leo-pvt (Szenarioart)

Szenarioart der Engine v0.40.0, Familie Low-Earth-orbit navigation. Hinweis (beratend): Analyseausgabe eines Forschungs- und Engineering-Werkzeugs, keine typzugelassene Navigationsausrüstung und kein Safety-of-Life-Dienst. Jede Bezeichnung hier stammt von der Engine oder der Verifikationsmatrix; eine Szenarioart ist MODELLED, sofern die Matrix nichts anderes sagt (wie eine Bezeichnung erworben wird: der Abschnitt Evidence der README).

Was es tut#

Fusionierte Positionierung, Navigation und Zeitgebung (PNT) aus dem mittleren Erdorbit (MEO) und dem niedrigen Erdorbit (LEO) über BELIEBIGE Konstellationen: Jedes [[system]] ist eine GNSS-Voreinstellung der Szenarioart constellation-design, eine LEO-Voreinstellung (xona-pulsar, iridium-stl, starlink-sop, centispace, generic-c-band, das Ephemeridenmodell atomic-zero-clock oder eine andere Voreinstellungsdatei, jeweils in einer eigenen Datei mit ihren als PUBLIC, WORKSHOP oder DERIVED markierten Quellen), Walker-Schalen oder explizite Elementsätze, mit einem Träger, einer Chiprate, einer Hüllkurve der Träger-Rausch-Dichte (C/N0) von der Elevationsmaske bis zum Zenit, einem Signal-in-Space-Entfernungsfehler (SISRE), einem Doppler-Sigma und einem Uhrenmodell (die eigene Empfängeruhr, sodass der Inter-System-Bias geschätzt wird, oder ein bekannter ausgesendeter Versatz). Vier Modi. DOPPLER: Batch-Gauss-Newton-Positionierung aus der Entfernungsrate mit analytischen Partiellen, Uhrendrift und optionalen Geschwindigkeitszuständen und einer optionalen Höhenbedingung, mit einem oder mehreren Satelliten, der Fehler gegen die Fensterlänge, die Hüllkurve von Doppler, Dopplerrate und Ruck jedes LEO-Systems und die Genauigkeit in und quer zur Flugrichtung bei einem einzelnen Überflug gegen den Querversatz (der Querfehler wächst unbegrenzt, wenn der Überflug über den Zenit geht; ein einzelner Überflug hat außerdem eine Spiegellösung über der Bodenspur). Ein reines Doppler-Gelegenheitssignal (starlink-sop) läuft hier. GEMEINSAM: Pseudorange-Fixes je Epoche nach gewichteten kleinsten Quadraten aus GNSS allein, LEO allein und beiden, Sigmas je Messung aus einem Thermalrauschmodell der Delay-Lock-Loop bei C/N0 plus dem SISRE (oder einem festen Sigma, sodass ein Signalmodell sie speisen kann), die geschätzten Inter-System-Biases und PDOP/HDOP/VDOP gegen die Zahl der hinzugefügten LEO-Satelliten. POLAR: sichtbare Satelliten und DOP gegen die Breite für GNSS, LEO und beide. ZEITGEBUNG: Zeitübertragung auf die koordinierte Weltzeit (UTC) von LEO-Satelliten an bekannter Position mit einem Uhrenfilter mit zwei Zuständen, dessen Prozessrauschen aus den Oszillatorklassen der Engine stammt, gegen C/N0 und den Oszillator, und der Ausdruck von IS-GPS-200 für Systemzeit zu UTC; mit [timing] trace = true gibt jede Zeile außerdem ihren Zeitfehler und ihr vorhergesagtes Sigma in jeder Epoche an. VALIDATED: der größte Doppler eines Überflugs vom Zenit bis zum Horizont gegen die veröffentlichten Zahlen von Iridium (bis zu 36 kHz) und Xona Pulsar X1 (32 bis 34 kHz). MODELLED: alles andere; der DOP wird gegen einen von Hand abgeleiteten Fall geprüft, die Fixes gegen ihre Kovarianz und das Dopplermodell gegen die Identität der Entfernungsbeschleunigung.

Ein Lauf von scenarios/leo-pvt-fjord-skyline.toml fasst sich so zusammen: LEO PVT (joint) at 61,10, 6,60 over 1800 s GPS gnss 24 sats at 20182 km, 1575,42 MHz Galileo gnss 24 sats at 23222 km, 1575,42 MHz Pulsar X5 leo 258 sats at 1080 km, 1190,52 MHz LEO ranging satellite in view on 100,0% of epochs GNSS only availability 1,000, median PDOP 1,48, RMS 3D error 1,29 m LEO only availability 1,000, median PDOP 2,33, RMS 3D error 0,69 m fused availability 1,000, median PDOP 1,14, RMS 3D error 0,63 m

Eingaben#

Aus dem Schema (kshana kinds --json):

• Pflichtfelder: keine
• Optionale Felder: mode, seed, duration_s, step_s, user, dll, doppler, joint, polar, timing, system, skyline

Das Beispiel scenarios/leo-pvt-fjord-skyline.toml setzt unter anderem:

Ausführen#

kshana scenarios/leo-pvt-fjord-skyline.toml

7 mitgelieferte Szenarien verwenden diese Szenarioart; die übrigen stehen in scenarios/.

Was es liefert#

Die skalaren Ergebnisse dieses Laufs, mit den Einheiten, die die Engine angibt:

Ergebnisbezeichnung (der Engine): MODELLED gemeinsame Pseudorange-Positionierung nach gewichteten kleinsten Quadraten mit einer Uhr je System oder einem bekannten Versatz; Rauschen aus dem Delay-Lock-Loop-Modell an der C/N0-Hüllkurve plus dem Signal-in-Space-Entfernungsfehler

Nachweise#

MODELLED 3 · VALIDATED 2: die Zeilen der Verifikationsmatrix, die diese Szenarioart nennen.

• VALIDATED Exakte Entfernungsrate eines Satelliten, dessen erdfeste Position und Geschwindigkeit aus einer Zweikörperbahn mit der säkularen J2-Drift und der Erdrotation stammen (leo_fusion::geom::EarthOrbit::state, die Geschwindigkeit ist die exakte zeitliche Ableitung der Position), Tests: leo_doppler_reference.rs.
• MODELLED Batch-Gauss-Newton-Positionierung aus der Entfernungsrate mit analytischen Partiellen (d rho_dot / d r = -(I - u u^T)(v_s - v_u)/rho, d/dv = -u, d/d drift = 1), eine konstante Nutzergeschwindigkeit als Option, eine Höhen-Pseudomessung für einen Oberflächennutzer, gedämpft s Tests: leo_fusion_scenarios.rs.
• MODELLED Gauss-Newton-Fixes nach gewichteten kleinsten Quadraten über eine beliebige Mischung von Systemen, eine Empfängeruhr je System (der Inter-System-Bias wird mit der Position geschätzt) oder ein bekannter ausgesendeter Versatz auf der Referenzzeitskala; Sigmas je Messung geliefert von Tests: leo_fusion_scenarios.rs.
• MODELLED Uhrenmessungen von jedem sichtbaren LEO-Satelliten an einer bekannten Position, kombiniert durch inverse Varianz aus dem Pseudorange-Rauschmodell, gefiltert durch ein Kalman-Filter mit zwei Zuständen (Phase, Frequenz), dessen Prozessrauschen das der Oszillatorklasse ist w Tests: leo_fusion_scenarios.rs.
• und 1 weitere in der Matrix.

Die Zeilen, die der Lauf selbst ausgeübt hat, mit der unabhängigen Referenz, die die Matrix jeder gibt (die öffentlichen Quellen sind dort genannt):

• MODELLED Deterministisch, szenario-gehasht, SBOM- und plattformübergreifende Golden-Gates. Unabhängige Referenz (ExternalDataset): SBOM-Übereinstimmung mit dem offiziellen CycloneDX-1,5-JSON-Schema (+ gültige SPDX-Kennungen) — ein externer veröffentlichter Standard, null Validierungsfehler über den gesamten Abhängigkeitsgraphen; der Teil FoM-Determinismus / Byte-Reproduzierbarkeit bleibt eine festgelegte Selbstkonsistenzprüfung, daher bleibt die Zeile MODELLED
• MODELLED Gauss-Newton-Fixes nach gewichteten kleinsten Quadraten über eine beliebige Mischung von Systemen, eine Empfängeruhr je System (der Inter-System-Bias wird mit der Position geschätzt) oder ein bekannter. Orakel (InternalConsistency): Ein von Hand abgeleiteter DOP mit vier Satelliten (ein Satellit im Zenit und drei am Horizont im Abstand von 120 deg, deren Normalmatrix sich von Hand invertieren lässt), die strukturelle Identität, dass ein System mit eigener Uhr und einem Satelliten keine Geometrie hinzufügt, rauschfreie Wiedergewinnung von Position, Uhr und Bias sowie mit Seed erzeugte Fehler gegen die Kovarianz. Nur interne Prüfungen; nicht mit der Ausgabe eines Empfängers verglichen. 0,30 externer Vergleich, ein Befund
• MODELLED Systemunabhängige Eingaben: Jedes System ist Walker-Schalen, explizite Elemente oder eine GNSS-Voreinstellung, ein Signal (Träger, Chiprate, Bandbreite, Empfangsleistung oder C/N0-Bereich. Orakel (InternalConsistency): Übertragung der zitierten öffentlichen Werte, auf Struktur geprüft (jede öffentliche Quelle hat eine URL, Walker-Muster teilen sich gleichmäßig, das C/N0 aus der Empfangsleistung über kT bei 290 K), nicht gegen eine externe unabhängige Referenz. Repräsentative Werte sind in jeder Voreinstellung benannt und illustrativ

Einschränkungen#

Was der eigene Bericht des Laufs als nicht modelliert oder nicht validiert nennt:

• MODELLED gemeinsame gewichtete Positionsbestimmung nach der Methode der kleinsten Quadrate aus Pseudoentfernungen mit einer Uhr je System oder einem bekannten Versatz; Rauschen aus dem Delay-Lock-Loop-Modell an der C/N0-Hüllkurve plus dem Entfernungsfehler des Signals im Raum (Ergebnis label)
• MODELLED: alles Übrige; der DOP wird gegen einen von Hand abgeleiteten Fall geprüft, die Lösungen gegen ihre Kovarianz und das Doppler-Modell gegen die Identität der Entfernungsbeschleunigung. (Katalog der Arten (kshana kinds --json))
• Das Skyline-Preset ist REPRESENTATIVE (Herkunft in docs/SKYLINE.md und kshana skyline --preset fjord): Es hat die Größenordnung von Breite und Relief der tiefen westnorwegischen Fjorde, ist aber keine Vermessung eines bestimmten Fjords. Nur Sichtlinie: keine Beugung, Reflexion oder Nicht-Sichtlinien-Empfang. Entfernen Sie den Abschnitt [skyline], um mit offenem Himmel zu vergleichen. MODELLED. (Kommentar der Szenariodatei, Zeilen 15 bis 18)
• Reproduzierbarkeit und Software-Assurance ist MODELLED, nicht validiert: Eine Teilbehauptung ist extern geprüft, aber die gesamte Fähigkeit setzt sich aus modellierten Teilen zusammen, daher bleibt die Fähigkeit modelliert. (Verifikationsmatrix (docs/MODELLED-RATIONALE.md))
• Die gemeinsame Pseudoentfernungs-Positionsbestimmung aus GNSS und LEO mit Zwischensystem-Biases und Fehlermodellen je Signal ist MODELLED, nicht validiert: Sie wird gegen ihre eigene geschlossene bzw. analytische Identität geprüft – das findet Übertragungs- und Koeffizientenfehler, ist aber keine externe unabhängige Referenz. (Verifikationsmatrix (docs/MODELLED-RATIONALE.md))
• Benannte LEO-PNT-Systeme als optionale Datenvorgaben, jeweils mit ihrer Quelle, sind MODELLED, nicht validiert: Sie werden gegen ihre eigene geschlossene bzw. analytische Identität geprüft – das findet Übertragungs- und Koeffizientenfehler, ist aber keine externe unabhängige Referenz. (Verifikationsmatrix (docs/MODELLED-RATIONALE.md))

Siehe auch#

• Familienseite: Low-Earth-orbit navigation
• Alle Arten: KINDS.md
• Themenseite: LEO-PNT-FUSION.md
• Themenseite: LEO-PNT.md