Masintõlge, mida emakeelne kõneleja pole üle vaadanud. Võrdlusallikaks on ingliskeelne versioon.

Terviklikkus ja häiredMuuda GitHubisAllikas: docs/INTEGRITY.md

Terviklikkus ja turvalisus: mida Kshana modelleerib ja mida mitte

Kshana annab kaks kvaliteedinäitajat (FoM) — terviklikkus ja turvalisus —, mida on kerge segi ajada samanimeliste lennunduse tasemel suurustega. See leht ütleb selgelt välja, mis need praegu on, mis need ei ole ja mida tegevuskava lisab. Kui hinnatakse Kshanat inimelu ohutusega seotud või sertifitseerimise kontekstis, tuleks seda lehte lugeda esimesena.

Praegu (v0.37.0)#

Terviklikkuse FoM — filtri enesekooskõla#

Terviklikkuse FoM on selliste katkestuse valimite osa, mille tegelik ajaviga jääb Kalmani filtri enda k-sigma kaitsepiiri sisse:

integrity = (# outage samples with |error| <= k * phase_sigma) / (# outage samples)

See mõõdab, kas filtri ise esitatud määramatus on GNSS-i (ülemaailmne satelliitnavigatsioonisüsteem) katkestuse ajal ausalt vastavuses selle enda veaga. See on kasulik sisemine kooskõlakontroll.

See ei ole:

  • horisontaalne/vertikaalne kaitsetase (HPL/VPL) — positsioonitasandi kaitsetaset pole üldse (kellapaketid on ajatasandil);
  • terviklikkuse risk ehk ohtlikult eksitava teabe tõenäosus (P_HMI);
  • häirepiiri võrdlus;
  • standarditele RTCA DO-229E / DO-316 või EUROCAE ED-259A (RTCA: Radio Technical Commission for Aeronautics; EUROCAE: European Organisation for Civil Aviation Equipment) ega ühelegi muule sertifitseerimisstandardile vastav.

Turvalisuse FoM — analüütiline spuufimise tuvastatavuse piir#

Turvalisuse FoM on kella stabiilsusel põhinev spuufimise tuvastatavuse piir: kella müra (valge sageduse ja juhusliku käigu PSD-d (võimsusspektri tihedused)) ja seirevahemiku põhjal on see ühe kella kooskõlamonitori analüütiline tuvastusvaru aeglaselt kasvava valeaja spuufimise vastu. Vaiksem kell (nt optiline kell) tuvastab väiksema ja aeglasema spuufimise kui müra rohkem tekitav kell (nt CSAC (kiibimõõtmetes aatomkell)) — see kontrast ongi demonstraatori mõte.

See ei ole mitme satelliidi RAIM-i (vastuvõtja autonoomne terviklikkuse seire) detektor. Satelliitidevahelisi pseudovahemaa jääke, kaitsetaset ega P_HMI-d pole. Innovatsiooni ja sigma testil on sama matemaatiline kuju kui klassikalisel RAIM-i vea tuvastamisel (Brown), kuid arv on antud kella analüütiline piir, mitte RAIM-i teostus, ja see on tähenduslik ainult seadistatud spuufimisstsenaariumi kontekstis (vt stsenaariumi liik spoof, mis süstib tegeliku kasvava rünnaku).

Väljund ütleb seda ise. Liigid clock, orbit, hybrid ja fusion ei seadista ühtegi rünnakut, mistõttu nende üherealine kokkuvõte prindib arvu asemel security n/a (no attack) ning nende tulemusdokument märgib põhjendusega välja fom.security väärtuseks applicable: false oma figure_tiers plokis. Väärtus ise jääb dokumenti neile, kes soovivad piiri.

Tõeline hetktõmmise, lahenduste eraldatuse ja ARAIM RAIM (src/raim.rs)#

Tõeline positsioonitasandi RAIM on teostatud failis src/raim.rs, eraldi ülaltoodud enesekooskõla FoM-ist:

  • Mitme satelliidi jääkide seire — see ehitab nähtavate satelliitide vaatejoone geomeetriamaatriksi, moodustab vähimruutude positsiooni- ja kellalahenduse ning testib jääkruutude summat.
  • χ²-vea tuvastamine — SSE/σ² (SSE: jääkruutude summa) on veavabaduse hüpoteesi korral χ²(n−4); viga kuulutatakse välja, kui väärtus ületab piiri chi2_{1-P_fa}(n-4). χ²-piirid saadakse sõltuvusteta regulariseeritud mittetäieliku gammafunktsiooni arvutusest (täpne, tabeliteta).
  • Tõusul põhinev HPL / VPL — max_i(slope_i)·pbias·σ, kus slope_i on satelliidipõhine positsioonivea tundlikkus kübamaatriksist ja pbias on mittetsentraalne χ²-nihe, mis vastab seadistatud tuvastamata jäänud sündmuse tõenäosusele P_md.
  • Lahenduste eraldatusel põhinev RAIM (MHSS: mitme hüpoteesi lahenduste eraldatus) — kõigi nähtavate satelliitide lahenduse ja iga üksiku satelliidi väljajätmise osalahenduse puhul tuvastab ja identifitseerib pesastatud hinnangute eraldatus Δ_k = x_k − x₀ vigase satelliidi ning toidab kaitsetaseme piiri.
  • ARAIM (täiustatud vastuvõtja autonoomne terviklikkuse seire) terviklikkusriski (P_HMI) eelarve — araim_raim lahendab väikseima HPL/VPL-i, mille ohtlikult eksitava teabe tõenäosuste summa P_HMI = Σ_k p_fault,k · Q((PL − T_k)/σ_k) (Blanch jt, Baseline ARAIM) vastab selgesõnalisele terviklikkusriski jaotusele, ning esitab riski, mille need tasemed saavutavad — nii saab terviklikkust vahetada otse häirepiiriga, selle asemel et jätta see kaudseks fikseeritud kordajas K_md.
  • Stanfordi–ESA terviklikkusdiagramm (ESA: Euroopa Kosmoseagentuur) — epohhipõhine akumulaator klassifitseerib paari (error, PL) kättesaadavuse kokkuvõtte jaoks piirkondadesse Available / System-Unavailable / Misleading / Hazardously- Misleading.
  • Saavutatav otsast lõpuni — stsenaariumi liik integrity käitab ülaltoodut SGP4 (Simplified General Perturbations 4) või Kepleri satelliidikonstellatsiooni või päris TLE-de (kahereaelementide komplektid) või RINEX-i (Receiver Independent Exchange Format) navigatsioonifaili põhjal ning annab epohhipõhise HPL/VPL kättesaadavuskaardi seadistatud häirepiiride suhtes (scenarios/integrity-raim.toml). Sama käitus ekspordib vertikaalse Stanfordi diagrammi: igal kaitstud epohhil kaardistatakse algväärtusega, reprodutseeritav veavaba vahemaavea valim geomeetria kaudu tegelikuks vertikaalseks veaks ja klassifitseeritakse VPL-i ja vertikaalse häirepiiri suhtes, nii et JSON-i (JavaScript Object Notation) tulemus ja CLI (käsurea liides) kokkuvõte sisaldavad piirkondade arve (terviklikkuse sündmused ja HMI: ohtlikult eksitav teave) — mitte ainult kättesaadavuse osa. Kaasasoleval failil scenarios/integrity-raim.toml annab käitus 344 epohhi 361-st kättesaadavaks (95,3 %) horisontaalse 40 m ja vertikaalse 50 m häirepiiri korral, 0 terviklikkuse sündmuse ja 0 HMI-ga.
  • Kahe konstellatsiooni ARAIM terviklikkuse tugisõnumiga — araim_dual_raim lisab kogu konstellatsiooni veareþiimi: lisaks veavabale ja üksiku satelliidi hüpoteesile annab iga konstellatsioon ühe hüpoteesi, mis eemaldab kõik oma satelliidid, eelneva tõenäosusega P_const, samasse MHSS-i terviklikkusriski summasse. Sõnum IntegritySupportMessage (ISM) kannab terviklikkuse kasutajavahemaa täpsust (σ_URA), täpsuse ruutkeskmist (σ_URE), suurimat nominaalset nihet b_nom, mis on ühepoolselt iga režiimi sisse kokku voldetud, ning eelnevaid tõenäosusi P_sat ja P_const; selle WG-C (Euroopa Liidu ja Ameerika Ühendriikide satelliitnavigatsioonikoostöö töörühm C, mille ARAIM-i tehniline alarühm avaldab etalonmaterjali) etalonkomplekt on σ_URA = 0,75 m, σ_URE = 0,67 m, b_nom = 0,75 m, P_sat = 1e-5 ja P_const = 1e-4. P_const = 0 reprodutseerib ühe vea araim_raim tulemuse bitt-bitilt. Liik integrity kasutab seda rada väärtusega araim_dual = true (scenarios/araim-gps-galileo.toml: GPS + Galileo, 48 satelliiti, 145 epohhi 145-st kättesaadav samade häirepiiride korral).
  • Kaitsetasemed avaldatud etalonvektorite vastu — liik araim-reference-check käitab mootori funktsioone araim_protection_level ja araim_integrity_risk WG-C ARAIM-i alarühma enda läbitöötatud näidetel (Reference Airborne Algorithm Description Document v3.1, 2019, lisa D, ja Milestone 3 Report, 2016, lisa A). Vastuvõtuvektori suurim vertikaalse/horisontaalse kaitsetaseme erinevus on 0,0437 m dokumentide enda tolerantsi 0,05 m vastu. See rida on failis VERIFICATION-MATRIX.md VALIDATED: see kontrollib kaitsetaseme võrrandit, mitte toimivat ISM-i ega vastuvõtjat.

Allesjäänud lünk (tegevuskava)#

Mida raim.rs veel ei tee:

  • see ei ole kella/holdover-i stsenaariumi FoM-i sisse liidetud — need paketid annavad endiselt ülaltoodud filtri enesekooskõla terviklikkusnäitaja, mitte HPL/VPL-i;
  • vea hüpoteesid on veavaba juhtum, üksikud satelliidid ja terved konstellatsioonid — samaaegseid vigu kahe või enama satelliidi (SV: space vehicle ehk satelliit) alamhulkadel ei modelleerita;
  • ISM on seadistatav parameetrite komplekt (WG-C etalonväärtustega), mitte edastatav toimiv sõnum ega valideeritud ohumudel;
  • vea tuvastamine ja väljajätmine (FDE) on ainult üksiku satelliidi ja hetktõmmise tasemel: lahenduste eraldatus nimetab vigase satelliidi ning snapshot_raim_fde lahendab uuesti iga üksiku satelliidi väljajätmise ja tagastab väljajäetud satelliidi koos allesjäänud alamhulga hii-ruut testi ja kaitsetasemetega, kuid väljajätmisega kaitstud positsiooni ei anta, ja stsenaariumi liik integrity ei käivita väljajätmise sammu.

Hetktõmmise, lahenduste eraldatuse ja ARAIM-i tuumasid on katsetatud päris IGS-i (International GNSS Service) täppisorbiidi (SP3: Standard Product 3) geomeetrial, mitte ainult sünteetilistel konstellatsioonidel: tests/igs_real_data.rs moodustab vaatejoone geomeetria päris IGS-i SP3 toote esimesest epohhist päris maajaamas ning kontrollib, et kaitsetasemed on lõplikud ja jäävad APV-I (lähenemine vertikaalse juhtimisega) häirepiiridesse horisontaalselt 40 m ja vertikaalselt 50 m, et 60 m pseudovahemaa nihe vallandab χ²-monitori, et lahenduste eraldatus identifitseerib vigase satelliidi ning et ARAIM-i tasemed vastavad eraldatud P_HMI-le. tests/araim_dual_real_data.rs käitab kahe konstellatsiooni rada päris 2026-06-07 Celestraki GPS-i ja Galileo katalooguidel, mis on propageeritud ühele ühisele epohhile (vt REAL_TLE_GUIDE.md §3). Sügavam ristkontroll — kaitsetasemete epohhipõhine võrdlus gLAB-iga (GNSS-Lab Tool, ESA levitatav GNSS-andmetöötluse komplekt) täieliku RINEX-i vaatlusarvuga — lisaks vastuvõtja tasandi pariteedi. Seda pole tehtud: liik pvt arvutab päris RINEX-i vaatlustest koodipõhise ühepunktipositsiooni, kuid sellest lahendusest pole ühtegi kaitsetaset gLAB-iga võrreldud.

Seega on raim.rs tõeline kaitsetaseme ja terviklikkusriski tuum, saavutatav stsenaariumi liikidest integrity ja araim-reference-check, katsetatud päris etalonorbiidi geomeetrial ja kontrollitud WG-C etalonvektorite vastu. Mitme satelliidi alamhulkade vead, vastuvõtja tasandi gLAB-i pariteet ja kella FoM-i integreerimine jäävad tegevuskava punktideks ning miski sellest ei ole sertifitseerimise tõendusmaterjal.

Vt ka#

  • GLOSSARY.md — iga FoM-i ja lühendi üherealised definitsioonid.
  • ARAIM_REFERENCE.md — ISM-i parameetrid ja WG-C etalonvektorid.
  • SLOT-TIMING.md — rannikukella ajakaitsetase (TPL), mis on tuvastamisest sõltuv.
  • VALIDATION.md — millised suurused on etalonidega valideeritud ja millised on enesekooskõla kontrollid.
  • src/security.rs — spuufimise tuvastatavuse piiri tuletus.

RAIM kella holdover-i kvaliteedinäitajate kõrval (0,36, valikuline)#

Kella stsenaarium võib sisaldada jaotist [integrity] (src/clock_integrity.rs): asukoht (lat_deg, lon_deg, height_m), konstellatsiooni eelseadistused (systems, vaikimisi gps-baseline), mask, vahemaajääkide sigma, valehäire ja tuvastamata jäänud sündmuse tõenäosused, horisontaalne ja vertikaalne häirepiir, epohhide vahe ning valikuline kuulutatud nihe ühel satelliidil. Käitus annab siis eraldi ploki integrity_fom: epohhi kohta nähtavad satelliidid, hetktõmmise RAIM-i kaitsetasemed ja otsus (available, alarm, unavailable-pl-above-al, unavailable-too-few-satellites, unavailable-gnss-denied) ning arvud ja kättesaadavus kogu käituse jooksul. Kuni ajajoon ütleb, et GNSS on blokeeritud, on RAIM kättesaamatu ja midagi ei ekstrapoleerita; halvenenud aken hinnatakse nominaalsena. Holdover-i kvaliteedinäitajad on muutumatud ja ilma jaotiseta on väljund baithaaval identne. MODELLED: esinduslik eelseadistatud taevas, sünteetilised jäägid ja kuulutatud piirid. See nõuab runs = 1.

EL-USA WG-C ARAIM Milestone 3 maksimaalse URA reprodutseerimine (CAP-05c)#

Varasem plaan lubas võrdlust EU-ARAIM tehnilise märkme „Table A-3“ tabeliga. Selle tabeli kohta ei leitud avalikku allikat (EL-USA töörühma C ARAIM-i tehnilise alarühma avalikes Milestone 1 kuni 3 aruannetes ei ole Table A-3), seetõttu on see võrdlus tagasi võetud ja selle nime all ei lubata midagi.

Selle asemel üritatakse reprodutseerida avalikku aruannet: Milestone 3 Report (25. veebruar 2016, GPS.gov koopia, SHA-256 156147e1...13d8), tabelid 5, 6 ja 7, mis trükivad iga konstellatsioonikonfiguratsiooni ning nii RNP 0,1 kui ka RNP 0,3 kohta suurima sigma_URA, mille korral 90 % kasutajatest on 99,5 % kättesaadavus. Kontrollitakse kaheteistkümmend trükitud kirjet (kahesageduslike tabelite Depleted ja Baseline read) läbimise kriteeriumide alusel, mis on eelregistreeritud failis xval/araim-m3/PREREGISTRATION.md enne ühtegi hinnatud käitust, koos kõrvaldamatute kõrvalekalletega, mis on seal välja toodud: almanahhifaile pole, päris pesade asemel on Walkeri kihid, jämedam võrk ja samm ning mootori ADD v4.2 horisontaalne rada aruande enda teksti asemel. Tabeleid 8 kuni 13 (ühesageduslikud) ja Optimistic ridu ei üritata, põhjused on seal antud. Tulemus: 8 kirjet 12-st reprodutseeritud, 4 NOT MET (kinnitatud): kahe konstellatsiooni kirjed ja kõik ainult Galileo kirjed klapivad (sh N/A read), kahe konstellatsiooni Depleted RNP 0,1 kirje saavutab kattuvuse 0,847 kohal 9 m trükitud 9 m vastu (vajab 0,90) ja kolm ainult GPS-i kirjet jäävad kaugelt alla (kattuvus 0,70 kohal 4 m, 0,58 kohal 6 m, 0,65 kohal 10 m trükitud 4 m, 6 m ja „>10 m“ vastu). Ainult GPS-i möödalaskmised võivad tuleneda ühtlasest Walkeri kihist, mis asendab päris GPS-i pesasid (D1); see on hüpotees, mitte leid. Tulemus jääb MODELLED olenemata sellest, milline see on. Uuring on src/bin/gen_araim_m3_study.rs; selle mõõdetud kattuvused on failis xval/araim-m3/results.json ja hindab tests/araim_m3_reproduction.rs. Aruandele endale viidatakse, seda ei kopeerita hoidlasse.