand og ikke et simuleringsoutput); TRL-båndet skal være velformet; og en PartnerOwned-post må ikke hævde noget. Disse invarianter operationaliserer disciplinen "repræsentativitet begrundet + resterende afstande til flyvning tydeligt identificeret".

Samlet evidens for afvejning mellem kvante og klassisk (src/qtrade.rs)#

Ethvert anvendelsesområde for kvante-PNT besvarer det samme spørgsmål på samme måde: fastlæg ét sammenligningsgrundlag (scenarie + seed + motorversion), send en kvantekandidat og en klassisk baseline gennem én neutral kodesti, bedøm dem på fælles kvalitetsmål og rapportér — med et konfidensinterval og et ærligt mærkat for valideret/modelleret — hvor kvante vinder, og hvor det ikke gør. TradeEvidence giver dette svar én enkelt form, så lodretterne for tidssynkronisering, navigation og anomalidetektion alle udsender det samme reproducerbare, ærligt mærkede objekt. Det genimplementerer ingen afvejning: tallene pr. kvalitetsmål kommer fra de eksisterende motorer (quantum_trade, crossover og lodretternes moduler); dette er kontrakten plus indpakningen for reproducerbarhed/repræsentativitet, bygget på registeret over repræsentativitet og verifikationsmærkaterne.

Den uafhængige reference er lukkede identiteter for fordel/vinder plus en tro indpakning af det eksisterende resultat af afvejningen. qtrade::tests: fordelsforholdet har korrekt polaritet (orienteret, så >1 altid betyder, at kvantesiden er bedre, både for holdover, hvor højere er bedre, og for fejlkvalitetsmål, hvor lavere er bedre); et evidensobjekt bygget af et rigtigt quantum_trade::TradeResult gengiver sine fordelsforhold; uærlig evidens afvises (repræsentativitet af typen modelleret uden afstand, eller et kvalitetsmål af typen Validated, hvis afvejningspost ikke bærer nogen ekstern forankring); JSON er deterministisk og bærer felterne for referencesystem/seed/motor/kvalitetsmål/repræsentativitet.

Bibliotek med fejlmodeller for kvanteenheder (src/quantum_devices.rs)#

Ét sted, der udstiller de kvante-PNT-enheder, demonstratoren afvejer — optiske / fangede-ion / kviksølv-ion-ure, klassiske referenceure, koldatom-interferometeret og tidsoverførselsforbindelser — hver som et DeviceCard med sin hovedspecifikation og en repræsentativitetspost. Det meste af enhedsfysikken er genbrugt (urstabiliteter fra holdover::QuantumClockClass og clock_state::ClockClass; koldatom-interferometeret fra quantum_trade/crossover; klassiske optiske/RF-forbindelser fra timetransfer_adv). Den ene virkelig nye model er tidsoverførselsforbindelsen med sammenfiltring / enkeltfotoner, hvis tidsmæssige præcision er begrænset af haglstøj: σ_t ≈ jitter/√(R·τ) i den detekterede koincidensrate R og integration τ, forringet af en straf for mørketællinger √(1 + dark/R) og med gulv i en uafvendelig systematisk fejl.

Den uafhængige reference er de genbrugte, offentliggjorte ur-/CAI-koefficienter plus lukkede identiteter for haglstøj/tab. quantum_devices::tests: den genbrugte rækkefølge af urstabilitet er fornuftig (optisk gitter < kviksølv-ion < CSAC i σ_y(1 s)); præcisionen for sammenfiltring forbedres som 1/√τ (4× integration halverer σ), når den er begrænset af haglstøj; den detekterede koincidensrate falder 10× pr. 10 dB forbindelsestab; mørketællinger forringer præcisionen monotont; det systematiske gulv afgrænser præcisionen nedadtil; hvert enhedskort er en gyldig, modelleret repræsentativitetspost.

Pålidelig kvantetidssynkronisering — kæde fra ende til anden, sikker udbredelse, anomali + afvejning (src/timetransfer_chain.rs)#

Scenariet quantum-time-transfer sammensætter den tidskæde, en kvante-PNT-demonstrator har brug for: et tidsbudget for brugeren fra ende til anden (referenceurets coastfejl og forbindelsens tidspræcision kombineret i kvadratur) for en kvantekæde (optisk gitterur + forbindelse med sammenfiltring/enkeltfotoner) i forhold til en klassisk kæde (CSAC + RF-forbindelse med to veje); et beskyttelsesniveau for tid (TPL, genbrugt fra tpl), der afgrænser den uopdagede tidsfejl; et sikkerhedskvalitetsmål mod forsinkelses-/replay-angreb 1 − P_md ved en angivet falsk-alarmrate (genbrugt fra detection); en sandsynlighed for detektion af uranomali + latens for ændringsdetektion med CUSUM (cumulative sum); og sammenligningen mellem kvante og klassisk som ærlig qtrade::TradeEvidence med en repræsentativitetspost + afstande til flyvning.

Den uafhængige reference er et lukket kvadraturbudget over genbrugte, hver for sig validerede kerner (ADEV mod Stable32/NIST; TPL-grænsen; detection::analytic_pd/analytic_pmd). timetransfer_chain::tests: kvantepræcisionen forbedres med integrationstiden; kvantekæden kan vinde og kan tabe på præcisionsmålet (ærligt — ikke en universel sejr; en meget tabsgivende forbindelse vender resultatet); beskyttelsesniveauet er endeligt og positivt; sikkerhedsmålet ligger i [0.1] og vokser med angrebsforsinkelsen; sandsynligheden for detektion af anomalier er monoton i fejlens størrelse; og afvejningsevidensen er internt ærlig (is_honest()).

GNSS-fri kvantenavigation (src/quantum_nav_od.rs)#

Scenariet quantum-gnss-free-nav sammenligner dødregning under et GNSS-udfald med et kvante-inertialbudget (et accelerometer med koldatom-interferometer, genbrugt fra inertial::quantum_imu/quantum_trade, hvis CAI-gulv for hvid støj er valideret til inden for ~2 størrelsesordener af Freier et al. 2016) i forhold til et klassisk INS af navigationskvalitet. Det rapporterer væksten i positionsfejl over coasten, holdover-tiden til en positionstærskel og afvejningen mellem kvante og klassisk som ærlig qtrade::TradeEvidence. Observerbarheden angives ærligt: uden en ekstern positionsbestemmelse under udfaldet er accelerometerets bias uobserverbar, så positionsfejlen vokser uden grænse (≈ ½·bias·t² plus et led for tilfældig hastighedsgang); en kvantesensor med lavere bias bremser den vækst, men lukker ikke gabet — det gør kun en ekstern positionsbestemmelse.

Den uafhængige reference er de genbrugte inertialbudgetter (QuantumNavBudget/ClassicalInsBudget, som begge implementerer traitet PositionDrift) plus lukkede identiteter for drift. quantum_nav_od::tests: kvantebudgettet slår det klassiske over et langt udfald (lavere fejl, længere holdover); fejlen vokser med udfaldets varighed for begge (observerbarhedsgabet); fordelen afhænger af udfaldet og er ikke en konstant gevinstfaktor (kvantekurven er støjdomineret ved kort coast og biasdomineret ved lang); afvejningsevidensen er internt ærlig.

Fejl- / anomalidetektion for kvante-PNT-systemer (src/quantum_faults.rs)#

Scenariet quantum-anomaly-detect definerer et mærket katalog over kvante-PNT-fejl (urfrekvenssprong, drift, tab af lås; sensorbiastrin, udfald), bedømmer en detektionsstatistik på nominelle mod fejlbehæftede vinduer og rapporterer detektorens diskrimination som en ROC AUC og en mindste detekterbar fejl ved en fast falsk-alarmrate. Vinklen kvante mod klassisk: en mere stabil kvanteurreference sænker monitorens støj σ, så den detekterer mindre fejl — udsendt som ærlig qtrade::TradeEvidence med en repræsentativitetspost.

Den uafhængige reference er en lukket AUC for den gaussiske detektionsstatistik (nominel N(0,σ), fejl N(μ,σ) ⇒ AUC = Φ(μ/(σ√2))), krydskontrolleret mod den eksternt validerede eval_stats::bootstrap_auc_ci (valideret mod scikit-learn) og de analytiske tærskler i detection. quantum_faults::tests: den analytiske AUC stemmer med kendte værdier (0,5 ved μ=0, →1 for stor μ/σ, monoton); det empiriske bootstrap-AUC-konfidensinterval omslutter den lukkede form; kvantemonitoren har højere AUC og en mindre mindste detekterbar fejl; fordelen forsvinder for enorme fejl (begge detekterer perfekt — ikke en universel margin); kataloget har fem mærkede klasser; afvejningen er internt ærlig.

Standarder: formatkontrol — udvekslingsformater, linkbudget og integritet (kontroller mod ekstern uafhængig reference)#

Disse standarder er valideret ved at genfinde de ordrette regneeksempler / referenceværdier, der er offentliggjort i selve standarderne (eller i en uafhængig referenceimplementering), ikke ved Kshanas egen rundtur. At genfinde en standards eget bilagseksempel er den stærkeste tilgængelige formatkontrol for en fortolker af et udvekslingsformat.

GNSS-standarder — status for uafhængig reference og de ærlige resterende afstande:

Tidssynkronisering til net, spektrum, solsystemet, konstellationer, kampagner og LEO-PNT#

De funktioner, der blev tilføjet i linjen 0,28, bedømmes række for række i den genererede VERIFICATION-MATRIX.md; dette afsnit opsummerer, hvilke af dem der har en uafhængig ekstern reference. En række er kun VALIDATED med en uafhængig ekstern reference; alt andet er MODELLED.

Output, der er gengivelser og ikke evidens, har tests, men ingen matrixrække: udvekslingseksporterne (CZML (Cesium Language), KML (Keyhole Markup Language), GeoJSON, STK-efemeride (Systems Tool Kit), SigMF (Signal Metadata Format)), der hver især læses tilbage af en validator skrevet ud fra formatets specifikation (tests/interop_formats.rs, 13 tests; se INTEROP.md); animationerne (tests/animation.rs: byte-identiske genkørsler, nøjagtige antal billeder, velformet SVG (Scalable Vector Graphics), ingen ekstern adresse i HTML-afspilleren (HyperText Markup Language)); og kørselsrapporten (tests/advanced_report.rs, tests/advanced_report_cli.rs: hvert medfølgende scenarie rapporterer uden tomt afsnit eller pladsholderværdi, etiketterne svarer til matrixen, og den optagede kommando gengiver result.json og rapporten byte for byte).

Driftsområde#

Hver pakke afprøves over sit angivne inputområde af tests/scenario_coverage.rs, som kontrollerer, at hvert numerisk output er endeligt (ingen NaN/Inf (NaN: not a number)) og afgrænset. Tabellen viser det afprøvede inputområde pr. pakke, den forventede outputadfærd og den dækkende test.

Rækkerne for flicker-FM og fusionsbias lukker to bestemte realismehuller: støjleddene er slået fra som standard, men påvirker påviseligt outputtet, når de slås til, og det fælles fusionsfilter afhænger ikke af, at bias er nulstillet — det konvergerer også med en realistisk restbias på koldt-atom-niveau.

Kendte begrænsninger#

• Kvante- og klassiske kørsler bruger nu uafhængige RNG-seeds (random-number generator) (klassisk seed = seed + 0x9e3779b97f4a7c15), så deres støjrealiseringer er ukorrelerede — rettet efter gennemgang.
• holdover_s er segmentbevidst: udfaldstidslinjer opdeles i sammenhængende segmenter ved GNSS-genindfangning, og den rapporterede værdi er det værste (korteste) coast på tværs af dem. Den er stadig begrænset af tidsgitterets opløsning (en nedre grænse).
• ISL-tidsoverførslens gensynkronisering modellerer den resterende linkusikkerhed som friskt, middelværdifrit jitter pr. målingstrin plus gen-forankring ved det konfigurerede interval.

Påstande mod virkelighed — hurtig oversigt#

En fjendtlig bedømmers tjekliste. For hvert udtryk, der kan læses som mere, end det er: hvad Kshana gør i dag, og hvor den virkelige version ligger på køreplanen.

Krydskontroller mod artikler om månens PNT (regressionsevidens, ikke matrixrækker)#

Suiten for måne og cislunart rum (funktionerne "Lunar & cislunar" og "Lunar PNT suite" i README) har sine påstande fra offentliggjorte artikler uafhængigt krydskontrolleret i tests/validate_p*.rs, hver mod en reference fra en anden implementering:

• orbitalt sende-/opsamlingsfodaftryk mod scipy.special.j1 (Cephes Bessel J1);
• DOP for overfladefyrenes geometri mod en uafhængig NumPy-løsning med (HᵀH)⁻¹;
• vækst i forudsigelsesfejlen for UT1/EOP-persistens mod en NumPy-genafløsning af de samme ordrette IERS-finals2000A-rækker;
• den plane familie af fjerne retrograde baner mod NASA/JPL's Three-Body Periodic Orbit Database;
• præcisionsbudget for RF-afstandsmåling mod en reference fra første principper.

Fixtures og orakel-generatorscripts ligger under tests/fixtures/{p1_footprint,lunar_service,eop_prediction,rf_ranging_precision,dro_family_jpl,p2_independent_dop}/. De styrker evidensen bag funktioner, der forbliver MODELLED i den maskinkontrollerede matrix (src/verification.rs); de er regressionskontroller og ikke nye VALIDATED matrixrækker, så de ændrer ikke selv antallet i den maskinkontrollerede matrix. Det antal er ikke gentaget her, fordi en håndskrevet kopi af det kommer ud af trit: den aktuelle fordeling står i den genererede overskrift i VERIFICATION-MATRIX.md, som gen_validation_artifacts skriver ud fra verification_matrix(), og som tests/verification_artifacts_doc_sync.rs holder fast.