Kuu etalonjaam

MODELLED. Sätestatud eelduste korral (satelliidikonstellatsioon, selle signaal-ruumis viga, jaama kaardistamistäpsus, korrektsioonide latentsus ja lingi kvantimine, igaüks on sisend, mis on märgitud oma avaliku allikaga või kui ILLUSTRATIVE) annab mudel allpool toodud arvud. Need ei ole väide ühegi tegeliku süsteemi toimivuse kohta. Kshana ei ole seotud ühegi ametiga ega nende heaks kiidetud ning ei esita TRL-i ega lennupärandi väidet. Ainult nõuandev.

Eesmärk#

Avalik materjal kirjeldab Kuu lõunapooluse etalonjaama, mis jälgib Kuu navigatsiooniteenust, arvutab kohalikke diferentsiaalkorrektsioone, hoiab Kuu ajaetaloni aatomkellal ning kannab laserretroreflektorit ja VLBI saatjat Kuu tugisüsteemi jaoks (klass, mida avalikult kirjeldatakse ESA NovaMooni kontseptsiooni juures; allikad allpool). Kshana modelleerib juba iga osa eraldi. See uuring koondab need üheks reprodutseeritavaks, avatud analüüsiks selle kohta, mida selline jaam avalikel eeldustel suudaks, ja eelregistreerib selle, et seda saaks hinnata avaldatud tulemuste ja lõpuks lennutulemuste vastu.

Käivitamine#

kshana scenarios/lunar-station-coverage.toml     # about 6 s in a release build

või run_toml Pythonist, WebAssembly'st või MCP serveri run_scenario koos kind = "lunar-station-coverage".

Katvuse ja täpsuse kaart (lunar-station-coverage)#

Diferentsiaaletalonjaama jaoks teadaolevas lõunapolaarses asukohas: igas kasutajapunktis ringruudustikul laiuskraadilt 80° S poolusest ja piirkonnas, päeva jooksul epohhide ja Monte Carlo katsete kohta: parandatud ja parandamata asukohavea percentiilid (3-D, horisontaalne, vertikaalne), kättesaadavus koos põhjusega iga kättesaamatu epohhi kohta, katvus enne käivitust sätestatud läve suhtes, DO-229E kaitsetasemed, katvusraadius asimuudisektori kohta ning korrektsioonilingi bilanss jaamas ja halvimas punktis. Uut füüsikat ei ole: see läbib funktsiooni lunar-differential-pnt testitud funktsioone ja taandub sellele liigile täpselt ühes punktis, ühes epohhis ja ühes katses.

Sisendid#

Väljundid#

Iga arvväli kannab tulemuse units plokis ühikut ja päritoluklassi (kontrollib tests/field_units_global.rs). Piirkonna plokk: availability, coverage_fraction, corrected_p_3d_m, corrected_p_h_m, corrected_p_v_m, uncorrected_p_3d_m, improvement_factor, hpl_max_m, vpl_max_m, hpl_below_alert_fraction, worst_point; coverage_radius_km iga 30° asimuudisektori kohta; points[] iga punkti kohta; ja budget_at_station_and_at_edge.

Mida kontrollid suudavad ja ei suuda öelda#

• tests/lunar_station_coverage_reference.rs: taandumine liigile lunar-differential-pnt, nullbaasi ja kaardistamise põrandad, monotoonsus, kättesaamatuse põhjused, determinism, töökaitse. Need näitavad, et läbivaatus on just see mudel, mida see väidab läbivaatavat.
• tests/lunar_station_numpy_oracle.rs: aritmeetika sõltumatu numpy ümberarvutus eksporditud juhtumitel, eelregistreeritud enne selle käivitamist. Asukohad ja percentiilid täitsid oma lävendid; jaama korrektsioonid jäid oma lävenditest mööda kahekordse täpsuse ümardamise tõttu (registreeritud koos arvudega failis tests/fixtures/lunar_station/PREREGISTRATION.md).
• Ükski neist ei kontrolli mudelit. Veamudel, esimese astme dekorrelatsioon, kaardistamise, vananemise ja kvantimise mudelid ning iga lävi on selle projekti enda omad või ILLUSTRATIVE.

Maastiku silmapiirimaskid#

MODELLED. Valikuline [terrain] jaotis (src/lunar_terrain.rs) annab jaamale ja igale kasutajapunktile oma asimuudist sõltuva silmapiiri formaadis 0,36 skyline-tabel (read [azimuth_deg, elevation_deg], asimuudis lineaarne, ülemineku ümbermähkimisega kohal 360°). Satelliit loetakse saidil arvesse, kui see on nii mask_deg kui ka oma asimuudi silmapiiri kohal; epohh, mille silmapiir jätab punktis alla nelja satelliidi, kus lame mask annab neli, teatatakse kui unavailable.terrain_masked (user_lt4 säilitab oma lameda tähenduse). Kaks allikat, mis kombineeritakse punktiti maksimumina, kui on antud mõlemad:

• sätestatud profiil, station_horizon või user_horizon (rakendatud igas kasutajapunktis), kummalgi nõutav märgis source;
• silmapiir, mis on kiirjälgimisega (ray-marching) leitud polaarse DEM-i (dem_path) kohal: Kuu sfääri suurringid täpse kõverusega, sätestatud mastikõrguselt (vaikimisi 2 m), iga azimuth_step_deg järel (vaikimisi 1°), kuni max_range_km (vaikimisi 150 km) või ruudustiku servani. Hoidla sisaldab avaliku omandi LRO LOLA polaarprodukti LDEM_75S_240M väljalõiget, 5 × 5 ploki keskmisena ümberproovitud kuni 1200 m ja umbes ±420 km poolusest (data/lunar-dem/NOTICE.md: allika URL, SHA-256, litsents, väljalõike ja ümberproovimise sammud);
• või, asemel dem_path, laius-/pikkuskraadi DEM-i plaat (dem_tile_path) tekstivormingus realdata::lola_dem (päis lat_min lat_max lon_min lon_max n_lat n_lon, seejärel kõrgused meetrites keskmise sfääri kohal, reajärjestuses), mida jälgitakse kiirega sama moodi, laiuskraadi samm määrab vaikesammu. Aruanne kordab plaadi teed, SHA-256 ja ulatust (terrain.dem_tile). Vendoritud väljalõikest ümberproovitud plaat annab jaamale väljalõike enda silmapiiri täpsusega 0,22° (tests/lunar_station_terrain.rs). Ühtki plaati ei ole kaasatud.

Samu maske rakendatakse moonlight-service-volume ruudustikule (terrain, user_horizon ja dem_path; DEM-ist väljapoole jääv ruudustikupunkt säilitab lameda maski ja see loetakse kokku). Ilma jaotiseta on iga dokument baitideni identne jooksuga ilma selleta.

Kontrollid: kiirjälgimine taastoodab suletud kujuga silmapiirid (paljas sfääri langus, kraater platool selle keskelt ja väljastpoolt, rasterdatud koonus analüütilise koonuse vastu); vendoritud väljalõige on orienteeritud nagu allikas (Shackletoni ja Haworthi põhjad madalal, Malaperti massiiv kõrgel); sõltumatu numpy kiirvise väljalõikel, eelregistreeritud (tests/fixtures/lunar_terrain/PREREGISTRATION.md), langeb kokku täpsusega 5.5e-10 kraadi viies punktis, mis kontrollib aritmeetikat, mitte maastikku. Ühtki avaldatud polaarset silmapiiri ega valgustatuse arvu ei ole taastoodetud, nii et rida jääb MODELLED (registri rida „Lunar terrain horizon masks from a stated profile or a polar DEM“).

scenarios/lunar-station-coverage-terrain.toml käivitab kaasasolevad sisendid 2° ruudustikul 100 katsega ja DEM-i silmapiiriga igas punktis. Jaamakohal (89° S, 0° E) on kõrgeim silmapiir umbes 4,0°, alla 5° maski, nii et jaamas maastik ei piira; kasutajapunktides on iga punkti kõrgeima silmapiiri pindalaga kaalutud keskmine 9,7° ja suurim 26,3°. Samade sisendite ja lameda maskiga võrreldes tõuseb piirkonna parandatud p95 3-D viga väärtuselt 16,3 m väärtusele 18,6 m ja suurim HPL väärtuselt 480 m väärtusele 62 km. Piirkonna kättesaadavus tõuseb väärtuselt 91,9 % väärtusele 93,0 %: epohh on kättesaamatu, kui punkt kasutab satelliiti, mida jaam ei näe, ja silmapiir, mis peidab selle satelliidi punkti eest, võib epohhi kättesaadavaks teha.

Piirangud#

1. Maastik ja silmapiiri maskeerimine: käsitletud versioonis 0,36, piirangutega. Sätestatud profiilist või vendoritud LOLA DEM-i väljalõikest tulenevad saidipõhised silmapiirimaskid on modelleeritud (ülal). Mis jääb: vendoritud väljalõige on 1200 m piksli kohta, seega siluvad umbes kilomeetrist väiksemad reljeefid ära ja ploki keskmised madaldavad teravaid tippe; kiir, mis väljalõikest lahkub (umbes 420 km poolusest), lõpeb seal; difraktsiooni, maastiku mitmeteelevi ega osalist varjestust ei ole; kaugusmõõtmise saitide asukohad jäävad keskmisele sfäärile sätestatud kõrgustel (DEM määrab ainult silmapiiri); silmapiiri ei ole väliste arvude vastu valideeritud. Funktsiooni moonlight-service-volume satelliidipõhine eksportsait maskeeritakse nagu ruudustikupunkt: jaotisega terrain kannab iga ekspordirida välja clears_terrain ja aruanne saidi silmapiiri (export_site_terrain); antenni kiirekitsa tallide arvestus loeb siiski iga lingi, mis ületab lameda maski.
2. Mitmeteelevi ja vastuvõtja riistvara: käsitletud versioonis 0,36 valikulisena, piirangutega. Jaotis [receiver] (src/lunar_receiver.rs) lisab kõrgusnurgast sõltuva mitmeteelevi a + b exp(-el / el0) kasutajas ja jaamas (DO-229 funktsionaalne vorm; Kuul on iga väärtus ILLUSTRATIVE), jaama mitmeteelevi soovi korral esimese astme Gauss-Markovina epohhide kaupa, early-minus-late DLL koodimüra C/N0-st ja kanalitevahelised nihked kanali kohta. Mis jääb: antenni faasitsentri ja grupiviivituse varieerumist ei modelleerita; ükski Kuu mõõtmine ei fikseeri mitmeteelevi väärtusi; korrektsioonilingi bilansiplokk ei sisalda vastuvõtja liikmeid.
3. Efemeriidi vea kasv latentsuse jooksul: käsitletud versioonis 0,36 valikulisena, piirangutega. orbit_err_growth_m_per_s lisab edastatava orbiidi vea lineaarse kasvu vanusega (kauguse 1-sigma rate x latency / sqrt(3)), külmutatud vea ümberprojitseerimise peale; lineaarne kasv on levitatud olekuvea esimese astme liige (kontrollitud 1 % täpsusega kohal 600 s puusisese kahe keha levitamise vastu). Mis jääb: ükski avalik allikas ei anna Kuu kasvukiirust (ILLUSTRATIVE); orbiidi suunalist/radiaalset struktuuri ei ole; korrektsioonilingi bilansiplokk kasutab külmutatud mudelit. K5 lisa (tests/fixtures/lunar_station_published/ADDENDUM-LRS03.md, eelregistreeritud eraldi) käivitab K5 väärtustel 0,001, 0,01 ja 0,1 m/s: see ei täida ühelgi juhul (369,8 m, 2315 m, 22797 m 1,5 m läve vastu), nagu enne käivitust öeldud.
4. Lahendi stiil (filter, kõrguspiirang, kolm satelliiti): valikuline versioonis 0,36, piirangutega. Jaotis [solution] (src/lunar_solution.rs) lisab kõrguse pseudomõõtmise, sellega kolme satelliidi miinimumi ja staatilise kasutaja kaalutud vähimruutude akna epohhide kohta (jagatud asukoht, kell epohhi kohta), mis asendab filtrit. Mis jääb: see käsitleb epohhide vigu sõltumatutena, nii et see keskmistub kiiremini kui ajas korreleeritud vead; see on ainult staatilisele kasutajale; dünaamilist filtrit, kandelaine faasi ega täisarvuliste mitmetähenduslikkuste lahendamist ei ole; juhtumi jälg (trace_case) näitab hetktõmmise aritmeetikat. Avaldatud väidete lisa selle režiimiga on tests/fixtures/lunar_station_published/ADDENDUM-LRS06.md (eelregistreeritud eraldi). 1 m kõrguspiirangu, kolme satelliidi ja 6-epohhilise aknaga (ILLUSTRATIVE seaded) langeb R300 parandatud p95 3-D viga väärtuselt 280,6 m väärtusele 2,11 m (horisontaalne 0,90 m, ei hinnatud); K1 kuni K5 ei täida endiselt ja K6 täidab, 1 6-st nagu registreeritud käivituses. Akna sõltumatuse eeldus soosib seda.

Võrdlus avaldatud väidetega#

MODELLED. Selle mudeli, mis on käivitatud avalike eelduste järgi, võrdlus väidetega, mida allikad esitavad. See ei ole väide ühegi tegeliku süsteemi toimivuse kohta.

• Allikad S1 kuni S5 (pealkiri, URL, hankimise kuupäev, SHA-256, litsents): tests/fixtures/lunar_station/SOURCES.md.
• Iga arvuline väide, tsiteeritud koos selle lehekülje ja sätestatud eeldustega ning liigitatud võrreldavaks, osaliselt võrreldavaks või mittevõrreldavaks: tests/fixtures/lunar_station_published/CLAIMS.md. Ükski väide ei ole täielikult võrreldav, sest ükski allikas ei esita percentiili ega satelliitide orbiidielemente.
• Lävendid, juhtumid ja sisendid, kinnitatud eraldi enne käivitust (redaktsioon 2, 05bf9a19), ja registreeritud käivitus: tests/fixtures/lunar_station_published/PREREGISTRATION.md. Järeldus on fikseeritud failis tests/lunar_station_published_oracle.rs.

1 6 lävendist läbitakse. Põhjus on geomeetria. Ükski allikas ei avalda satelliidikonstellatsiooni orbiidielemente. ILLUSTRATIVE puusiseste elementide korral jagavad kasutaja ja jaam nelja satelliiti üle 5 kraadi ainult 8 % (300 km) ja 6 % (600 km) epohhidest, peaaegu singulaarse geomeetria juures: parandamata p95 on 3,8 km, kus allikad toovad < 10 m. Allikate enda simulatsioonid kasutasid filtrit, kõrguspiirangut ja kolme satelliiti ühises nähtavuses, mida see hetktõmmise mudel ei sisalda. Käivitus ei taasta seetõttu väiteid nende elementide korral ning see ei ole tõend, et väited on valed. K6 läbimine on kahe geomeetriadominantse arvu suhe ega ütle midagi dekorrelatsiooni kohta. Avaldatud konstellatsiooni elementide komplekt hinnataks samade lävenditega teise, kuupäevastatud käivitusena.

Eelregistreeritud ennustus#

Eelregistreeritud ennustus, külmutatud commit-il c05dac1d avalike allikate sisenditel, koos selle hindamisprotokolliga: docs/predictions/lunar-reference-station.md. See on ennustus, mitte valideerimine, ja iga selles olev arv on domineeritud nelja satelliidi konstellatsiooni avaldamata elementide komplekti poolt (kasutatud elemendid on ILLUSTRATIVE): 80 kraadi S piirkonnas kättesaadavus 8,2 %, parandatud p95 3-D 280 m, parandamata 3,8 km. MODELLED; tests/prediction_frozen.rs kukub läbi, kui mõni külmutatud bait liigub.

Jaama ajalabor#

Kas jaama miniRAFS, mis on suunatud LTC-le ja seejärel vabalt töötav või uuesti suunatud, püsib piirides 1, 10 ja 100 ns: funktsiooni lunar-time-budget valikuline [time_lab] plokk (scenarios/lunar-station-time-lab.toml). miniRAFS jõuab väärtuseni 1 ns pärast 2,8 s, 10 ns pärast 377 s ja 100 ns pärast 10,5 h; allika nanosekundilist sihti tsiteeritakse, mitte ei võeta omaks. MODELLED. Mudel, väljundid, ajad lävendini tabel nelja kellaklassi kohta ja võrdlus allikatega: docs/lunar-station/time-lab.md.

Jaama geodeesia#

Kui palju üks retroreflektor ja üks VLBI majakas jaama asukohas kitsendavad Kuu tugisüsteemi datumit väljaspool viit arhiveeritud retroreflektorikomplekti: funktsiooni lunar-llr-datum valikulised sisendid extra_reflectors ja extra_beacons (scenarios/lunar-station-geodesy-baseline.toml ja -with-station.toml). Cramér–Rao piirid vähendatud parameetrikomplekti jaoks ILLUSTRATIVE ajakava ja asukoha korral: nihke normi 1-sigma langeb väärtuselt 0,0185 m väärtusele 0,0102 m (suhe 0,551), mastaap väärtuselt 0,00178 väärtusele 0,00063 ppm. MODELLED. Meetod, hoiatused (lõunapolaarne asukoht näeb Maad madalal või üldse mitte) ja täielik Helmerti tabel: docs/lunar-station/geodesy.md.

Allikad#

Iga allikas pealkirja, identifikaatori ja väljaandja kaupa koos hankimise kuupäeva ja litsentsiga. URL-id, SHA-256 räsid ja märkused selle kohta, kus allikad lähevad lahku, on registris tests/fixtures/lunar_station/SOURCES.md. Ühtki allikafaili ei levitata edasi. Isikunimed on meelega välja jäetud.