Glosario

Definiciones en lenguaje llano de los términos usados en Kshana. Cada entrada empieza con un «en pocas palabras» de una línea y luego añade el significado preciso donde ayuda. Las abreviaturas no definidas en una sección están en la tabla de la A a la Z cerca del final, Todas las demás abreviaturas, de la A a la Z.

Navegación y temporización#

PNT: posicionamiento, navegación y temporización. Saber dónde está, hacia dónde va y qué hora es, con precisión. La PNT moderna procede sobre todo de señales de satélite (GNSS, los sistemas globales de navegación por satélite que se definen a continuación); Kshana estudia lo que ocurre con el tiempo y la posición cuando se pierden esas señales.

GNSS: sistema global de navegación por satélite. Las constelaciones de satélites que proporcionan PNT: GPS (el Sistema de Posicionamiento Global, EE. UU. (Estados Unidos de América)), Galileo (UE), GLONASS (el sistema global de navegación por satélite de Rusia), BeiDou (China). Un receptor que ve ≥ 4 satélites puede calcular una solución completa de posición 3D y de hora.

Interrupción / denegación / degradación / inhibición del GNSS. Cuando las señales de los satélites no están disponibles (bloqueadas, inhibidas o fuera de vista). Durante una interrupción, el sistema debe «avanzar por inercia» con sus propios sensores a bordo. Todo el propósito de Kshana es medir lo bien que lo hace.

Holdover. En pocas palabras: cuánto tiempo puede el reloj mantener la hora correcta por sí solo tras perder el GNSS. Un reloj mejor aguanta más antes de que su error cruce el límite permitido.

Navegación por estima. En pocas palabras: estimar dónde está sumando el movimiento medido, sin ninguna referencia exterior. Los errores se acumulan, así que un sensor inercial mejor se desvía más despacio.

Especificación / umbral. El error máximo permitido antes de que la solución cuente como «fuera de especificación», p. ej., «la temporización debe mantenerse dentro de 20 ns» o «la posición dentro de 100 m».

Los sensores que compara Kshana#

Reloj (reloj atómico). Un dispositivo que mantiene la hora contando la oscilación natural de un átomo. Dos ejemplos aquí:

• CSAC: reloj atómico a escala de chip. Un reloj comercial, pequeño y ya desplegado (la referencia «clásica»). Bueno, pero se desvía de forma notable en una interrupción larga.
• Reloj de red óptica (p. ej., de estroncio). Un reloj «cuántico» mucho más estable; lo más avanzado en laboratorio, que aún no ha volado en el espacio.

Acelerómetro. Mide la aceleración (el cambio de movimiento). Integrada dos veces, da la posición, por lo que cualquier error crece rápidamente. El acelerómetro de átomos fríos es la versión cuántica, con una estabilidad a largo plazo mucho mejor; el de grado de navegación es el clásico.

Giroscopio. Mide la rotación. Un pequeño error de rotación inclina la plataforma, lo que filtra la gravedad hacia la dirección horizontal y corrompe la estimación de posición.

IMU: unidad de medida inercial. El propio conjunto de acelerómetro y giroscopio: tres ejes de cada uno, que informa de la fuerza específica y de la velocidad angular. Mide el movimiento; por sí sola no sabe dónde está.

INS: sistema de navegación inercial. Una IMU más la «mecanización» que integra su salida en actitud, velocidad y posición. El INS es lo que avanza por estima durante una interrupción del GNSS, y su exactitud la fijan los procesos de error de la IMU que se enumeran más abajo.

Transferencia de tiempo. Enviar una señal horaria precisa entre dos lugares (p. ej., de satélite a satélite). Los enlaces ópticos son mucho más precisos que los enlaces de RF (radiofrecuencia).

Cómo se modelan los errores (ruido de reloj)#

El error del reloj se construye a partir de «tipos de ruido» estándar, cada uno con una firma conocida:

FM blanca (modulación de frecuencia blanca). En pocas palabras: fluctuación rápida y aleatoria en la frecuencia del reloj. Al promediarla mejora con el tiempo. Parámetro q_wf.

FM de paseo aleatorio. En pocas palabras: la frecuencia del reloj deambula lentamente. Domina en las interrupciones largas. Parámetro q_rw.

FM de parpadeo (ruido 1/f). En pocas palabras: un suelo de ruido persistente por debajo del cual el reloj nunca puede promediar. Es plano a lo largo de los tiempos de promediado. Parámetro flicker_floor.

Envejecimiento / deriva. Un cambio lento y predecible de la frecuencia con el tiempo; como es predecible, el estimador de Kshana lo elimina. Parámetro drift.

VRW: paseo aleatorio de velocidad. El equivalente en el acelerómetro del ruido blanco: impulsos aleatorios en la velocidad que se acumulan hasta formar error de posición. Parámetro q_va.

ARW: paseo aleatorio angular. El equivalente en el giroscopio: impulsos aleatorios en la orientación. Parámetro q_arw.

Cómo se mide la estabilidad#

Desviación de Allan (σ_y(τ)). En pocas palabras: la forma estándar de indicar lo estable que es un reloj durante un tiempo de promediado dado τ. La hoja de datos de un reloj cita, p. ej., σ_y(1 s) = 3×10⁻¹⁰. Kshana valida su modelo de reloj calculando la desviación de Allan de su propia salida y comprobando que coincide con la cifra publicada. (Referencia: Riley, NIST SP 1065, National Institute of Standards and Technology Special Publication 1065.)

PSD: densidad espectral de potencia. Cómo se reparte la potencia de un ruido entre las frecuencias; la forma formal de especificar el ruido blanco, de paseo aleatorio o de parpadeo.

Las cifras de mérito (cómo se puntúa una ejecución)#

Las seis cifras de mérito operativas de PNT que informa Kshana (véase la tabla «Output» del README):

FoM: cifra de mérito. Un número que puntúa un aspecto de una ejecución, informado con su unidad y con indicación de si es validado o modelado. Las seis de abajo son las FoM operativas de Kshana.

• Rendimiento de posicionamiento / temporización: el tamaño del error, como RMS (raíz cuadrática media, el promedio cuadrático) y como percentil 95.
• Autonomía: la duración del holdover (cuánto tiempo se mantiene dentro de especificación sin GNSS).
• Resiliencia: con qué rapidez crece el error una vez perdido el GNSS.
• Disponibilidad: la fracción de la ejecución que tiene una solución dentro de especificación.
• Integridad: ¿puede fiarse de la propia estimación del sistema sobre su error? Kshana informa de la fracción de muestras de la interrupción cuyo error verdadero permanece dentro del límite de protección del filtro.
• Seguridad: robustez frente al spoofing: una puntuación de detectabilidad de spoofing basada en la estabilidad del reloj (desde v0.3.0), con sentido solo cuando se configura un escenario de ataque de spoofing. No es integridad de grado aeronáutico: no calcula ningún nivel de protección horizontal ni vertical (HPL/VPL) y no ejecuta ninguna monitorización autónoma de integridad del receptor (RAIM), avanzada o no. Eso procede de los tipos de escenario independientes de integridad y ARAIM (RAIM avanzado) y se define en «Integridad y aumentación» más abajo. Sujeto a control de exportación.

Términos usados junto con las cifras de mérito:

Spoofing. En pocas palabras: una señal de satélite falsa que miente sobre la posición o la hora. Un spoofer da al receptor una respuesta verosímil pero errónea, lo que es peor que el jamming porque puede que el receptor no lo note.

1-DOF: un grado de libertad. Un solo eje. El error de posición del paquete de escenarios de Kshana es de un solo eje; una respuesta 3-D completa requiere el modelo de tres ejes.

Conjunto de Monte Carlo. Ejecutar el mismo escenario muchas veces con distintas semillas aleatorias e informar de la dispersión de los resultados en lugar de una sola ejecución.

CI: intervalo de confianza. El rango en el que se espera que caiga un estadístico con una probabilidad indicada (por ejemplo, 95 %). En las tablas y las insignias del README, «CI» suele significar integración continua: la ejecución automática de compilación y pruebas en cada cambio; el contexto indica cuál.

Límite de k sigmas. Un límite fijado en k desviaciones típicas de la propia incertidumbre del filtro; la cifra de mérito de integridad cuenta con qué frecuencia el error verdadero permanece dentro de él.

CEP / 2DRMS: error circular probable / el doble de la raíz de la distancia cuadrática media. Dos formas estándar de expresar la exactitud horizontal en 2-D: el CEP es el radio que contiene el 50 % de las soluciones; el 2DRMS es el doble del error horizontal cuadrático medio. La biblioteca puede calcular ambos a partir de una covarianza de posición (src/fom.rs), pero ningún tipo de escenario los informa todavía.

Leer un resultado: los términos de la salida#

Estos son los nombres que encuentra en un archivo de resultados o en el resumen del playground, primero en lenguaje llano.

Holdover (holdover_s). En pocas palabras: cuántos segundos permaneció el sistema dentro de su límite de error tras perder el GNSS. Kshana informa del avance por inercia más corto de todas las interrupciones de la ejecución, medido en la rejilla temporal de la ejecución, de modo que es una cota inferior a la resolución del paso de tiempo. Un holdover igual a la duración de la interrupción significa que el límite nunca se cruzó.

p95 (timing_p95_ns). En pocas palabras: el 95 % del tiempo, el error de temporización fue así de pequeño o menor. Es el percentil 95 del error durante la interrupción. Un valor muy pequeño puede mostrarse como 0.0 en un resumen corto; el archivo JSON (JavaScript Object Notation) de resultados contiene el número con precisión completa.

Integridad (integrity). En pocas palabras: con qué frecuencia fue honesta la propia estimación de error del sistema. Es la fracción de muestras de la interrupción cuyo error verdadero permaneció dentro del límite de k sigmas del filtro (definido más abajo). Un valor cercano a 1 significa que el estimador no subestimó su error. No es un nivel de protección aeronáutico; véase «Integridad y aumentación» más abajo y INTEGRITY.md.

Puntuación de seguridad (security). En pocas palabras: qué probabilidad hay de que se detecte un ataque de spoofing. Es la probabilidad de que se detecte el ataque configurado, uno menos la probabilidad de no detección P_md, derivada de la estabilidad del reloj. Solo significa algo cuando el escenario configura un ataque de spoofing. Sin ataque configurado, el resumen de una línea imprime security n/a (no attack) y el resultado marca la cifra como applicable: false en su bloque figure_tiers; el valor permanece en el documento y significa «no aplicable», no «seguridad cero».

PDOP: dilución de precisión de posición (claves como pdop_min). En pocas palabras: cuánto amplifica la geometría de los satélites el error de medición de distancia hasta convertirlo en error de posición. El error de posición es aproximadamente el PDOP por el error de medición de distancia, así que cuanto menor, mejor. Véase DOP en «Estimación y geometría».

sigma_y (σ_y(τ), la desviación de Allan). En pocas palabras: cuánto oscila la frecuencia de un reloj al promediarla durante un tiempo τ. Una línea de hoja de datos como sigma_y(1 s) = 3e-10 significa que la frecuencia, promediada durante un segundo, varía en torno a 3 partes en 10¹⁰. Menor es un reloj más estable. Véase «Cómo se mide la estabilidad» más arriba.

q_wf: intensidad del ruido de frecuencia blanco. En pocas palabras: la intensidad de la fluctuación rápida y aleatoria en la frecuencia de un reloj. Es el coeficiente de σ_y²(τ) = q_wf / τ para el ruido de frecuencia blanco, de modo que un escenario fija q_wf = sigma_y(1 s)² a partir de la desviación de Allan a un segundo de la hoja de datos. Sus compañeros son q_rw (ruido de frecuencia de paseo aleatorio) y drift (envejecimiento); véase «Cómo se modelan los errores» más arriba.

Términos de temporización en telecomunicaciones#

Las redes de telecomunicaciones distribuyen la hora por redes de paquetes (Precision Time Protocol) desde un reloj de referencia alimentado por GNSS, y el Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU-T) fija límites al error de tiempo que puede añadir cada reloj. Estos términos aparecen en el tipo de escenario telecom-timing; véase TELECOM-TIMING.md.

TE: error de tiempo. En pocas palabras: cuánto se aleja la hora de un reloj de la hora de referencia, en un instante. Positivo o negativo, normalmente en nanosegundos.

max|TE|: error de tiempo absoluto máximo. En pocas palabras: el peor error de tiempo visto durante la medición, sin tener en cuenta su signo. Es el límite principal que fijan la mayoría de las máscaras.

cTE: error de tiempo constante. En pocas palabras: la parte de desfase estable del error de tiempo: el error medio que no cambia durante la medición.

dTE: error de tiempo dinámico. En pocas palabras: la parte oscilante del error de tiempo: lo que queda una vez eliminado el desfase constante. Se juzga con MTIE y TDEV.

MTIE: error máximo de intervalo de tiempo. En pocas palabras: la mayor oscilación del error de tiempo vista dentro de cualquier ventana de una longitud dada. Para cada longitud de ventana, desliza una ventana a lo largo del registro y toma el mayor cambio de pico a pico; una máscara da el mayor valor permitido para cada longitud de ventana.

TDEV: desviación de tiempo. En pocas palabras: la deriva típica (cuadrática media) del error de tiempo para un tiempo de promediado dado, una vez promediada la fluctuación a corto plazo. Es un primo en el dominio del tiempo de la desviación de Allan y, como el MTIE, se comprueba frente a una máscara.

PRTC: reloj de tiempo de referencia primario. El reloj en lo alto de una cadena de temporización de telecomunicaciones, normalmente guiado por GNSS. Sus límites de rendimiento figuran en la Recomendación ITU-T G.8272.

ePRTC: reloj de tiempo de referencia primario mejorado. Un PRTC con un límite de error de tiempo más estricto, respaldado por un reloj atómico local muy estable para poder mantener la hora durante una pérdida larga de GNSS. Recomendación ITU-T G.8272.1.

T-BC: reloj de frontera de telecomunicaciones. Un reloj de red que recibe la hora de aguas arriba y la transmite aguas abajo, añadiendo un pequeño error de tiempo propio. Recomendación ITU-T G.8273.2.

T-TSC: reloj esclavo de tiempo de telecomunicaciones. El reloj al final de la cadena, que recibe la hora y la sirve al equipo que la necesita (por ejemplo, una estación base de radio). También lo cubre la Recomendación ITU-T G.8273.2.

OCXO: oscilador de cristal controlado por horno. Un oscilador de cuarzo mantenido a temperatura constante dentro de un pequeño horno, lo que lo hace mucho más estable que un oscilador de cuarzo ordinario. Un reloj de holdover habitual en equipos de red; envejece (se desvía) de forma notable a lo largo de días.

CSAC: reloj atómico a escala de chip. Un reloj atómico muy pequeño (véase «Los sensores que compara Kshana» más arriba). Más estable que un OCXO en holdovers largos, a mayor coste y consumo.

Niveles de evidencia: VALIDATED, MODELLED, PARTNER#

Cada capacidad de la matriz de verificación comprobada por máquina (VERIFICATION-MATRIX.md) lleva uno de tres niveles.

VALIDATED. En pocas palabras: comprobado frente a la respuesta de otro. La salida de la capacidad se comparó con una referencia independiente externa (datos medidos reales, una biblioteca independiente escrita por otra persona, o valores de referencia publicados) y coincidió dentro de una tolerancia indicada. Una comprobación de integración continua rechaza una fila VALIDATED que no nombre ninguna referencia independiente externa.

MODELLED. En pocas palabras: construido a partir de una física sólida y comprobado en cuanto a coherencia interna, pero aún no comparado con una respuesta externa. Las cifras tienen sentido para comparar y para compromisos de diseño; no son evidencia de que un dispositivo real vaya a comportarse así. MODELLED-RATIONALE.md explica por qué cada una de esas filas es modelada.

PARTNER. En pocas palabras: esta parte pertenece a un socio de hardware o de garantía de producto, y Kshana no afirma nada sobre ella. La fila existe para que la laguna sea visible y no quede en silencio.

Términos de espectro e interferencia#

Estos términos aparecen en el tipo de escenario spectrum; véase SPECTRUM.md.

• BPSK(n): modulación por desplazamiento de fase binaria a n × 1,023 Mchip/s. La modulación de chip rectangular de GPS L1 de adquisición gruesa (C/A) y L2 civil (L2C) (n = 1) y de GPS L5 y Galileo E5a (n = 10). Su espectro es un sinc² con nulos cada n × 1,023 MHz.
• BOC(m, n): portadora con desplazamiento binario. Un código de ensanchamiento a n × 1,023 Mchip/s multiplicado por una subportadora de onda cuadrada a m × 1,023 MHz, que divide el espectro en dos lóbulos a cada lado de la portadora.
• MBOC(6,1,1/11): portadora con desplazamiento binario multiplexada. La densidad espectral de potencia 10/11 × BOC(1.1) + 1/11 × BOC(6.1), acordada para el servicio abierto de Galileo E1 y GPS L1C; Galileo la transmite como BOC compuesta (CBOC).
• CW: onda continua. Una portadora sin modular: un único tono.
• J/S: relación entre inhibidor y señal. La potencia recibida del inhibidor sobre la potencia recibida de la señal, en decibelios.
• SSC: coeficiente de separación espectral. κ = ∫ G_s(f) G_j(f) df sobre la banda del receptor: qué parte del espectro de un interferente de potencia unidad cae donde cae el de la señal. La densidad efectiva de portadora a ruido es [1/(C/N₀) + (J/S)·κ]⁻¹.
• Figura de ruido. Cuánto añade un receptor al ruido térmico, como una razón F en decibelios; la temperatura de ruido del sistema es T_ant + 290 K × (F − 1).
• Cascada (waterfall). Una imagen tiempo-frecuencia de un espectro: la frecuencia en horizontal, el tiempo hacia abajo y el color para la potencia.
• Estimación de Welch. Una densidad espectral de potencia estimada promediando periodogramas con ventana y solapados (Welch 1967).
• SigMF: formato de metadatos de señal. Un formato de grabación abierto: un archivo JSON .sigmf-meta que describe un archivo .sigmf-data en bruto de muestras (aquí complejas cf32_le, ci16_le o ci8).
• IQ: en fase y en cuadratura. Las dos componentes de una muestra compleja en banda base.

Términos de señal LEO-PNT#

Estos términos aparecen en el tipo de escenario leo-signal y en los escenarios multibanda spectrum; véase LEO-SIGNAL.md.

• LEO-PNT: posicionamiento, navegación y temporización en órbita terrestre baja. Señales de navegación difundidas desde satélites situados a entre unos cientos y unos 1200 km de altura: más potentes y de movimiento más rápido que el GNSS de órbita terrestre media.
• RNSS, RDSS, MSS, EESS: Radio Navigation Satellite Service, Radio Determination Satellite Service, Mobile Satellite Service, Earth Exploration-Satellite Service. Asignaciones de servicio de la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) en las que puede situarse una banda.
• Componentes piloto, de datos y de adquisición. Las partes de una señal: un piloto sin datos para medir distancias, un componente de datos que transporta el mensaje de navegación y un componente de adquisición breve y de baja tasa que es fácil de encontrar.
• FDMA: acceso múltiple por división de frecuencia. Componentes o satélites separados por la frecuencia de portadora y no por el código.
• Ancho de banda de Gabor (RMS). β = √(∫ f² G df / ∫ G df) sobre la banda del receptor: la dispersión de la potencia de una señal en frecuencia, que determina con qué finura puede medir distancias.
• DLL: lazo de enganche de retardo. El lazo de seguimiento del código; el espaciado de su correlador early-late y su ancho de banda de ruido fijan el jitter térmico de la medida de distancia.
• EFQPSK: modulación por desplazamiento de fase en cuadratura de Feher mejorada. Una modulación de envolvente constante (Xona Pulsar); aquí se aproxima con un espectro de chips rectangulares.
• OFDM: multiplexación por división de frecuencias ortogonales. Una forma de onda multiportadora (el enlace descendente de Starlink); aquí se dibuja como una banda plana.
• TEC: contenido total de electrones. Electrones por metro cuadrado a lo largo del trayecto; 1 TECU = 10¹⁶ el/m². El retardo ionosférico de primer orden es 40,3·TEC/f² metros.
• EIRP: potencia isótropa radiada equivalente. Potencia de transmisión multiplicada por la ganancia de la antena hacia el receptor.

Integridad y aumentación#

La integridad es la cuestión de la confianza: no «¿qué tamaño tiene mi error?», sino «¿puedo acotarlo y se me avisará cuando se rompa la cota?». Estos son los términos aeronáuticos para ello.

RAIM: monitorización autónoma de la integridad por el receptor. En palabras sencillas: el receptor contrasta los satélites entre sí. Con más satélites que los cuatro que necesita una posición, los sobrantes (los residuos) deberían ser pequeños; un residuo grande significa que un satélite miente, y el receptor puede decirlo sin ayuda de tierra. Implementado en src/raim.rs.

ARAIM: monitorización autónoma avanzada de la integridad por el receptor. La forma moderna, de doble frecuencia y multiconstelación, del RAIM. Recibe un mensaje de apoyo a la integridad que indica el error supuesto y la probabilidad de fallo de cada satélite, y devuelve niveles de protección en lugar de un indicador de aprobado/fallo. Tratamiento completo, con todos los supuestos, en ARAIM_REFERENCE.md.

SISRE: error de distancia de la señal en el espacio. En palabras sencillas: cuánto se desvía la distancia que mide un usuario típico por la órbita y el reloj que difunde un satélite. El error de órbita se divide en partes radial, a lo largo de la traza y transversal, se pondera según cuánto aparece cada una a lo largo de una línea de vista media y luego se combina con el error de reloj (Montenbruck et al. 2018). Para un satélite de órbita terrestre baja, las partes a lo largo de la traza y transversal pesan mucho más que para GPS, porque los usuarios lo ven muy alejado del nadir. Lo usa el tipo de escenario leo-navmsg.

RAC: radial, a lo largo de la traza, transversal. Las tres direcciones en las que se descompone un error de órbita: hacia fuera desde el centro de la Tierra, a lo largo de la dirección de vuelo y perpendicular al plano orbital. El modelo kepler-rac del tipo de escenario leo-navmsg añade un polinomio de corrección en cada una.

SVID: identificador de vehículo espacial. El número que usa un mensaje de navegación para nombrar el satélite que lo envió.

IOD: edición de datos. Un contador que cambia siempre que cambia el contenido del mensaje de navegación de un satélite, de modo que un receptor pueda distinguir un mensaje nuevo de una repetición. (No debe confundirse con una demostración en órbita, también abreviada IOD, como en el Celeste IOD de la ESA.)

TOW: tiempo de la semana. Segundos desde el inicio de la semana GNSS en curso (domingo 00:00).

CRC-24Q: comprobación de redundancia cíclica de 24 bits (polinomio de Qualcomm). La comprobación de detección de errores que llevan RTCM 10403 y los mensajes de Galileo: un resto de 24 bits de los bits del mensaje divididos por el polinomio 0x1864CFB. Un receptor lo recalcula y descarta un mensaje que no coincide.

URE: error de distancia del usuario. En palabras sencillas: cuánto falsean la órbita y el reloj difundidos por un satélite cada distancia a él. También se llama error de señal en el espacio (SISE); es el presupuesto de error por satélite con el que se alimentan ARAIM y RAIM (sigma_ure_m en src/raim.rs).

MHSS: separación de soluciones con hipótesis múltiples. El método que usa ARAIM. Para cada forma en que podría fallar la constelación, forma una solución que excluye los satélites sospechosos y acota cuánto puede alejarse esa subsolución de la de todos los satélites a la vista.

HPL / VPL: nivel de protección horizontal / vertical. En palabras sencillas: el radio dentro del cual el sistema promete que está el error verdadero, con un riesgo de integridad indicado. Es una cota que calcula el algoritmo, no un error medido. Una ejecución está disponible cuando el nivel de protección se mantiene por debajo del límite de alerta que permite la operación (VAL, el límite de alerta vertical; HAL, el horizontal).

SBAS: sistema de aumentación basado en satélites. Una red terrestre que vigila el GNSS, calcula correcciones y cotas de integridad y las difunde desde satélites geoestacionarios. WAAS (Wide Area Augmentation System) es el estadounidense; EGNOS (el Servicio Europeo de Navegación por Complemento Geoestacionario) es el equivalente europeo. Kshana calcula niveles de protección en la forma de mínimos cuadrados ponderados de DO-229E (DO-229E es la norma de rendimiento operativo mínimo de la RTCA para receptores SBAS; la RTCA era antes la Radio Technical Commission for Aeronautics) (src/sbas.rs).

Estimación y geometría#

Estimador. El algoritmo que predice la posición y la hora verdaderas durante una interrupción a partir del modelo del sensor. Kshana tiene un predictor analítico de holdover y un filtro de Kalman.

Filtro de Kalman. En palabras sencillas: un algoritmo que sigue una magnitud y también sigue cuán incierta es. Kshana usa su cota de incertidumbre para calcular la Integridad.

EKF: filtro de Kalman extendido. Un filtro de Kalman para un problema no lineal: linealiza el modelo alrededor de la estimación actual en cada paso. La opción estándar para acoplar el GNSS a un INS.

UKF: filtro de Kalman unscented. El mismo trabajo sin linealizar: hace pasar un pequeño conjunto de puntos de muestra elegidos de forma determinista por el modelo no lineal verdadero y reconstruye la media y la covarianza a partir de dónde caen. Se comporta mejor cuando la no linealidad es fuerte, que es por lo que la determinación de órbita lo usa.

DOP: dilución de la precisión. En palabras sencillas: cuánto amplifica la geometría de los satélites el error de medida de distancia hasta convertirlo en error de posición o de tiempo. Error de posición ≈ PDOP × error de medida de distancia, de modo que un número bajo es buena geometría. La familia: GDOP (geométrico: posición y tiempo juntos), PDOP (posición), HDOP (horizontal), VDOP (vertical), TDOP (tiempo).

Constelación Walker. Una forma estándar de describir una constelación de satélites por su número de planos orbitales y de satélites por plano (GPS es aproximadamente una capa Walker 24/6).

Máscara de elevación. El ángulo mínimo sobre el horizonte local a partir del cual se considera utilizable un satélite; las señales demasiado bajas se excluyen.

Ocultación. Cuando la Tierra bloquea físicamente la línea de vista a un satélite.

Perfil de horizonte (máscara del horizonte). En palabras sencillas: el contorno de edificios, grúas o colinas contra el cielo, como una elevación para cada acimut. Un satélite cuenta como a la vista solo por encima de max(elevation mask, skyline) en su acimut, y uno por encima de la máscara pero detrás del perfil de horizonte está «enmascarado por el perfil de horizonte». Kshana construye uno a partir de una tabla, un cañón urbano, sectores y terreno (su máximo punto a punto) o un preajuste REPRESENTATIVE; solo línea de vista, sin reflexión ni difracción (SKYLINE.md).

Geometría del cielo. Qué satélites ve un emplazamiento bajo un perfil de horizonte y qué efecto tiene eso en la solución: los factores DOP, la covarianza este-norte-arriba de la posición por mínimos cuadrados y su elipse de error, la región horizontal que contiene la proporción indicada de las posiciones (95 % por defecto) para errores de distancia gaussianos independientes e iguales. Geometría MODELLED bajo un modelo de error indicado, no el error real de un receptor (SKYLINE.md).

CTI: integridad de temporización compuesta. Niveles de protección para el tiempo y no para la posición, calculados a lo largo de un traspaso entre distintas fuentes de tiempo (por ejemplo, de un reloj verificado por satélite (con RAIM disponible) a uno en marcha libre en holdover), de modo que la cota siga siendo válida durante la transición (src/integrity/mod.rs).

TIB: benchmark de integridad de temporización. Una vara de medir para los monitores de temporización de otros: inyecta un menú de fallos y comprueba si el nivel de protección indicado por el monitor acotó realmente su error. No hace ninguna afirmación propia de exactitud, de modo que no puede exagerarla (src/benchmark/mod.rs).

Órbitas y cislunar#

CR3BP: problema circular restringido de tres cuerpos. El sistema Tierra–Luna tratado como dos cuerpos en órbitas circulares alrededor de su centro de masas común, más una nave demasiado ligera para ejercer atracción. Cerca de la Luna, una elipse kepleriana de dos cuerpos es sencillamente la forma equivocada; el CR3BP es la dinámica más barata que es correcta (src/cr3bp.rs).

NRHO: órbita halo casi rectilínea. Una órbita periódica del CR3BP que pasa cerca de un polo lunar y muy lejos del otro, de modo que vista de punta es casi una línea recta, de ahí «casi rectilínea». Es la órbita elegida para el Gateway lunar y mantiene una línea de vista casi continua con la Tierra.

DRO: órbita retrógrada distante. Otra familia del CR3BP: una órbita grande y estable que rodea la Luna hacia atrás vista en el sistema giratorio.

EOP: parámetros de orientación de la Tierra. El bamboleo y el giro medidos, ligeramente irregulares, de la Tierra (movimiento polar, UT1 (Tiempo Universal 1, tiempo de rotación terrestre)−UTC, es decir, tiempo de rotación terrestre menos Tiempo Universal Coordinado, y duración del día) que se necesitan para convertir una posición fija a la Tierra en una inercial con mejor precisión que metros. Los publica el IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service); Kshana lee su archivo finals2000A mediante --eop.

Normas, formatos y organizaciones#

Las abreviaturas que usan el README y las páginas de los paquetes para normas, formatos de archivo, escalas de tiempo, marcos y los organismos que hay detrás. Cada una se escribe también desarrollada en su primer uso en esas páginas.

Órbitas, marcos y tiempo

• SGP4 / SDP4: Simplified General Perturbations 4 / Simplified Deep-space Perturbations 4. Los propagadores analíticos estándar para órbitas de satélites publicadas.
• TLE: conjunto de elementos de dos líneas. El formato público de órbitas que lee SGP4.
• LEO / MEO / GTO / IGSO: órbita terrestre baja / órbita terrestre media / órbita de transferencia geoestacionaria / órbita geosíncrona inclinada. Regímenes orbitales; la mayoría de los satélites GNSS vuelan en MEO.
• LMO: órbita marciana baja.
• ECI / ECEF: inercial centrado en la Tierra / centrado en la Tierra y fijo a la Tierra. Un marco que no gira con la Tierra y otro que sí.
• TEME: ecuador verdadero, equinoccio medio. El marco en el que sale SGP4.
• GCRS / ITRS / ITRF: Geocentric Celestial Reference System / International Terrestrial Reference System / su realización, el International Terrestrial Reference Frame. Los marcos inercial y fijo a la Tierra modernos.
• CIO: origen intermedio celeste. El punto de referencia de la cadena moderna de rotación terrestre sin equinoccio.
• LVLH: vertical local, horizontal local. Un marco que se mueve con la nave.
• WGS-84: World Geodetic System 1984. El elipsoide terrestre que usa GPS.
• UTC / TAI / TT / UT1 / TDB: Tiempo Universal Coordinado / Tiempo Atómico Internacional / Tiempo Terrestre / Tiempo Universal 1 (tiempo de rotación terrestre) / Tiempo Dinámico Baricéntrico.
• LTC / TCL: tiempo coordenado lunar (Temps-Coordonnée Lunaire). La escala de tiempo propuesta para la Luna.
• OD: determinación de órbita. Recuperar una órbita a partir de medidas de seguimiento.
• CR3BP, NRHO y DRO se definen más arriba en «Órbitas y cislunar».

Formatos de archivo y mensajes

• SP3: Standard Product 3. El formato de archivo de órbitas precisas del International GNSS Service (IGS), en las versiones c y d.
• RINEX: Receiver Independent Exchange Format. El formato de archivo estándar para observaciones GNSS y efemérides difundidas.
• IONEX: IONosphere map EXchange format.
• OEM / OMM / TDM: Orbit Ephemeris Message / Orbit Mean-elements Message / Tracking Data Message. Mensajes estándar de órbitas y datos de seguimiento del Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS).
• TOML: Tom's Obvious, Minimal Language. El formato de texto plano de los escenarios de Kshana.
• KIF: Kshana Interchange Format. La envoltura de resultados versionada y autodescriptiva de Kshana.

Normas

• DO-229E / DO-316. Normas de rendimiento operativo mínimo de la RTCA para receptores SBAS y para equipos aerotransportados GPS con aumentación basada en la aeronave.
• IS-GPS-200 / IS-GPS-705. Las especificaciones de interfaz de GPS (la segunda cubre la señal L5).
• NIST SP 1065. El Handbook of Frequency Stability Analysis del National Institute of Standards and Technology.
• TRL: nivel de madurez tecnológica. Una escala de 1 a 9 de madurez del hardware.

Organizaciones

• ESA / ESOC / ESTRACK: la Agencia Espacial Europea, su Centro Europeo de Operaciones Espaciales y su red europea de seguimiento espacial.
• NASA / JPL / NAIF / DSN: la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de EE. UU., su Laboratorio de Propulsión a Chorro, su Navigation and Ancillary Information Facility (que publica el conjunto de herramientas SPICE: Spacecraft, Planet, Instrument, C-matrix, Events) y su Deep Space Network.
• IGS: el International GNSS Service. IERS: el International Earth Rotation and Reference Systems Service. IAU: la Unión Astronómica Internacional (cuya biblioteca SOFA, Standards of Fundamental Astronomy, y su portado abierto ERFA, Essential Routines for Fundamental Astronomy, son las referencias de marcos de Kshana).
• CCSDS: el Consultative Committee for Space Data Systems. AIAA: el American Institute of Aeronautics and Astronautics. RTCA: antes la Radio Technical Commission for Aeronautics.

Software y cadena de suministro

• CLI: interfaz de línea de comandos. MCP: Model Context Protocol, el protocolo que habla el servidor de agentes de Kshana. IDE: entorno de desarrollo integrado.
• SBOM: lista de materiales de software. SLSA: Supply-chain Levels for Software Artifacts, el marco de procedencia de compilación bajo el que se atestiguan las versiones de Kshana.

Todas las demás abreviaturas, de la A a la Z#

Todas las abreviaturas usadas en la documentación del repositorio (docs/ y los cuatro README) que no define ninguna sección anterior, más algunas que sí define una, repetidas para su consulta. Cada página también desarrolla sus abreviaturas en el primer uso; esta tabla es el único lugar donde consultarlas todas. Algunas entradas son identificadores o nombres y no abreviaturas, y lo indican.

Reproducibilidad y licencias#

Reproducible (determinista). La misma entrada siempre da una salida idéntica bit a bit — scenario + seed + version → identical result. Sin aleatoriedad oculta.

Semilla. El número que inicializa el generador aleatorio (determinista), de modo que las ejecuciones sean repetibles.

Open core. El modelo de negocio: el motor es libre y de código abierto (AGPL-3.0, la GNU Affero General Public License definida más abajo; con licencia dual comercial); el negocio que lo sostiene es el soporte, la integración, las licencias comerciales y los complementos propietarios, no las cuotas por puesto sobre el motor abierto.

AGPL-3.0. La GNU Affero General Public License v3, una licencia de código abierto con copyleft fuerte, aprobada por la OSI (Open Source Initiative). Como la GPL (GNU General Public License), pero con una cláusula adicional (§13) que abarca el software ofrecido a usuarios a través de una red: una versión modificada a la que se accede por una red debe ofrecer a esos usuarios su código fuente correspondiente. La licencia abierta de Kshana.

Licencia dual. Ofrecer el mismo código bajo dos licencias para que los usuarios elijan: aquí, la AGPL-3.0 (abierta, con copyleft) o una licencia comercial de Ashforde OÜ (una sociedad privada de responsabilidad limitada estonia; OÜ = osaühing) para usos propietarios o cerrados a los que la AGPL no se adapta. Véase LICENSING.md.

También se usa en kshana.dev

Abreviaturas que usa el sitio web y que no están en el glosario del repositorio de arriba.

GPS

Global Positioning System

C/N₀

densidad de portadora a ruido, en dB-Hz

L-band

la banda de radio de 1 a 2 GHz que usa GNSS

C/A

código de adquisición gruesa de GPS L1

AFS

señal directa aumentada (lunar)

MEMS

sistemas microelectromecánicos

UAS

sistema de aeronave no tripulada

PL · AL

nivel de protección · límite de alerta

APV-I

aproximación con guiado vertical, nivel I

LEO · GEO

órbita terrestre baja · órbita geoestacionaria

OEM · OMM · TDM

mensajes CCSDS de efemérides de órbita, elementos medios de órbita y datos de seguimiento

IGRF

International Geomagnetic Reference Field

DSN

Deep Space Network

VLBI

interferometría de línea de base muy larga

LLR

telemetría láser lunar

TCXO · OCXO

oscilador de cristal con compensación de temperatura · con control de horno

RAFS

patrón atómico de frecuencia de rubidio

PHM

máser de hidrógeno pasivo

USO · DSAC

oscilador ultraestable · reloj atómico de espacio profundo

MTIE · TDEV

error máximo de intervalo de tiempo · desviación de tiempo

PRTC · ePRTC

reloj de tiempo de referencia primario · PRTC mejorado

ADEV · σy(τ)

desviación de Allan con tiempo de promediado τ

ITU-T

Unión Internacional de Telecomunicaciones, Sector de Normalización de las Telecomunicaciones

NIS · NEES

innovación normalizada al cuadrado · error de estimación normalizado al cuadrado

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers

WASM

WebAssembly

JSON · CSV · SVG

JavaScript Object Notation · valores separados por comas · Scalable Vector Graphics

CLI · API · IDE

interfaz de línea de comandos · interfaz de programación de aplicaciones · entorno de desarrollo integrado

SBOM · SLSA

lista de materiales de software · Supply-chain Levels for Software Artifacts

NDA

acuerdo de confidencialidad

DOI

Digital Object Identifier

cascada de C/N₀

un gráfico de la densidad de portadora a ruido por satélite a lo largo del tiempo

HPL · VPL

nivel de protección horizontal · vertical

LROC

Lunar Reconnaissance Orbiter Camera