Procedencia: cada parámetro es trazable hasta una fuente publicada
La disciplina central de honestidad de Kshana es que cada parámetro de sensor, cada modelo físico y cada conjunto de datos de validación es trazable hasta una fuente publicada: una hoja de datos, un artículo revisado por pares, un ICD (documento de control de interfaz) de señal en el espacio o una norma. Este documento reúne esas cadenas de procedencia en una única tabla de referencia citable.
La procedencia no es solo documentación: cada tabla de sensor de un escenario (por ejemplo [clock_quantum] y [clock_classical]) lleva una cadena provenance (ModelSpec en src/types.rs; with_provenance en src/inertial/imu_errors.rs para el modelo de errores de la unidad de medida inercial (IMU)) que pasa al JSON del resultado (JavaScript Object Notation) como quantum.spec.provenance y classical.spec.provenance, de modo que cada ejecución lleva sus propias citas de parámetros. El bloque units del resultado también etiqueta cada campo numérico con una clase de procedencia (input, computed, closed-form, internal-consistency, …). Las tablas siguientes son el índice consolidado y legible de esas cadenas, además de la procedencia algorítmica y de validación tomada de los comentarios del código fuente.
La madurez se etiqueta con honestidad en todo el documento: calificado para vuelo (ha volado), laboratorio en tierra / cohete sonda (demostrado, no volado) o objetivo espacial sobre hardware de tierra (una cifra aspiracional para hardware que no ha volado; en particular, toda cifra de reloj de red óptica de estroncio). Véase VALIDATION.md para las etiquetas validated / modelled / not modeled de cada cifra y QUANTUM-MODELS.md para el análisis de madurez entre laboratorio en tierra y vuelo.
1. Parámetros de reloj y de referencia de frecuencia#
| Sensor | Cifra clave | Fuente | Madurez |
|---|---|---|---|
| Microchip (Microsemi) SA.45s / SA65 CSAC (reloj atómico a escala de chip) | σ_y(1 s) = 3,0×10⁻¹⁰ | Hoja de datos del fabricante | calificado para vuelo (pieza comercial desplegada) |
| Reloj de red óptica de estroncio (objetivo espacial) | σ_y(1 s) = 1×10⁻¹⁵ | Origlia, Schiller, Bongs et al., arXiv:1503,08457 | objetivo espacial sobre hardware de tierra: ningún reloj óptico de Sr ha volado |
| Reloj de red óptica de estroncio (récord de laboratorio) | σ_y(1 s) = 4,8×10⁻¹⁷ | Oelker et al., Nature Photonics (2019) | solo laboratorio en tierra |
| ACES/PHARAO (Atomic Clock Ensemble in Space / Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite; benchmark de la ISS (Estación Espacial Internacional)) | del orden de 1×10⁻¹⁶ tras varios días de integración | ACES/PHARAO de la ESA (Agencia Espacial Europea), operativo en la ISS desde abril de 2025 (citar los resultados publicados por la ESA) | calificado para vuelo (microondas/máser, no óptico) |
El coeficiente de ruido blanco de frecuencia de Allan que usa el modelo de holdover es q_wf = σ_y(1 s)²; la modulación de frecuencia de flicker (flicker FM) y el envejecimiento se modelan solo cuando se fija explícitamente un flicker_floor (véase VALIDATION.md); en caso contrario, no se modelan.
2. Parámetros de sensores inerciales#
| Sensor | Cifras clave | Fuente | Madurez |
|---|---|---|---|
| Tríada de acelerómetros cuánticos híbridos de Exail | estabilidad del sesgo 6×10⁻⁸ g = 5,88×10⁻⁷ m/s² (24 h); ruido 22 µg/√Hz = 2,16×10⁻⁴ (m/s²)/√Hz | Templier et al., Science Advances (2022), arXiv:2209,13209 | ground-lab |
| Acelerómetro de cuarzo de grado de navegación Honeywell QA-2000 | estabilidad del sesgo ~160 µg = 1,57×10⁻³ m/s²; ruido ~20 µg/√Hz; inestabilidad del sesgo ~1 µg | Fabricante / Groves AESS (Aerospace and Electronic Systems Society) Tutorial | flight-qualified |
| Modelo de errores de la IMU (factor de escala, desalineación, sensibilidad a g, cuantización, rampa de velocidad) | cinco categorías sistemáticas | IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Std 952-1997 §A.2; Groves 2013 §4,3, Tabla 4,1 | modelo |
| Mecanización strapdown (NED, norte-este-abajo; coning/sculling) | actitud en cuaternios §2,2, §5,5; mecanización NED §5,4; gravedad §2,4 | Groves, Principles of GNSS (global navigation satellite system), Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems, 2.ª ed. | modelo |
3. Parámetros de transferencia de tiempo y frecuencia#
| Enlace | Cifra clave | Fuente |
|---|---|---|
| Óptico bidireccional en espacio libre (entre satélites) | límite de laboratorio ~1 fs; objetivo creíble en órbita de 1 ps | Giorgetta et al. (2013, Nature Photonics); Deschênes et al. (2016, Physical Review X) |
| TWSTFT (transferencia bidireccional de tiempo y frecuencia por satélite, banda Ku) | sesión única ~0,5 ns | BIPM (Oficina Internacional de Pesas y Medidas) / PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, el instituto nacional de metrología de Alemania) / NIST (National Institute of Standards and Technology) |
4. Modelos de órbita, de sistemas de tiempo y de marcos#
| Modelo | Ecuación / norma | Referencia (comentario del código fuente) |
|---|---|---|
| Propagación SGP4/SDP4 (SGP4: Simplified General Perturbations 4; SDP4: Simplified Deep-space Perturbations 4) | el modelo SGP4 WGS-72 (WGS: World Geodetic System) | Vallado et al., "Revisiting Spacetrack Report #3", AIAA (American Institute of Aeronautics and Astronautics) 2006-6753 (2006) |
| Segundo intercalar / sistemas de tiempo (UTC/TAI/TT/UT1 (UTC: Tiempo Universal Coordinado; TAI: Tiempo Atómico Internacional; TT: Tiempo Terrestre; UT1: Tiempo Universal 1, tiempo de rotación de la Tierra)) | régimen de segundos intercalares enteros desde 1972-01-01 | IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service) Conventions (2010); historial de segundos intercalares del Boletín C del IERS |
| Ángulo de rotación terrestre | θ(Tu) = 2π(0.7790572732640 + 1.00273781191135448·Tu) |
Resolución B1.8 de la IAU (Unión Astronómica Internacional) de 2000 |
| Posición/reloj del SV (vehículo espacial, es decir, un satélite) a partir de efemérides de radiodifusión | algoritmo de usuario, F·e·√A·sin Eₖ relativista, TGD |
IS-GPS-200 (IS: Interface Specification; GPS: Global Positioning System) §20.3.3.4.3.1 / §20.3.3.3.3.1 |
| Constantes de efemérides de Galileo / QZSS (el Sistema de Satélites Quasi-Cenit de Japón) / BeiDou (μ, Ω̇ₑ, C̄₂₀) | ICD de SIS (documentos de control de interfaz) de cada sistema | ICD de SIS del Servicio Abierto (OS) de Galileo; ICD de SIS del OS de BeiDou (CGCS2000, el Sistema de Coordenadas Geodésicas de China 2000); ICD de GLONASS (el Sistema Global de Navegación por Satélite de Rusia) (PZ-90 (PZ: Parametry Zemli, el datum geodésico ruso)) |
5. Modelos GNSS del dominio de medida y de resiliencia#
| Modelo | Ecuación / norma | Referencia |
|---|---|---|
| Ionosfera monofrecuencia de Klobuchar | algoritmo de semicírculos | IS-GPS-200 §20.3.3.5.2.5 |
| Troposfera cenital de Saastamoinen | retardo cenital hidrostático + húmedo | Davis et al. (1985); Groves §9,4 |
| Funciones de mapeo de Niell | hidrostática y húmeda, mapeo por elevación | Niell (1996) |
| Balance de enlace antijamming | [1/(C/N₀) + (J/S)/(Q·Rc)]⁻¹ (C/N₀ la relación entre potencia de portadora y densidad de ruido, J/S la relación jamming-señal, Q el factor de separación espectral, Rc la tasa de chips) → C/N₀ efectiva → pérdida de enganche |
Kaplan & Hegarty, Understanding GPS/GNSS, 3.ª ed., §9,4 |
| Detección de spoofing / de energía | Prueba de energía de Neyman–Pearson / χ²₁ bilateral; Φ⁻¹ mediante Acklam; erf mediante Abramowitz & Stegun 7.1.26 | teoría clásica de la detección |
| Estabilidad de la familia de Allan (ADEV/MDEV/TDEV/HDEV (ADEV: desviación de Allan; MDEV: desviación de Allan modificada; TDEV: desviación de tiempo; HDEV: desviación de Hadamard)) | con intervalos de confianza | NIST SP (Special Publication) 1065 (Riley); Kasdin, Proc. IEEE (1995) |
| RAIM (monitorización autónoma de la integridad en el receptor) / integridad (HPL/VPL (HPL: nivel de protección horizontal; VPL: nivel de protección vertical), separación de soluciones de ARAIM (monitorización autónoma avanzada de la integridad en el receptor)) | instantánea y separación de soluciones | véase INTEGRITY.md |
6. Conjuntos de datos de validación#
Política de incorporación al repositorio. Incorporamos una copia literal de cada conjunto de datos de validación cuya licencia permita la redistribución y cuyo tamaño quepa con holgura en git, de modo que un clon pueda reproducir la validación sin conexión, sin red y sin enlaces rotos. Un conjunto de datos queda condicionado a su descarga (se descarga con un asistente scripts/fetch_*.sh en el directorio realdata-cache/, ignorado por git, y solo se incorporan los pequeños valores de referencia derivados) únicamente cuando su licencia no permite con claridad la redistribución o cuando es demasiado grande para git. Cada conjunto de datos condicionado registra abajo su motivo concreto; nada se condiciona por comodidad.
| Conjunto de datos | Uso | Licencia | Estado en el repositorio |
|---|---|---|---|
| Vectores de prueba SGP4 de AIAA 2006-6753 (los 666) | Validación numérica de SGP4: peor caso 4,12 mm | Vectores de referencia publicados (Vallado, AIAA) | Incorporado tests/fixtures/sgp4/ |
| ADEV σ_y(τ) de reloj óptico de ⁸⁸Sr (Norcia et al., Science 366:93, 2019) | validación del ajuste a la estabilidad medida de un reloj óptico | CC-BY-4.0 (Creative Commons Attribution 4,0; Zenodo 10.5281/zenodo.3382347) | Incorporado tests/fixtures/optical_clock_adev/ |
| Tesela de elevación N36W117 de NASA/USGS (NASA: National Aeronautics and Space Administration; USGS: United States Geological Survey) SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) v3 (Valle de la Muerte, diezmada a 6 segundos de arco, 722 KB) | validación del lector .hgt de terreno-DEM (DEM: modelo digital de elevación) sobre relieve real (cuenca de Badwater ≈ −86 m) |
Dominio público (NASA/USGS SRTM v3; mediante AWS (Amazon Web Services) Open Data elevation-tiles-prod) |
Incorporado tests/fixtures/terrain/N36W117_sub6.hgt |
| Ejemplos OEM/TDM del Libro Azul CCSDS 502.0/503.0 (OEM: Orbit Ephemeris Message; TDM: Tracking Data Message) | validación de ida y vuelta del analizador CCSDS | Ejemplos publicados de la norma (CCSDS) | Incorporado tests/fixtures/ccsds/ |
| Órbita precisa SP3 del IGS (International GNSS Service) (Standard Product 3, el formato de órbita precisa) + muestras de navegación RINEX (Receiver Independent Exchange Format) | ajuste de órbita + validación de integridad | Datos abiertos del IGS (libres para cualquier uso, con atribución) | Incorporado tests/fixtures/igs/ |
Instantáneas TLE (conjunto de elementos de dos líneas) de Celestrak (gps-ops, galileo) |
escenarios de constelaciones reales | Condiciones de Celestrak (atribución; TLE (conjuntos de elementos de dos líneas) de origen gubernamental de EE. UU.) | Incorporado tests/fixtures/celestrak/ + scripts/fetch_tles.sh en vivo |
| Salidas de referencia de scipy / scikit-learn / filterpy | validación de núcleos numéricos + estimadores | Generado localmente a partir de bibliotecas BSD/MIT (BSD: licencia Berkeley Software Distribution) | Incorporado tests/fixtures/scipy/ (+ scripts generadores) |
| Desviaciones de referencia de Stable32 (escalas de ADEV/HDEV por década) | paridad con el estimador de Allan | Valores de resumen derivados (pequeños) | Incorporado tests/fixtures/cs5071a/, tests/fixtures/phasedat/ |
| Serie de fase bruta de un 5071A de cesio (556.990 puntos, 12 MB) | ADEV/HDEV solapados sobre un reloj de Cs real | Poco claro: allantools tiene licencia LGPL-3.0 (la GNU Lesser General Public License, una licencia de software) sin una cesión explícita para redistribuir datos; el archivo está excluido de la distribución de PyPI (Python Package Index) |
Fetch-gated scripts/fetch_cs5071a.sh; se incorporan las escalas derivadas |
| PHASE.DAT bruto (serie de regresión de 1000 puntos) | Serie de paridad de estimadores de Stable32 | Poco claro: se distribuye con el Stable32 comercial (Hamilton Technical Services); NIST SP 1065 es de dominio público pero no imprime los valores | Fetch-gated scripts/fetch_phasedat.sh; se incorporan las escalas derivadas |
| Captura de jamming/spoofing GNSS de JammerTest 2024 (1,4 GB) | calibración de escenarios de resiliencia/anomalías | GPL-3.0-or-later (la GNU General Public License; Zenodo 10.5281/zenodo.15910563): la redistribución está permitida, pero el tamaño supera el límite de 100 MB por archivo de GitHub y el copyleft de la GPL entra en conflicto con el árbol AGPL (Affero General Public License) | Condicionado a la descarga; se cita el DOI (identificador de objeto digital) |
El estado de licencia de cada conjunto de datos condicionado a la descarga se investigó frente a la autoridad de origen; los dos conjuntos de datos de reloj «poco claros» siguen condicionados a la espera de una cesión explícita de redistribución (ya incorporamos los valores que sí tenemos licencia para publicar), y el conjunto JammerTest se condiciona por razones de tamaño y de copyleft pese a su licencia abierta.
7. Dominios más recientes: de dónde proceden sus parámetros#
Los tipos de escenario añadidos desde las tablas anteriores mantienen la misma regla. Cada fila nombra la fuente y el estado en la matriz de verificación de la capacidad construida sobre ella (VERIFICATION-MATRIX.md tiene la fila completa).
| Dominio | Parámetros | Fuente | Estado |
|---|---|---|---|
Temporización de telecomunicaciones (telecom-timing) |
máscaras de sincronización | Recomendaciones del UIT-T (Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones), con cada límite y su tabla o cláusula, enumerados en TELECOM-TIMING.md |
MODELLED (transcripción) |
| Temporización de telecomunicaciones | preajustes de osciladores ocxo, rubidium, caesium, csac |
cuatro hojas de datos de Microchip, con los números de documento en TELECOM-TIMING.md |
MODELLED |
| Temporización de telecomunicaciones | Estimadores MTIE (error máximo de intervalo de tiempo) y TDEV (desviación de tiempo) | allantools 2024,06 sobre tests/fixtures/telecom_timing/ |
VALIDATED |
Sistema solar (solar-system, body-pnt) |
posiciones planetarias a partir de los elementos keplerianos de Standish del JPL (Jet Propulsion Laboratory) | comprobado frente a los vectores de estado de JPL Horizons DE441 (Development Ephemeris 441) en tests/fixtures/solar_system/ |
VALIDATED; Urano, Neptuno, Plutón y las lunas MODELLED |
| Sistema solar | parámetros gravitacionales, radios y rotación de cada cuerpo | registros de cuerpos de JPL Horizons y la tabla de parámetros físicos de satélites del JPL | MODELLED (transcripción) |
Diseño de constelaciones (constellation-design) |
posiciones nominales de GPS, Galileo y GLONASS | Galileo Open Service Service Definition Document 1,1; GPS Standard Positioning Service Performance Standard, 5.ª edición | VALIDATED |
PNT en LEO (órbita terrestre baja) (leo-signal, leo-pass, leo-pvt) |
preajustes de sistemas con nombre | las cifras públicas citadas, cada preajuste con su fuente | MODELLED |
Mensaje de navegación LEO (leo-navmsg) |
ponderaciones del error de distancia de la señal en el espacio | Montenbruck, Steigenberger y Hauschild (2018), Advances in Space Research | VALIDATED |
| Mensaje de navegación en LEO | modelo de efemérides de 22 parámetros | Liu et al. (2025), Remote Sensing 17(16):2894 | MODELLED |
Pie de procedencia del gráfico#
Todo gráfico que Kshana genera (en el entorno de pruebas del navegador, en la exportación *.chart.svg de la CLI (interfaz de línea de comandos) y en el gráfico del informe imprimible *.report.html (HTML, HyperText Markup Language)) lleva estampado, abajo a la derecha:
Kshana v<version> · scenario <hash> · kshana.dev
scenario <hash> son los primeros 12 caracteres hexadecimales del hash del escenario de la ejecución: un SHA-256 (SHA: Secure Hash Algorithm) de la definición canónica del escenario (semilla, umbrales, parámetros del modelo, ventanas GNSS, etc.). Es la misma huella que aparece en el resumen de una línea de la ejecución y en el campo scenario_hash del JSON del resultado. (Los tipos de escenario cuyo documento de resultado no incluye scenario_hash, como los informes de integridad y lunares, recurren a un SHA-256 del TOML (Tom's Obvious, Minimal Language) fuente del escenario, de modo que todo gráfico conserva una huella estable.)
Como el hash es determinista y sensible a la entrada, una imagen de gráfico guardada o pegada se identifica por sí misma: registra la versión del motor, el escenario exacto que la produjo (para su reproducción bit a bit) y la fuente; y cualquier parámetro alterado produce un hash distinto, de modo que un gráfico mal etiquetado se puede detectar.
Cómo citar y reproducir#
Todo resultado es reproducible a partir de scenario + seed + engine version. Cite el motor mediante CITATION.cff / el DOI de concepto de Zenodo 10.5281/zenodo.20528627, y cite las fuentes de los parámetros indicadas arriba para las cifras de las que depende una ejecución determinada; viajan en los campos provenance del JSON del resultado, de modo que un resultado publicado se documenta a sí mismo.
Cuando una cifra es un objetivo espacial sobre hardware de tierra (toda cifra de reloj óptico de estroncio) o una demostración de laboratorio en tierra (acelerómetro de átomos fríos), este documento y la procedencia del resultado lo indican de forma explícita. Kshana no presenta cifras de laboratorio ni cifras objetivo como rendimiento en vuelo.