Estado de la validación

Sobre las tolerancias. "Validado" significa a continuación que una prueba de calibración afirma que el estadístico simulado coincide con la relación de referencia dentro de una compuerta exigida, actualmente un error relativo del 20–25% (promediado sobre semillas) para las relaciones de Allan y de presupuesto de ruido. La coincidencia mediana observada suele ser mucho más estrecha (unos pocos por ciento), pero la cota garantizada es la compuerta, no la mediana. Donde aparece un número como "~2%", es una observación típica, no la tolerancia exigida. Véase Afirmaciones frente a realidad.

La regla de promoción#

Una fila de la matriz de verificación comprobada por máquina (src/verification.rs) es VALIDATED solo cuando una referencia independiente ajena a Kshana coincide con la implementación dentro de una tolerancia declarada antes de ejecutar la comparación, en una prueba que se ejecuta en la compuerta. Esta sección es el único lugar donde se escribe la regla; la matriz, la prosa de cada fila y las notas de versión remiten a ella.

Los tipos de referencia independiente aceptados#

Otras dos normas resuelven los casos límite. Ambas se adoptan para la versión 0,30.

• P1, un valor desarrollado publicado. Un valor desarrollado publicado, calculado con la misma forma cerrada que implementa la fila, cuenta como un vector de referencia publicado cuando la publicación es independiente de Kshana y la comparación fija una tolerancia declarada. El valor debe estar impreso como número en la publicación (un valor leído de un gráfico cuenta solo si la incertidumbre de lectura queda dentro de la tolerancia declarada), y la prueba debe hacer que Kshana lo calcule a partir de las entradas de la publicación; comparar una constante con el documento del que se copió es una comprobación de transcripción, no P1.
• P2, una biblioteca numérica independiente. Una biblioteca numérica independiente, como numpy o LAPACK (Linear Algebra PACKage), que recalcula una magnitud de álgebra lineal definida de forma única con entradas declaradas, cuenta como biblioteca independiente. La biblioteca debe realizar la descomposición, la inversa, la resolución o el paso de mínimos cuadrados con su propio algoritmo, con entradas incluidas en el repositorio junto con el fixture; la afirmación validada es entonces el álgebra lineal sobre esas entradas, no las magnitudes físicas de un escenario representativo. Un script que reevalúa una forma cerrada escalar con aritmética de numpy es una segunda implementación nuestra, no P2.

Condiciones que se aplican a todos los tipos: la referencia independiente no la escribe, ejecuta ni publica este proyecto (por tanto, la propia serie de artículos de este repositorio no es independiente de él); la tolerancia está en la prueba y se fijó antes de la primera comparación; una prueba condicionada a datos que se omite cuando faltan sus datos públicos lo indica al omitirse.

Qué no cuenta#

• Nuestra propia segunda implementación: una segunda ruta de código en este crate (ReferenceImpl), o un script de este repositorio que reevalúa la misma forma cerrada.
• La coincidencia con nuestra propia salida anterior: valores de referencia (goldens), fijaciones de regresión, instantáneas o una tabla de los propios artículos de este proyecto.
• Una transcripción de las constantes de una cita: comprobar un coeficiente, un preajuste, una cifra de hoja de datos o una hoja de parámetros frente al documento del que se copió.
• Una decisión de diseño: una asignación, una ponderación, un umbral, un límite de alerta o un escenario representativo. No hay verdad externa para una elección.
• Una identidad interna: una integral numérica frente a su propia forma analítica, una ida y vuelta, una inversión, una prueba de propiedad o de monotonía.
• Una ejecución de integración frente a un anfitrión real (IntegrationRun): cargar un plugin en un servidor real de Signal K o de OpenCPN, o alimentar a un consumidor TCP con la salida de una compuerta real, y comprobar que el anfitrión acepta la entrada y muestra el estado esperado. Muestra que la instalación funciona. El anfitrión no es una referencia independiente para ningún valor que lleve la integración, de modo que no hay nada externo con lo que comparar y una fila así (la fila de integraciones marinas) es MODELLED, no VALIDATED. IntegrationRun es un tipo de referencia independiente propio, permitido solo en filas MODELLED: integration_run_only_on_modelled_rows en src/verification.rs falla si una fila VALIDATED lo lleva, y validated_rows_require_an_external_oracle ya exige que toda fila VALIDATED sea ExternalDataset.
• Verosimilitud con entradas reales: datos reales usados solo como entrada, con aserciones de escala en lugar de una comparación con un valor externo.
• Una tolerancia elegida después de ver la comparación.

Cómo se aplica la regla#

Toda fila VALIDATED declara, en validated_oracle_basis() de src/verification.rs, en qué tipo se basa (Measured, Library, Reference, P1 o P2), la fuente independiente (citada del propio texto de referencia independiente de la fila) y la única prueba que lleva la comparación. Las pruebas unitarias junto a la tabla fallan cuando una fila VALIDATED no está declarada o está declarada dos veces, cuando una declaración nombra una fila que no es VALIDATED, cuando la fuente declarada no es la que nombra el texto de referencia independiente de la fila o es la propia Kshana, cuando la prueba declarada no es una que cita la fila, o cuando una fila P2 no nombra ninguna biblioteca numérica independiente. tests/verification_rows_declare_an_oracle_basis.rs exige entonces que la prueba declarada exista en disco como un #[test] real que no esté ignorado. Lo que la máquina no puede comprobar es si la prueba nombrada compara frente a la fuente declarada; eso sigue siendo una lectura humana. Los recuentos por tipo no se escriben aquí: la fuente es la tabla.

Filas VALIDATED existentes reexaminadas según la regla#

La regla se aplicó a las filas existentes además de a las promociones futuras.

• Filas P1 nombradas por el estudio de validación 0,30, cada una respaldada: Balance de enlace unidireccional (la tabla de control de diseño de banda X de Galileo de JPL Pub 82-76, reensamblada a partir de sus partidas hasta 4.6e-3 dB de pérdida en espacio libre); Formas cerradas de banda limitada para cualquier señal de distancia (el 90,3 por ciento de la potencia del lóbulo principal y la fluctuación coherente early-late publicada); Doppler máximo de un satélite de navegación en órbita terrestre baja (las cifras publicadas de Xona Pulsar X1 e Iridium); Doppler máximo que ve un usuario estático desde una órbita LEO o MEO (Tabla 1 del artículo de Pulsar, 20 valores); Doppler que debe gestionar un receptor en tierra desde un satélite de navegación LEO (las mismas cifras publicadas a partir de una órbita volada). Cada publicación es independiente de Kshana, imprime sus números, y la prueba declara su tolerancia.
• Otras filas que se basan en P1, halladas en el reexamen, cada una respaldada: Compromiso de diseño de códigos de distancia (la correlación cruzada de Gold publicada de −23,9 dB); Tiempo coordenado lunar (Ashby y Patla 2024, cuya comprobación cruzada de la velocidad de la Luna frente a DE440 es una comprobación de biblioteca); Densidades espectrales de potencia de señales de banda L de forma cerrada (valores Q de Kaplan y Hegarty); Retardo ionosférico de primer orden por banda (la razón de retardo de grupo de IS-GPS-200); Pesos del error de distancia de la señal en el espacio promediados globalmente (la tabla de Montenbruck, Steigenberger y Hauschild 2018).
• Filas P2 nombradas por el estudio, cada una respaldada: Información de Fisher y observabilidad de Cramér–Rao (numpy eigh/inv); Identificabilidad del datum lunar; Calibre acoplado de marco y escala de tiempo lunares; Canalización autónoma de observabilidad de fallos en red libre (SVD de numpy/SciPy, descomposición en valores singulares). Cada una recalcula una magnitud de álgebra lineal definida de forma única con entradas incluidas en el repositorio mediante un algoritmo distinto del resolvedor de valores propios de Jacobi de Kshana.
• Otras filas que se basan en P2, halladas en el reexamen, cada una respaldada: Derivación de prioridades MCDA (análisis de decisión multicriterio) (el vector propio del AHP, proceso analítico jerárquico, con SciPy/LAPACK; la tabla de Índice Aleatorio que también reproduce es una transcripción y no se cuenta); Varianza de deriva en holdover de reloj (expm de SciPy de la matriz aumentada de Van Loan); Realización del marco de referencia lunar (una resolución de Umeyama por SVD de numpy); Formación de haz CRPA (antena de patrón de recepción controlado) (resolución compleja de LAPACK); Núcleo del nivel de protección ARAIM lunar (la inversa LU de RTKLIB con cuantiles de SciPy); Coherencia lunar de marcos y dinámica entre proveedores (un ajuste de mínimos cuadrados por SVD de numpy de tres efemérides publicadas).
• Señaladas en la primera pasada, respaldadas de nuevo en la ronda 2 de la ejecución 0,30. Se señalaron tres filas como no respaldadas por la regla escrita. Cada una se basa ahora en una comparación preregistrada antes de obtener su fixture, de modo que ninguna fila queda señalada; una prueba unitaria junto a validated_oracle_basis() fija la lista (ahora vacía).
  • Integridad (RAIM/ARAIM/SBAS). Las pruebas citadas solo afirmaban antes verosimilitud con geometría real del IGS (Servicio Internacional de GNSS). La fila se basa ahora en tres referencias independientes de biblioteca: la separación de soluciones de hipótesis múltiples de ARAIM del Airborne Design Document v4.2 frente a Stanford MAAST para ARAIM 2 (270 casos reales, peor diferencia de VPL de 2.2e-3 m frente a 0,05 m); la detección y exclusión de RAIM de instantánea frente a raim_fde de RTKLIB (2016 de 2016 decisiones idénticas) con el nivel de protección por pendiente; y los niveles de protección L1 de SBAS DO-229E frente a Stanford MAAST con emisiones reales de WAAS (2868 pares dentro de 1.6e-5 m). La fila dice con claridad que las funciones de sigma uniforme raim::araim_raim y raim::araim_dual_raim no se ajustan al ADD y que la comparación SBAS L5 de doble frecuencia es un hallazgo.
  • Posiciones de planetas en todo el sistema solar a partir de los elementos keplerianos de Standish de JPL. El umbral a posteriori del doble del error nominal se sustituye por un umbral preregistrado: RMS como máximo la cifra de la Tabla 8.10.1 del Explanatory Supplement por planeta y componente, frente a JPL Horizons DE441, con la separación de la Tierra y la rotación ICRF cubiertas.
  • Tiempo de luz entre cuerpos del sistema solar. El resolvedor de tiempo de luz se compara ahora con los tiempos de luz de Horizons dentro de 1e-6 s con posiciones DE441, un umbral preregistrado que no hereda el umbral de posición.
• Filas MODELLED que las dos políticas hacen promovibles (solo mediante la ejecución 0,30 fila por fila, nunca por este texto): con P1, la cota de geolocalización de emisores por TDOA/FDOA (diferencia de tiempo y de frecuencia de llegada), el acoplamiento entre la tasa relativista del reloj y el marco, las máscaras de sincronización de la ITU-T (Sector de Normalización de las Telecomunicaciones) (solo para valores de máscara que las Recomendaciones imprimen como números; los puntos de quiebre transcritos comprobados frente a sí mismos no cuentan) y la cota de posicionamiento de redes no terrestres 5G (solo si se encuentra una cifra desarrollada publicada); con P2, la ceguera de integridad de modo común, el nivel de protección de temporización MHSS (separación de soluciones de hipótesis múltiples) escalar y el blanqueo GLS (mínimos cuadrados generalizados). Las dos filas de benchmark de integridad de temporización (el clasificador del diagrama de integridad de Stanford y el evaluador de cobertura de integridad) son clasificación basada en reglas, no álgebra lineal, de modo que P2 no las alcanza; necesitan una herramienta independiente, y la única hallada (gLAB) lleva una licencia no comercial.
• Coherencia con rechazos anteriores. La comprobación de Vallado de la fila de ventana de lanzamiento calificaría ahora con P1 si su prueba calcula el ejemplo desarrollado impreso; el plan 0,30 la promueve en su lugar mediante Orekit. La tabla de cruce de tiempo lunar por clase de reloj sigue MODELLED: la tabla que reproduce procede del propio artículo de este proyecto, que no es independiente.

Estado: FM blanca y FM de paseo aleatorio validadas; envejecimiento modelado y compensado; FM flicker modelada y validada (desactivada por defecto en los escenarios citados).

Madurez: las cifras del reloj óptico son el objetivo orientado al espacio sobre hardware terrestre: ningún reloj óptico de estroncio ha volado. Los relojes de Sr de laboratorio alcanzan 4.8e-17 (Oelker et al. 2019, Nature Photonics). Las cifras del CSAC proceden de un componente comercial desplegado.

Relaciones: Riley, NIST SP 1065, Ec. 67: FM blanca sigma_y^2(tau)=h0/(2 tau); FM de paseo aleatorio sigma_y^2(tau)=(2 pi^2/3) h_-2 tau, equivalentemente q_rw*tau/3 para un proceso de Wiener en frecuencia de difusión q_rw.

Paquete 2 — navegación inercial por estima (unidad de medida inercial cuántica)#

Planteamiento honesto: la ventaja de los átomos fríos es la estabilidad del sesgo a largo plazo (~2600 veces menor), que domina en una interrupción larga de GNSS a través de 0,5bT^2. El ruido a corto plazo es comparable (cuántico ~22 frente a clásico ~20 ug/sqrtHz): el sensor cuántico gana el maratón, no el sprint. Madurez: los acelerómetros de átomos fríos están en fase de laboratorio/temprana (JRC122785); el cuarzo de grado de navegación está desplegado.

Paquete 3 — transferencia de tiempo (óptica frente a radiofrecuencia (RF), enlace óptico entre satélites)#

Planteamiento honesto: la cifra óptica es un objetivo de sincronización en órbita del orden de picosegundos (no ha volado). El suelo de laboratorio óptico terrestre es de ~1 fs (mucho mejor); un enlace de microondas bien diseñado (el enlace de microondas (MWL) del ACES (Conjunto de Relojes Atómicos en el Espacio), ~0,3 ps) puede competir con el óptico, de modo que la línea base de «RF = 0,5 ns» corresponde específicamente a un TWSTFT ordinario. La conversión a distancia es unidireccional (distancia = cdt); en bidireccional/ida y vuelta se reduce a la mitad (distancia = cdt/2).

Paquete 4 — fusión híbrida (culminación)#

Compone el Paquete 1 (reloj), el Paquete 2 (inercial) y el Paquete 3 (transferencia de tiempo) en una única suite PNT (posicionamiento, navegación y temporización). La suite debe mantener AMBOS, la temporización (< especificación de temporización) y la posición (< especificación de posición), dentro de los límites; pnt_holdover_s es el tiempo hasta que uno de los dos se rebasa. La transferencia de tiempo opcional por enlace óptico entre satélites (ISL) resincroniza el reloj durante la interrupción (solo asistencia de tiempo: la posición no se resincroniza, ya que la transferencia de tiempo da tiempo, no posición).

Resultado: la suite totalmente cuántica mantiene el PNT completo durante una interrupción de 1,8 h; la suite totalmente clásica está limitada por la posición (la IMU de grado de navegación rebasa su límite primero). La transferencia de tiempo por ISL óptico mantiene bloqueado incluso el RELOJ clásico, lo que aísla el sensor inercial como el eslabón débil de la suite clásica: el argumento central a favor de combinar inercial cuántico y temporización óptica.

Geometría — disponibilidad de GNSS a partir de las órbitas#

Planteamiento honesto: esta es una capa geométrica determinista (órbitas circulares, Tierra esférica de radio medio 6371 km, línea de visión pura). Establece la disponibilidad y la precisión de posición geométrica (dilución de la precisión × un presupuesto representativo de error de distancia) a partir de geometría real, no una solución de navegación con efemérides precisas. La referencia orbit-gnss-challenged.toml sitúa una nave dentro de la capa GNSS: solo mantiene una solución ~59% del día, el reloj cuántico mantiene una solución de temporización de 5 ns a través de todos los huecos (disponibilidad 1,0) mientras que el reloj a escala de chip mantiene ~0,73.

Propagador numérico (Cowell) y modelo de fuerzas#

El propagador numérico (src/propagator.rs) integra un modelo jerárquico de fuerzas (src/forces.rs) con los integradores adaptativos (src/integrator.rs). Cada término siguiente se valida frente a una verdad analítica o a una forma cerrada derivada a mano; las perturbaciones están desactivadas por defecto, de modo que los valores de referencia publicados no se alteran. El modelo compuesto también se comprueba de forma cruzada con otra herramienta: tests/numerical_cowell_propagator_reference.rs ejecuta 11 casos de LEO y GTO (órbita de transferencia geoestacionaria), 275 épocas horarias, frente al propagador DormandPrince853 de Orekit 12,2, y los niveles conservativos (dos cuerpos → J2–J6 → Sol/Luna → SRP de bola de cañón) coinciden con una diferencia en el peor caso de 0,08 m a lo largo de 24 h (VALIDATED en la matriz); el nivel de resistencia atmosférica solo está caracterizado (333 m) y sigue siendo MODELLED.

Alcance honesto: los valores por defecto publicados de ForceModel integran el campo zonal. El campo teseral EGM2008 de alto grado (src/gravity_sh.rs, grado/orden 70), las mareas sólida/oceánica/atmosférica (src/tides.rs) y el término de arrastre de marcos de Lense–Thirring están ahora implementados y compuestos en el modelo de fuerzas preciso de ajuste de efemérides (src/precise_od.rs; véase más abajo). El campo teseral es también un término opcional del ForceModel de Cowell (propagator::Geopotential, desactivado por defecto), validado frente a HolmesFeatherstoneAttractionModel de Orekit 12,2 hasta grado/orden 70 (6 casos a lo largo de 24 h, peor |Δr| 0,036 m; tests/cowell_tesseral_orekit_oracle.rs). Existen dos evaluadores del campo: el histórico acceleration (parciales esféricas; válido hasta el grado ~180 lejos de los polos; salidas fijadas) y acceleration_hf (columna directa modificada de Holmes–Featherstone 2002, gradiente sin 1/cos φ; válido hasta el grado 2190 en cualquier latitud). EGM2008 hasta 2190 se carga en tiempo de ejecución (from_gfc_file, scripts/fetch_egm2008.sh, no incluido). acceleration_hf coincide con Orekit 12,2 con una diferencia de 7.3e-17 m/s² en ocho puntos hasta el grado 2190; sigue siendo MODELLED porque pyshtools no alcanzó el umbral preregistrado cerca de los polos (una comprobación con mpmath sitúa el error en pyshtools; xval/high-degree-gravity/). Una órbita de 200×200 durante 24 h coincide con Orekit con una diferencia de 0,13 m, pero su control de sensibilidad preregistrado de grado 70 no se alcanzó (0,73 m < 1 m), por lo que los grados 71–200 están caracterizados, no validados, en órbita (xval/cowell-tesseral-200-orekit/). La densidad termosférica NRLMSISE-00 (NRLMSISE: modelo de atmósfera extendida con espectrómetro de masas y radar de dispersión incoherente del Laboratorio de Investigación Naval) está portada (src/nrlmsise00.rs: idéntica bit a bit al port en C de dominio público en 720 puntos, dentro de una diferencia relativa de 1.9e-6 respecto a pymsis, y reproduce los 17 casos de prueba publicados; tests/nrlmsise00_reference.rs) y es un nivel opcional de densidad de resistencia (forces::DensityModel, ForceModel::drag_density; por defecto sigue siendo el modelo estático de Vallado). Esto valida el port, no la exactitud del modelo frente a la densidad medida. El Sol y la Luna de DE440 (DE: efeméride de desarrollo) son un nivel opcional de efemérides (ForceModel::with_ephemeris). La sombra de SRP con Tierra achatada WGS-84 es opcional (ForceModel::srp_shadow), y coincide con la razón de iluminación de Orekit 12,2 con una diferencia de 7.4e-9 en 2400 geometrías (tests/srp_oblate_shadow_orekit_oracle.rs); su variante con oscurecimiento de limbo no tiene referencia independiente externa (MODELLED). El nivel de resistencia NRLMSISE-00 coincide con la propia resistencia NRLMSISE-00 de Orekit 12,2 a lo largo de 24 h con una diferencia de 0,03 m frente a un desplazamiento por resistencia de hasta 142 km (tests/drag_tier_orekit_oracle.rs, VALIDATED bajo las convenciones compartidas). Una comprobación cruzada con GMAT (General Mission Analysis Tool) sigue siendo un trabajo posterior.

Mareas sobre el geopotencial (src/tides.rs)#

Correcciones dependientes del tiempo ΔC̄_nm, ΔS̄_nm de los coeficientes de Stokes (IERS Conventions 2010, capítulo 6), validadas frente a las cifras publicadas por las propias convenciones, no frente a otra herramienta.

Maniobras y diseño de trayectorias (src/maneuver.rs)#

Alcance honesto: sin optimizador de trayectorias, sin ramas de Lambert multirrevolución y con un modelo heliocéntrico sintético circular coplanar (sin efemérides planetarias DE, por lo que no se ha ejecutado una comprobación cruzada de C3 Tierra–Marte con GMAT).

Determinación de órbita (OD) (src/orbit_determination.rs, src/batch_ls.rs)#

| OD por lotes de velocidad de distancia / acimut-elevación con una máscara de elevación | modelled (comparación externa, un umbral preregistrado no alcanzado) | tests/od_tracking_measurements_reference.rs: 8 escenarios frente a los mínimos cuadrados por lotes de Orekit 12,2 con medidas geométricas instantáneas personalizadas; conjuntos visibles idénticos, valores de medida dentro de 5.8e-8 m / 6.3e-10 m/s / 1.4e-13 rad, matriz de transición de estado dentro de 1.2e-14, estados con ruido dentro de 1,74 cm y RMS por tipo dentro de 2.7e-4; el umbral preregistrado de estado sin ruido ≤ 1 cm no se alcanza en 2 de 4 escenarios (1,46 y 1,74 cm; la propia estimación de Orekit se sitúa a esa distancia de su verdad simulada, la de kshana dentro de 1e-8 m). Véase xval/od-measurements-orekit/RESULTS.md. |

Alcance honesto: la OD didáctica usa estaciones inerciales fijas, un marco topocéntrico de Tierra esférica y medidas geométricas instantáneas (sin tiempo de luz, aberración, refracción ni rotación terrestre); la matriz de transición de estado de la ruta de velocidad de distancia/ángulos es variacional (integrada con RK4 con parciales analíticas de dos cuerpos + J2), no de forma cerrada; no hay filtro secuencial para velocidad de distancia ni para ángulos. La ruta solo de distancias conserva su jacobiano por diferencias finitas. (El motor de ajuste de efemérides de fuerza completa de más abajo lleva su propia matriz de transición de estado variacional.)

Validación del modelo de fuerzas mediante ajuste de efemérides (src/precise_od.rs)#

Un estimador preciso de mínimos cuadrados por lotes de observaciones de posición con fuerza completa: el geopotencial teseral EGM2008 (evaluado en el marco fijo a la Tierra mediante la reducción CIO) compuesto con el tercer cuerpo Sol/Luna, SRP, resistencia, GR (relatividad general) de Schwarzschild/Lense–Thirring y las mareas anteriores, ajustado a un seguimiento de posiciones inerciales con un jacobiano de matriz de transición de estado variacional. Validado con datos sintéticos, en los que la verdad es el propio integrador de Kshana, de modo que todo residuo es del estimador y no de la dinámica.

Alcance honesto: la onda sintética usa parámetros de orientación terrestre nominales (EOP: UT1 (Tiempo Universal 1, tiempo de rotación terrestre) ≈ TT (Tiempo Terrestre), sin movimiento polar): exactos para la autorrecuperación, ya que el mismo modelo genera y ajusta el arco. Las validaciones con conjuntos de datos de agencias superponen EOP finals2000A reales y la verdad SP3/SPK (SPK: núcleo de efemérides planetarias) sobre este motor a través de la cadena de marcos CIO (src/eop.rs, tests/agency_galileo.rs, tests/agency_swarm.rs, tests/agency_lro.rs).

Órbitas precisas reales de agencias (tests/agency_galileo.rs, tests/agency_swarm.rs, tests/agency_lro.rs)#

Navegación por mapa gravitatorio / PNT alternativo (src/gravimeter.rs, src/mapmatch.rs, src/particle_filter.rs, src/altpnt/terrain.rs)#

Alcance honesto: el campo de gravedad es de grado bajo + mascones sintéticos, no el conjunto completo de coeficientes de EGM2008/EIGEN (EIGEN: modelo europeo mejorado de gravedad de la Tierra mediante nuevas técnicas); el canal magnético se apoya en el campo principal suave de IGRF más mascones de anomalías corticales sintéticos (un mapa cortical real de alta frecuencia es un trabajo posterior); el campo de terreno de CI para los benchmarks de solución de navegación es el DEM sintético autocontenido, mientras que el propio lector de .hgt ya se valida en CI frente a una tesela real SRTM v3 incluida (arriba); las teselas reales de resolución completa siguen condicionadas por #[ignore]. Un Monte Carlo del error de representación del mapa sigue siendo un trabajo posterior. Los tres navegadores están ahora conectados al motor de escenarios mediante kind= (gravity-map, terrain-nav, combined-altpnt).

Modelo de errores de INS / IMU — validación referida a hojas de datos (src/inertial/)#

El modelo de error estocástico de la IMU se valida frente a especificaciones publicadas de hojas de datos de fabricantes / de conjuntos de datos, nunca frente a un valor producido por la propia Kshana. El puente desde una especificación en unidades de campo hasta el modelo de ruido en SI (Sistema Internacional de Unidades) es la identificación estándar por desviación de Allan (Riley, NIST SP 1065 §5; IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) Std 952): el coeficiente de paseo aleatorio N es la ADEV solapada leída en τ = 1 s sobre la pendiente τ⁻¹ᐟ², y el coeficiente de inestabilidad del sesgo es la meseta plana de Allan (tests/imu_allan_spec.rs, hermético, sin descargas).

Alcance honesto: esto valida el modelo de error estocástico frente a los coeficientes de Allan de las hojas de datos. El conjunto de datos de vehículo KF-GINS de i2Nav-WHU (WHU: Universidad de Wuhan) se usa como una comprobación aparte, condicionada a los datos: el EKF de estado de error de lazo cerrado y acoplamiento débil con el modelo de brazo de palanca GNSS es una fila VALIDATED de la matriz de verificación (EKF GNSS/INS de acoplamiento débil con brazo de palanca sobre el conjunto de datos KF-GINS), comparado con la trayectoria de referencia en C++ de KF-GINS bajo umbrales registrados antes de la ejecución. Se ejecuta solo donde se suministra el conjunto de datos (KSHANA_KFGINS_DIR); sin él se ejecutan las pruebas del cargador sintético y del brazo de palanca. Las variantes de acoplamiento fuerte y de fase de portadora no quedan cubiertas por esa fila (la fila de GNSS/INS de acoplamiento fuerte con fase de portadora es MODELLED).

PNT de espacio profundo y de Marte — fundamento D0 (src/body.rs, src/mars_frame.rs, src/ephem_provider.rs, src/radiometric.rs, src/timescales.rs)#

El primer hito del motor de navegación de espacio profundo: generalizar el núcleo, fijado a la Tierra, a un cuerpo central arbitrario, añadir la dinámica de Marte, una unión para proveedores de efemérides, tiempo submicrosegundo y las primitivas de tiempo de luz / retardo relativista. Todos los escenarios terrestres existentes son idénticos byte a byte: los valores de referencia de reproducibilidad multiplataforma (tests/cross_platform_golden.rs, tests/golden.rs) pasan sin cambios y sin regeneración, impuesto en cada commit.

Observables radiométricos de espacio profundo y mensaje de datos de seguimiento CCSDS — D1 (src/radiometric.rs, src/ccsds_tdm.rs)#

El segundo hito del motor de navegación de espacio profundo: el modelo de observables que convierte el núcleo de tiempo de luz/retardo relativista de D0 en las magnitudes reales que informa un pase de seguimiento de la Deep Space Network (DSN) o de ESTRACK (Red Europea de Seguimiento Espacial): distancia, Doppler de una/dos/tres vías, retransmisión coherente del transpondedor, medición de distancia regenerativa/PN (PN: pseudorruido), Δ-DOR (DOR: medición diferencial de distancia unidireccional) y los medios de propagación, además de la entrada/salida del Tracking Data Message (TDM) CCSDS (Comité Consultivo para Sistemas de Datos Espaciales) 503.0-B, que ingiere/emite un archivo estándar de seguimiento de agencia. Alcance honesto: son modelos geométricos exactos que siguen las convenciones de Moyer / CCSDS; el ruido de medida es el sigma por observación que aporta quien llama, no está incorporado en el modelo. Reproducir un pase de seguimiento real concreto requiere datos TDM reales más el solucionador de determinación de órbita de espacio profundo: eso es D2, no D1. Todo lo que sigue es aditivo (los valores de referencia de reproducibilidad no cambian; mismo SHA, sin regeneración).

OD de dinámica reducida de espacio profundo — D2 (src/deepspace_od.rs, src/clock_state.rs, src/mars_atmos.rs)#

El tercer hito del motor de navegación de espacio profundo: el estimador que convierte los observables radiométricos de D1 en una trayectoria recuperada: un filtro de información de raíz cuadrada (SRIF) numéricamente robusto con aceleraciones empíricas de dinámica reducida, un reloj de a bordo de tres estados, un modelo de resistencia de Marte y las parciales de medida radiométrica que conectan distancia/Doppler con el estado del filtro, cerrado de extremo a extremo mediante una recuperación sintética de determinación de órbita de una órbita baja de Marte (LMO). Alcance honesto: la recuperación es un lazo cerrado sintético (la verdad y el filtro comparten el mismo propagador de Marte, y las observaciones son el mismo modelo geométrico de observables que invierte el filtro, más ruido gaussiano inyectado): valida la maquinaria del estimador, no la fidelidad absoluta del modelo de fuerzas de Marte; la comprobación cruzada externa de grado DE es el crate xval/anise-mars-od, condicionado al núcleo (D0.8b). Todo lo que sigue es aditivo (los valores de referencia de reproducibilidad no cambian; mismo SHA, sin regeneración).

Escenario PNT de espacio profundo y fusión de una vía + dos vías — D3 (src/mars_pnt.rs, src/deepspace_od.rs)#

El cuarto hito del motor de navegación de espacio profundo: un escenario de producto PNT de Marte ejecutable que une el cuerpo/marco de Marte de D0, los observables radiométricos de D1 y la OD de dinámica reducida de D2 en un único tipo de escenario mars-pnt. Modela una pequeña constelación de retransmisión de estilo MARCONI que difunde una señal en el espacio de una vía (acoplada al reloj) y además retransmite un enlace de dos vías (coherente, sin reloj) a una estación de espacio profundo, y navega tres usuarios de referencia (transferencia a Marte, orbitador en órbita baja de Marte, punto fijo en superficie) mediante el estimador de fusión conjunta de una vía + dos vías de D3.1: un SRIF de doce estados que aumenta el bloque de órbita/empírico de dinámica reducida de D2 con un reloj de a bordo de tres estados. Alcance honesto: toda figura de mérito es la cota de covarianza formal del estimador (posición de 1σ / 3σ por época) y el RMS logrado frente a una verdad de lazo cerrado sintético (la verdad y el filtro comparten la misma dinámica de Marte y el mismo modelo geométrico de observables, más ruido gaussiano inyectado): una FoM de navegación simulada, NO un nivel de protección certificado para aviación, y NO una afirmación de vuelo (sin modelo de fallos certificado, sin monitor de integridad, sin datos de seguimiento reales). Todo lo que sigue es aditivo (los valores de referencia de reproducibilidad no cambian; mismo SHA, sin regeneración).

Tiempo coordenado lunar — tasa relativista del reloj Tierra-Luna (src/lunar_time.rs)#

Una escala de Tiempo Coordenado Lunar (LTC/TCL (TCL: Temps-Coordonnée Lunaire, el nombre francés del Tiempo Coordenado Lunar)) requiere la tasa secular a la que funciona un reloj en la superficie lunar respecto a un reloj en el geoide terrestre (TT). src/lunar_time.rs la calcula a partir de primeros principios: una identidad postnewtoniana de primer orden que suma la diferencia de autopotencial (el potencial convencional del geoide L_G de la IAU W0 = L_G·c² ≈ 6.26369e7 m²/s² menos el autopotencial de la superficie de la Luna GM_moon/R_moon ≈ 2.822e6 m²/s²) y el término cinético (efecto Doppler de segundo orden) −<v²>/2c² a partir de la velocidad geocéntrica de la Luna (por diferencias finitas de la serie lunar de Montenbruck-Gill de src/ephem.rs). El término dominante de autopotencial da ≈ 57,5 µs/día, el término cinético ≈ −0,5 µs/día, para un total ≈ 57 µs/día. El escenario lunar-time-offset informa de esta tasa y del desfase LTC−TT acumulado sobre un horizonte, y admite un conjunto mínimo de varianza inversa (un reloj de papel lunar); las conversiones TT↔LTC hacen el ciclo de ida y vuelta con una diferencia < 1 ns/día.

VLBI geodésico lunar — retardo de campo cercano para una línea base terrestre que observa una baliza lunar (src/lunar_vlbi.rs)#

Un observable de VLBI (interferometría de línea base muy larga) geodésico para dos estaciones terrestres (una línea base) que observan una señal de una vía de un transmisor de clase NovaMoon en la superficie lunar. La Luna está en campo cercano, no es una onda plana, por lo que el retardo geométrico es la diferencia exacta de dos distancias tau_geom = (|r2 − r_B| − |r1 − r_B|)/c y no la proyección en el plano del cielo. El observable completo añade la diferencia de desfases de reloj de las estaciones y un término de Shapiro diferenciado del potencial terrestre (reutilizado de src/radiometric.rs). Las estaciones se sitúan en coordenadas inerciales geocéntricas (GCRS) mediante src/frames.rs + src/cio.rs; la baliza mediante src/ephem.rs (Luna geocéntrica) + src/lunar.rs (selenográfico→MCMF (MCMF: centrado en la Luna y fijo a ella)) + src/lunar_frame.rs (ME fija al cuerpo→inercial de IAU-2015). El escenario lunar-vlbi muestrea el retardo, su tasa por diferencias finitas y la corrección de campo cercano a lo largo de un pase.

La referencia independiente es el observable Δ-DOR de onda plana del mismo código delta_dor en src/radiometric.rs: en el límite de campo lejano (una baliza sintética a 1e15 m) el retardo geométrico debe colapsar a −(B·ŝ_B)/c = delta_dor(r_B, [0,0,0], B) hasta la precisión de máquina; a la distancia lunar real, la corrección de campo cercano por curvatura del frente de onda es distinta de cero (de decenas a cientos de µs). Las parciales de la baliza dtau/dr_B = ((r_B−r2)/|r_B−r2| − (r_B−r1)/|r_B−r1|)/c (y las parciales de las estaciones) se verifican por diferencia finita central (error relativo < 1e-5).

OD lunar conjunta multitécnica + reloj — recuperación simulada de lazo cerrado (src/lunar_combination.rs)#

Un ajuste de mínimos cuadrados por lotes de una sola época (instantánea) (crate::batch_ls::gauss_newton_qr, un paso QR de Householder desde 0,30) que fusiona las técnicas de VLBI geodésico, de distancias radiométricas/de medición de distancia local lunar y de medición de distancia entre satélites sobre una red lunar SIMULADA para recuperar, conjuntamente, la posición 3-D de una estación en la superficie lunar, las posiciones por satélite de una pequeña constelación y el desfase de reloj de cada elemento. Los observables son: (1) retardos de VLBI geodésico de línea base terrestre hacia la estación lunar tratada como baliza (reutilizando src/lunar_vlbi.rs, inercial geocéntrico): la técnica principal; (2) distancias radiométricas geocéntricas de estación terrestre→satélite (que multilateran la constelación desde las estaciones terrestres bien repartidas) y distancias locales lunares estación↔satélite (distancia euclídea MCI (inercial centrado en la Luna) más el término de reloj diferenciado); (3) distancias entre satélites (misma forma); más una única pseudoobservación de sincronización de reloj de estación que ancla el desfase de reloj común, de otro modo inobservable. El vector de estado es [station_pos(3), {sat_pos(3)}×N_sat, station_clk, {sat_clk}×N_sat]. No hay propagación de modelo de fuerzas dentro del solucionador: los satélites son puntos fijos, distintos e ilustrativos sobre una órbita lunar representativa; es un ajuste de instantánea deliberadamente limpio. Internamente, las posiciones se escalan y los relojes se estiman en metros equivalentes de distancia para que la matriz normal siga bien condicionada en f64; las distancias de VLBI y a distancia lunar se restan de su media respecto a la geometría nominal para que el jacobiano por diferencias finitas no sufra una cancelación catastrófica. El escenario lunar-joint-od-clock ejecuta la resolución con y sin los tramos de VLBI sobre la misma semilla/verdad e informa de ambas soluciones además del factor de mejora de observabilidad de la estación.

El resultado principal honesto: la medición de distancia local lunar desde una estación polar hasta un puñado de satélites que se encuentran todos hacia un lado del cielo deja la posición de la estación débilmente observada a lo largo de una dirección, de modo que la resolución solo con distancias está mal condicionada y el error 3-D recuperado de la estación es grande (o la resolución no converge). Añadir los retardos de VLBI de línea base terrestre hace observable la posición 3-D completa de la estación, y el error recuperado de la estación se reduce al nivel de metros. La prueba vlbi_restores_station_observability afirma que el error de la estación con VLBI es claramente (≥5×) menor que el error solo con distancias sobre la misma verdad inyectada: que el VLBI restituya la dirección de la estación, de otro modo inobservable, es el objetivo de la fase.

La referencia independiente es la consistencia interna: un estado de verdad inyectado (estación ~50 m/eje, satélites ~30 m/eje, relojes ~1e-7 s, con una fluctuación por componente con semilla) se transforma en observables sintéticos mediante el mismo modelo geométrico que invierte el solucionador, se añade ruido gaussiano con semilla (valores ilustrativos por defecto: σ de VLBI ≈ 1e-11 s, σ de distancia ≈ 0,1 m, σ de ISL ≈ 0,1 m; pesos 1/σ²), y el estimador debe recuperar la verdad inyectada dentro del ruido a partir de una estimación inicial de ceros. Un NEES medio de Monte Carlo Δxᵀ(HᵀWH)Δx sobre semillas (formal_covariance_nees) se sitúa dentro de una banda amplia en torno a n_params, una comprobación del realismo de la covarianza.

Realización del marco de referencia lunar — ajuste de datum de Helmert de 7 parámetros (src/lunar_frame_realise.rs)#

Mientras que src/lunar_frame.rs aplica la orientación del cuerpo lunar WGCCRE de la IAU 2015 (un modelo directo), este módulo estima (realiza) un marco de referencia lunar a partir de una red de coordenadas puntuales estimadas ligadas a un datum. El núcleo de estimación es una clásica transformación de semejanza de 7 parámetros (Helmert) —tres de traslación, tres de rotación de ángulo pequeño y uno de escala— que asigna los puntos p_i (marco estimado) a q_i (marco del datum) como q_i = t + (1 + s)·R(θ)·p_i, con R(θ) = rz(θz)·ry(θy)·rx(θx) construida a partir de crate::precession::{rx, ry, rz, matmul, mat_vec}. Los siete parámetros [tx, ty, tz, θx, θy, θz, s] se estiman a partir de ≥ 3 pares de puntos no colineales mediante mínimos cuadrados ponderados con crate::batch_ls::gauss_newton: el modelo directo predice cada q_i a partir de su p_i y aplana las tres componentes de todos los puntos en el vector observable, las coordenadas observadas del datum forman z, los pesos son 1/σ², y la resolución parte de x0 = zeros. Los ángulos de rotación se estiman en µrad y la escala en ppb para que el jacobiano por diferencias finitas siga bien escalado a la magnitud de coordenadas de la superficie lunar (~1.7e6 m). Un pequeño icrf_orientation_tie compone la pequeña rotación realizada mediante la orientación IAU cuerpo→ICRF (transpose(crate::lunar_frame::icrf_to_iau_moon(jd_tdb))) y devuelve el desfase residual de ángulo pequeño del marco realizado respecto a los ejes ICRF: un cambio de marco de expresión deliberadamente simple, no una estimación independiente del polo lunar.

La referencia independiente es la consistencia interna: una transformación de Helmert conocida (traslación ~decenas de m, rotación ~µrad, escala ~1e-7) se inyecta en una red sintética de puntos bien repartidos (latitud/longitud selenográficas variadas → MCMF, algunos puntos con altitud), se añade ruido gaussiano con semilla y el ajuste debe recuperar los parámetros inyectados. Con datos sin ruido la recuperación llega a ~precisión de máquina (traslación < 1e-6 m, rotación < 1e-9 rad, escala < 1e-12); con ruido de metros, los parámetros recuperados quedan dentro de unas pocas × la σ formal y el residuo RMS posterior al ajuste se sitúa cerca del nivel de ruido. El escenario lunar-frame-realisation informa del datum recuperado, del error de recuperación por parámetro frente a la verdad inyectada, del residuo RMS posterior al ajuste y del enlace de orientación ICRF de la rotación realizada.

Volumen de servicio de navegación lunar — DOP / cobertura / disponibilidad + PL de ARAIM lunar generalizado (src/lunar_service.rs)#

Este módulo compone piezas ya construidas en un análisis de volumen de servicio de navegación lunar: barre una malla de latitud/longitud selenográficas sobre un horizonte temporal frente a una constelación de órbita lunar ilustrativa, de fuente pública, de clase Moonlight / LCNS (LCNS: Servicios de Comunicaciones y Navegación Lunares) e informa de DOP / cobertura / disponibilidad más una envolvente generalizada de nivel de protección ARAIM lunar. Las dos reutilizaciones son esenciales y explícitas. La geometría DOP es el núcleo VALIDATED (frente a gnss_lib_py) crate::orbit::dop: service_dop es un fino filtro de máscara de elevación más ese núcleo, y una prueba afirma la identidad (service_dop es igual a un orbit::dop directo sobre las mismas posiciones visibles). La integridad reutiliza la maquinaria de ARAIM lunar de LunaNet LNIS (LunaNet Interoperability Specification) crate::lunar::lunar_araim (σ_URE ≈ 30 m, P_sat ≈ 1e-4); lunar_protection_level generaliza el nivel de protección existente del polo sur a un punto arbitrario de la superficie, y una prueba afirma que se reduce al caso del polo sur (en el polo sur, con la misma geometría/presupuesto, devuelve exactamente el resultado existente de lunar::lunar_araim con una diferencia < 1e-9).

Los parámetros de la constelación son una aproximación ilustrativa de las descripciones públicas de la ESA de la clase de sistema (≈ 4 satélites en órbitas lunares elípticas congeladas que favorecen la cobertura del polo sur: apolunio sobre el hemisferio sur; 4 es el valor por defecto de la biblioteca, y el moonlight-service-volume.toml incluido establece 8 porque el nivel de protección necesita al menos 6 a la vista). No son la efeméride real de Moonlight/LCNS y no implican ninguna afiliación, aval, herencia, certificación ni TRL. La composición (cobertura / disponibilidad / integridad) es MODELLED: un conjunto de relés kepleriano circular/elíptico (no una efeméride de NRHO (órbita de halo casi rectilínea) 9:2 de LCNS corregida diferencialmente), una Luna de rotación media (sin libración física ni polo en precesión) y parámetros de integridad publicados de LunaNet LNIS. Demuestra el método del volumen de servicio, no una cifra de disponibilidad operativa. Determinista (geometría pura; sin aleatoriedad). El escenario moonlight-service-volume informa del porcentaje de cobertura, de las envolventes del recuento de visibles y del PDOP, de la envolvente de HPL/VPL sobre el volumen y de la disponibilidad del nivel de protección frente al límite de alerta.

PNT diferencial lunar — cancelación de modo común + residuo creciente con la línea base + niveles de protección DGNSS (src/lunar_dpnt.rs)#

Un análogo lunar de DGNSS (navegación diferencial por satélite) / SBAS: una estación de referencia de clase NovaMoon en una ubicación selenográfica conocida calcula correcciones diferenciales por satélite a partir de una constelación ilustrativa, de fuente pública, de clase Moonlight / LCNS, y un usuario móvil desplazado de ella por una línea base las aplica, de modo que los errores de efemérides difundidas de modo común se cancelan. Cada satélite i lleva un vector común inyectado de error de órbita 3-D e_i y un error de reloj común c_i. El residuo de pseudodistancia de la estación de referencia es la corrección −e_i · û_ref,i + c_i; el error bruto del usuario es −e_i · û_user,i + c_i; el error corregido del usuario es su diferencia −e_i · (û_user,i − û_ref,i). El término de reloj c_i se cancela exactamente (es idéntico en ambas observaciones), y el término de órbita colapsa a la proyección sobre la diferencia de los dos vectores unitarios de línea de visión, que → 0 cuando la línea base → 0 (el suelo de decorrelación espacial) y crece ≈ linealmente con la línea base. Los errores de distancia corregidos por satélite se proyectan a través de la geometría del usuario mediante una pequeña resolución de instantánea de mínimos cuadrados ponderados con pocas dependencias (estado [x, y, z, clock] mediante crate::orbit::invert4; un sesgo constante de distancia lo absorbe la incógnita de reloj en lugar de corromper la solución) para dar el error de posición del usuario. El nivel de protección del usuario reutiliza la maquinaria de nivel de protección SBAS de DO-229E (crate::sbas::sbas_protection_level, factores K de aproximación de precisión) con la σ residual diferencial como presupuesto de error de 1 σ de cada satélite.

NovaMoon se menciona solo como clase de sistema (una descripción pública de una estación de referencia lunar); la constelación reutiliza la crate::lunar_service::LunarConstellation ilustrativa de fuente pública. Son parámetros ilustrativos para ejercitar el método diferencial, no una efeméride real, y no implican ninguna afiliación, aval, herencia, certificación ni TRL. El escenario lunar-differential-pnt informa del error de posición del usuario con y sin correcciones, del factor de reducción, de la curva de error frente a línea base y del nivel de protección. En la configuración por defecto, el error corregido del usuario con una línea base de 50 km es ≈ 0,008 m frente a ≈ 24 m sin corregir (una reducción de ~3000×), y ≈ 0 con línea base cero.

La referencia independiente es la consistencia interna: la cancelación de modo común es una identidad algebraica exacta (con noise = 0, error corregido < 1e-6 m con línea base cero; el término de reloj se cancela hasta la precisión de máquina con cualquier línea base), el residuo crece de forma monótona con la línea base y el nivel de protección es el mismo algoritmo de DO-229E frente al que está fijada la pila SBAS. El residuo de decorrelación espacial es un modelo geométrico de primer orden, no un modelo de decorrelación ajustado a partir de seguimiento lunar real.

Exportación de interoperabilidad lunar — CCSDS OEM + KIF alineados con LunaNet/IOAG con ajuste a la norma de ida y vuelta (src/lunar_interop.rs)#

El marco de referencia lunar, la escala de tiempo lunar y la efeméride lunar se exportan en formas de intercambio alineadas con LunaNet/IOAG (IOAG: Grupo Asesor de Operaciones Interagencias) y basadas en CCSDS. Esta fase no inventa un formato de transmisión: reutiliza el emisor y el analizador de CCSDS OEM (Orbit Ephemeris Message) 2,0 ya existentes en el crate (crate::oem::OemFile::to_oem_string / crate::oem::parse_oem) y el envoltorio del Kshana Interchange Format (crate::interchange::Envelope), reetiquetados para el contexto lunar. export_lunar_oem fija el REF_FRAME del OEM al marco del cuerpo lunar WGCCRE de la IAU 2015 (MOON_ME Tierra media o MOON_PA ejes principales), TIME_SYSTEM a la escala de tiempo lunar (LTC / TCL / UTC) y CENTER_NAME a MOON, sobre una efeméride de muestra ilustrativa, de fuente pública, de clase LCNS (posiciones de crate::lunar_service::LunarSat::position_mci, velocidad por diferencia finita central). export_lunar_time_metadata emite un descriptor de tiempo lunar alineado con LunaNet/IOAG (identificador de escala, tasa secular en µs/día de crate::lunar_time::lunar_rate_breakdown, la banda publicada de 56–59 µs/día, superficie de referencia) que hace el ciclo de ida y vuelta mediante serde_json. export_kif_lunar envuelve el OEM + el descriptor + la etiqueta de marco en el envoltorio KIF existente con la etiqueta de honestidad MODELLED.

La referencia independiente es el ciclo de ida y vuelta / ajuste a la norma de campos. Como oem.rs incluye ambas direcciones, el OEM hace el ciclo de ida y vuelta mediante crate::oem::parse_oem (de vuelta a un segmento igual, con el marco/tiempo lunar y el número de estados conservados) y se comprueba de forma independiente mediante oem_conformance, que verifica que está presente cada palabra clave de cabecera exigida por CCSDS/LunaNet, que REF_FRAME lleva un token lunar MOON_* y que TIME_SYSTEM no está vacío, que se mantiene la estructura META_START … META_STOP y que las líneas de datos de posición+velocidad están bien formadas; devuelve un resultado estructurado más la lista de campos presentes/ausentes, de modo que una exportación rota (p. ej., un TIME_SYSTEM omitido) se detecta y se nombra. Los metadatos de tiempo hacen el ciclo de ida y vuelta mediante parse_lunar_time_metadata, y el envoltorio KIF lo hace mediante Envelope::parse hasta artefactos iguales que llevan la etiqueta MODELLED.

Predicciones preregistradas#

Una predicción preregistrada es un resultado MODELLED congelado antes de que exista ningún dato con el que puntuarlo, con el protocolo de puntuación fijado al mismo tiempo. No es una validación y no añade ninguna fila al registro. Cada una reside en docs/predictions/, con sus entradas congeladas, su resultado y sus hashes SHA-256, y tests/prediction_frozen.rs falla si se mueve cualquier byte congelado; un supuesto modificado se responde con una predicción nueva y fechada junto a la antigua, nunca editándola.

Registro de representatividad de la demostración y de brechas hacia el vuelo (src/representativeness.rs)#

El resultado de una simulación solo sirve como evidencia si declara, de forma visible, a qué está anclado, qué supone y qué lo separa todavía de un sistema de vuelo. El registro de representatividad lo convierte en una salida de primera clase, comprobada por máquina: un registro Representativeness contiene los Anchor externos de la demostración, sus supuestos modelados, sus Gap hacia el vuelo (cada uno con la fase/actividad que lo cerraría) y la banda de TRL para la que es representativo. Es el complemento por resultado de la matriz verification a nivel de capacidad.

La referencia independiente es un conjunto de invariantes de forma cerrada, impuestas por representativeness::tests: un registro Validated debe enumerar al menos un ancla ExternalDataset (una simulación no puede validarse frente a sí misma); un registro Modelled debe enumerar al menos una brecha hacia el vuelo y no puede afirmar una banda de TRL representativa por encima de 4 (la maduración más allá de eso requiere evidencia de hardware/vuelo, que es una brecha y no una salida de simulación); la banda de TRL debe estar bien formada; y un registro PartnerOwned no debe afirmar nada. Estas invariantes ponen en práctica la disciplina de «representatividad justificada + brechas restantes hacia el vuelo claramente identificadas».

Evidencia unificada del compromiso cuántico frente a clásico (src/qtrade.rs)#

Toda área de aplicación de PNT cuántico responde a la misma pregunta de la misma manera: fijar un marco de comparación (escenario + semilla + versión del motor), encaminar un candidato cuántico y una línea base clásica por una misma vía de código neutra, puntuarlos con figuras de mérito comunes e informar —con un intervalo de confianza y una etiqueta honesta de validado/modelado— de dónde gana lo cuántico y dónde no. TradeEvidence da a esa respuesta una única forma, de modo que las verticales de temporización, navegación y detección de anomalías emiten el mismo objeto reproducible y honestamente etiquetado. No reimplementa ningún compromiso: las cifras por FoM proceden de los motores existentes (quantum_trade, crossover y los módulos de las verticales); esto es el contrato más la envoltura de reproducibilidad/representatividad, construida sobre el registro de representatividad y las etiquetas de verificación.

La referencia independiente son identidades de beneficio/ganador de forma cerrada más una envoltura fiel de la salida existente del compromiso. qtrade::tests: la razón de beneficio tiene la polaridad correcta (orientada de modo que >1 signifique siempre que el lado cuántico es mejor, tanto para el holdover, donde más es mejor, como para las FoM de error, donde menos es mejor); un objeto de evidencia construido a partir de un quantum_trade::TradeResult real reproduce sus razones de beneficio; la evidencia deshonesta se rechaza (una representatividad Modelled sin brecha, o una FoM Validated cuyo registro de compromiso no lleva ancla externa); el JSON es determinista y lleva los campos de marco/semilla/motor/FoM/representatividad.

Biblioteca de modelos de error de dispositivos cuánticos (src/quantum_devices.rs)#

Un único lugar que expone los dispositivos de PNT cuántico entre los que el demostrador hace compromisos —relojes ópticos / de iones atrapados / de iones de mercurio, relojes de referencia clásicos, el interferómetro de átomos fríos y los enlaces de transferencia de tiempo—, cada uno como una DeviceCard que lleva su especificación principal y un registro de representatividad. La mayor parte de la física de los dispositivos se reutiliza (estabilidades de reloj de holdover::QuantumClockClass y clock_state::ClockClass; el interferómetro de átomos fríos de quantum_trade/crossover; enlaces clásicos ópticos/RF de timetransfer_adv). El único modelo realmente nuevo es el enlace de transferencia de tiempo por entrelazamiento / fotón único, cuya precisión de temporización está limitada por el ruido de disparo: σ_t ≈ jitter/√(R·τ) en la tasa de coincidencias detectadas R y la integración τ, degradada por una penalización de cuentas oscuras √(1 + dark/R) y con un suelo fijado por un sistemático irreducible.

La referencia independiente son los coeficientes publicados y reutilizados de relojes/CAI más identidades de forma cerrada de ruido de disparo/pérdidas. quantum_devices::tests: el orden de estabilidad de reloj reutilizado es razonable (red óptica < ion de mercurio < CSAC en σ_y(1 s)); la precisión por entrelazamiento mejora como 1/√τ (4× de integración reduce a la mitad σ) cuando está limitada por el ruido de disparo; la tasa de coincidencias detectadas cae 10× por cada 10 dB de pérdida del enlace; las cuentas oscuras degradan la precisión de forma monótona; el suelo sistemático acota la precisión por debajo; cada ficha de dispositivo es un registro de representatividad válido y Modelled.

Temporización cuántica de confianza — cadena de extremo a extremo, difusión segura, anomalías + compromiso (src/timetransfer_chain.rs)#

El escenario quantum-time-transfer compone la cadena de temporización que necesita un demostrador de PNT cuántico: un presupuesto de tiempo de usuario de extremo a extremo (error de inercia del reloj de referencia y precisión de temporización del enlace combinados en cuadratura) para una cadena cuántica (reloj de red óptica + enlace por entrelazamiento/fotón único) frente a una cadena clásica (CSAC + enlace RF bidireccional); un nivel de protección de temporización (TPL, reutilizado de tpl) que acota el error de tiempo no detectado; una figura de mérito de seguridad frente a ataques de retardo/repetición 1 − P_md con una tasa de falsas alarmas indicada (reutilizada de detection); una probabilidad de detección de anomalías de reloj + latencia de detección de cambios por CUSUM (suma acumulada); y la comparación cuántico frente a clásico como qtrade::TradeEvidence honesta que lleva un registro de representatividad + brechas hacia el vuelo.

La referencia independiente es un presupuesto en cuadratura de forma cerrada sobre núcleos reutilizados y validados por separado (ADEV frente a Stable32/NIST; la cota del TPL; detection::analytic_pd/analytic_pmd). timetransfer_chain::tests: la precisión cuántica mejora con el tiempo de integración; la cadena cuántica puede ganar y puede perder en la FoM de precisión (con honestidad: no es una victoria universal; un enlace con muchas pérdidas invierte el resultado); el nivel de protección es finito y positivo; la FoM de seguridad está en [0.1] y crece con el retardo del ataque; la probabilidad de detección de anomalías es monótona con la magnitud del fallo; y la evidencia del compromiso es internamente honesta (is_honest()).

Navegación cuántica sin GNSS (src/quantum_nav_od.rs)#

El escenario quantum-gnss-free-nav compara la navegación por estima durante una interrupción de GNSS con un presupuesto inercial cuántico (un acelerómetro de interferómetro de átomos fríos, reutilizado de inertial::quantum_imu/quantum_trade, cuyo suelo de ruido blanco de CAI está validado dentro de ~2 órdenes de magnitud respecto a Freier et al. 2016) frente a un INS clásico de grado de navegación. Informa del crecimiento del error de posición durante la inercia, del tiempo de holdover hasta un umbral de posición y del compromiso cuántico frente a clásico como qtrade::TradeEvidence honesta. La observabilidad se declara con honestidad: sin ninguna solución externa durante la interrupción, el sesgo del acelerómetro es inobservable, por lo que el error de posición crece sin cota (≈ ½·sesgo·t² más un término de paseo aleatorio de velocidad); un sensor cuántico de menor sesgo ralentiza ese crecimiento pero no cierra la brecha: solo lo hace una solución externa.

La referencia independiente son los presupuestos inerciales reutilizados (QuantumNavBudget/ClassicalInsBudget, ambos implementan el trait PositionDrift) más identidades de deriva de forma cerrada. quantum_nav_od::tests: el presupuesto cuántico supera al clásico en una interrupción larga (menor error, mayor holdover); el error crece con la duración de la interrupción en ambos (la brecha de observabilidad); la ventaja depende de la interrupción y no es un factor de ganancia constante (la curva cuántica está dominada por el ruido en inercias cortas y por el sesgo en las largas); la evidencia del compromiso es internamente honesta.

Detección de fallos / anomalías en sistemas de PNT cuántico (src/quantum_faults.rs)#

El escenario quantum-anomaly-detect define un catálogo etiquetado de fallos de PNT cuántico (salto de frecuencia del reloj, deriva, pérdida de enganche; sesgo escalonado del sensor, caída de señal), puntúa un estadístico de detección en ventanas nominales frente a ventanas con fallo, e informa de la discriminación del detector como un AUC de la ROC y de un fallo mínimo detectable con una tasa de falsas alarmas fija. El enfoque cuántico frente a clásico: una referencia de reloj cuántico más estable reduce el ruido σ del monitor, por lo que detecta fallos más pequeños; se emite como qtrade::TradeEvidence honesta con un registro de representatividad.

La referencia independiente es un AUC de forma cerrada para el estadístico de detección gaussiano (nominal N(0,σ), fallo N(μ,σ) ⇒ AUC = Φ(μ/(σ√2))), comprobado de forma cruzada con el eval_stats::bootstrap_auc_ci validado externamente (validado frente a scikit-learn) y con los umbrales analíticos de detection. quantum_faults::tests: el AUC analítico coincide con valores conocidos (0,5 en μ=0, →1 para μ/σ grande, monótono); el IC de AUC por bootstrap empírico acota la forma cerrada; el monitor cuántico tiene mayor AUC y un fallo mínimo detectable menor; la ventaja desaparece con fallos enormes (ambos detectan a la perfección: no es un margen universal); el catálogo tiene cinco clases etiquetadas; el compromiso es internamente honesto.

Ajuste a las normas — formatos de intercambio, presupuesto de enlace e integridad (comprobaciones con referencia independiente externa)#

Estas normas se validan recuperando los ejemplos resueltos literales / valores de referencia publicados en las propias normas (o en una implementación de referencia independiente), no mediante el ciclo de ida y vuelta propio de Kshana. Recuperar el ejemplo de anexo de una norma es la mejor comprobación de ajuste a la norma disponible para un analizador de formatos de intercambio.

Normas GNSS — estado de la referencia independiente externa y las brechas honestas que quedan:

Temporización para redes, espectro, el sistema solar, constelaciones, campañas y LEO-PNT#

Las capacidades añadidas en la línea 0,28 se califican fila por fila en el documento generado VERIFICATION-MATRIX.md; esta sección resume cuáles de ellas llevan una referencia independiente externa. Una fila es VALIDATED solo con una referencia independiente externa; todo lo demás es MODELLED.

Las salidas que son representaciones y no evidencias tienen tests pero no una fila de la matriz: las exportaciones de intercambio (CZML (Cesium Language), KML (Keyhole Markup Language), GeoJSON, efemérides STK (Systems Tool Kit), SigMF (Signal Metadata Format)), cada una releída por un validador escrito a partir de la especificación del formato (tests/interop_formats.rs, 13 tests; véase INTEROP.md); las animaciones (tests/animation.rs: repeticiones idénticas byte a byte, recuentos exactos de fotogramas, SVG (Scalable Vector Graphics) bien formado, ninguna dirección externa en el reproductor HTML (HyperText Markup Language)); y el informe de ejecución (tests/advanced_report.rs, tests/advanced_report_cli.rs: cada escenario incluido genera informe sin ninguna sección vacía ni valor de relleno, las etiquetas coinciden con la matriz y el comando registrado reproduce result.json y el informe byte a byte).

Envolvente de operación#

Cada paquete se ejercita a lo largo de su envolvente de entrada declarada mediante tests/scenario_coverage.rs, que comprueba que toda salida numérica es finita (sin NaN/Inf (NaN: no es un número)) y acotada. La tabla indica el intervalo de entrada probado por paquete, el comportamiento esperado de la salida y el test que lo cubre.

Las filas de flicker-FM y de sesgo de fusión cierran dos carencias concretas de realismo: los términos de ruido están desactivados por defecto pero afectan demostrablemente a la salida cuando se activan, y el filtro de fusión conjunto no depende de que los sesgos se anulen: converge también con un sesgo residual realista de calidad de átomos fríos.

Limitaciones conocidas#

• Las ejecuciones cuánticas y clásicas usan ahora semillas independientes del RNG (generador de números aleatorios) (semilla clásica = semilla + 0x9e3779b97f4a7c15), de modo que sus realizaciones de ruido no están correlacionadas; corregido tras la revisión.
• holdover_s tiene en cuenta los segmentos: las líneas temporales de interrupción se dividen en segmentos contiguos en cada readquisición de GNSS y el valor notificado es la deriva del peor caso (la más corta) entre ellos. Sigue estando acotado por la resolución de la rejilla temporal (es una cota inferior).
• La resincronización de la transferencia de tiempo ISL modela la incertidumbre residual del enlace como un jitter nuevo de media cero en cada paso de medida, más un reanclaje en el intervalo configurado.

Afirmaciones frente a realidad: referencia rápida#

La lista de comprobación de un revisor hostil. Para cada término que pueda leerse como algo más de lo que es: qué hace Kshana hoy y dónde se sitúa en la hoja de ruta la versión real.

Contrastes cruzados del artículo de PNT lunar (evidencia de regresión, no filas de la matriz)#

La suite lunar/cislunar (las capacidades "Lunar & cislunar" y "Lunar PNT suite" del README) tiene sus afirmaciones de artículos publicados contrastadas de forma independiente en tests/validate_p*.rs, cada una frente a una referencia independiente de una implementación distinta:

• huella orbital de transmisión/captura frente a scipy.special.j1 (Bessel J1 de Cephes);
• DOP de geometría de balizas en superficie frente a una resolución independiente de (HᵀH)⁻¹ con NumPy;
• crecimiento del error de predicción de persistencia de UT1/EOP frente a una relectura con NumPy de las mismas filas literales de finals2000A del IERS;
• familia plana de órbitas retrógradas distantes frente a la Three-Body Periodic Orbit Database de NASA/JPL;
• presupuesto de precisión de medida de distancia por RF frente a una referencia de primeros principios.

Los fixtures y los scripts generadores de referencias independientes están en tests/fixtures/{p1_footprint,lunar_service,eop_prediction,rf_ranging_precision,dro_family_jpl,p2_independent_dop}/. Refuerzan la evidencia de capacidades que siguen siendo MODELLED en la matriz comprobada por máquina (src/verification.rs); son comprobaciones de regresión, no nuevas filas VALIDATED de la matriz, de modo que no modifican por sí mismas el recuento de la matriz comprobada por máquina. Ese recuento no se reproduce aquí, porque una copia escrita a mano se desfasa: el reparto vigente es la cabecera generada de VERIFICATION-MATRIX.md, que gen_validation_artifacts escribe a partir de verification_matrix() y que tests/verification_artifacts_doc_sync.rs fija.