Päritolu — iga parameeter on jälgitav avaldatud allikani
Kshana keskne ausa tegutsemise distsipliin on see, et iga anduriparameeter, füüsikaline mudel ja valideerimisandmestik on jälgitav avaldatud allikani — andmeleht, retsenseeritud artikkel, signaal kosmoses ICD (liidese kontrolldokument) või standard. See dokument koondab need päritolustringid üheks tsiteeritavaks viitetabeliks.
Päritolu ei ole ainult dokumentatsioon: iga stsenaariumi andurite tabel (näiteks [clock_quantum] ja [clock_classical]) kannab provenance stringi (ModelSpec failis src/types.rs; with_provenance failis src/inertial/imu_errors.rs inertsiaalmõõteseadme (IMU) veamudeli jaoks), mis voolab läbi tulemuse JSON-i (JavaScript Object Notation) kujul quantum.spec.provenance ja classical.spec.provenance, nii et iga käivitus kannab oma parameetriviiteid. Tulemuse units plokk märgib ka iga numbrivälja päritoluklassiga (input, computed, closed-form, internal-consistency, …). Allolevad tabelid on nende stringide koondatud, inimloetav register, pluss algoritmiline ja valideerimise päritolu lähtekoodi kommentaaridest.
Küpsus on kogu ulatuses ausalt märgitud: lennukvalifitseeritud (on lennanud), maapealne labor / sondeerraketi (demonstreeritud, mitte lennanud) või kosmose-eesmärk maapealsel riistvaral (püüdlik arv riistvara jaoks, mis pole lennanud — eelkõige iga strontsiumi optilise võre-kella arv). Vt VALIDATION.md arvu kohta käivaid silte validated / modelled / not modeled ja QUANTUM-MODELS.md maapealse labori-vs-lennu küpsuse arutelu.
1. Kella ja sageduse etaloni parameetrid#
| Sensor | Põhiarv | Allikas | Küpsus |
|---|---|---|---|
| Microchip (Microsemi) SA.45s / SA65 CSAC (kiibimõõtmetega aatomkell) | σ_y(1 s) = 3,0×10⁻¹⁰ | Tootja andmeleht | lennukvalifitseeritud (kasutusel olev kommertsosa) |
| Strontsiumi optiline võre-kell (kosmose-eesmärk) | σ_y(1 s) = 1×10⁻¹⁵ | Origlia, Schiller, Bongs jt, arXiv:1503,08457 | kosmose-eesmärk maapealsel riistvaral — ükski Sr optiline kell pole lennanud |
| Strontsiumi optiline võre-kell (labori rekord) | σ_y(1 s) = 4,8×10⁻¹⁷ | Oelker jt, Nature Photonics (2019) | ainult maapealne labor |
| ACES/PHARAO (Atomic Clock Ensemble in Space / Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite; ISS (Rahvusvaheline Kosmosejaam) benchmark) | suurusjärk 1×10⁻¹⁶ mitmepäevase integreerimise järel | ESA (Euroopa Kosmoseagentuur) ACES/PHARAO, ISS-il töös alates aprillist 2025 (tsiteerida ESA avaldatud tulemusi) | lennukvalifitseeritud (mikrolaine/maser, mitte optiline) |
Holdoveri mudeli kasutatav Alani valge sageduse koefitsient on q_wf = σ_y(1 s)²; flicker-sagedusmodulatsiooni (flicker FM) ja vananemist modelleeritakse ainult siis, kui flicker_floor on selgelt seatud (vt VALIDATION.md), vastasel juhul neid ei modelleerita.
2. Inertsiaalandurite parameetrid#
| Sensor | Põhiarvud | Allikas | Küpsus |
|---|---|---|---|
| Exaili hübriidse kvantkiirendusmõõturi kolmik | nihke stabiilsus 6×10⁻⁸ g = 5,88×10⁻⁷ m/s² (24 h); müra 22 µg/√Hz = 2,16×10⁻⁴ (m/s²)/√Hz | Templier jt, Science Advances (2022), arXiv:2209,13209 | ground-lab |
| Honeywell QA-2000 navigatsioonitaseme kvartskiirendusmõõtur | nihke stabiilsus ~160 µg = 1,57×10⁻³ m/s²; müra ~20 µg/√Hz; nihke püsivus ~1 µg | Tootja / Grovesi AESS (Aerospace and Electronic Systems Society) õpetus | flight-qualified |
| IMU veamudel (skaalategur, nihe, g-tundlikkus, kvantimine, kiiruse ramp) | viis süstemaatilist kategooriat | IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Std 952-1997 §A.2; Groves 2013 §4,3, tabel 4,1 | mudel |
| Strapdown mehhaniseerimine (NED, põhi-ida-alla; coning/sculling) | kvaternioon-asend §2,2, §5,5; NED mehhaniseerimine §5,4; gravitatsioon §2,4 | Groves, Principles of GNSS (global navigation satellite system), Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems, 2. trükk | mudel |
3. Aja ja sageduse edastamise parameetrid#
| Link | Põhiarv | Allikas |
|---|---|---|
| Vabaruumi optiline kahesuunaline (satelliitidevaheline) | labori põhi ~1 fs; 1 ps orbiidil usutav sihtmärk | Giorgetta jt (2013, Nature Photonics); Deschênes jt (2016, Physical Review X) |
| TWSTFT (kahesuunaline satelliitaja ja -sageduse edastamine, Ku-riba) | üksiksessioon ~0,5 ns | BIPM (Rahvusvaheline Mõõtude ja Kaalude Büroo) / PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Saksamaa riiklik metroloogiainstituut) / NIST (National Institute of Standards and Technology) |
4. Orbiidi, ajasüsteemi ja tugisüsteemi mudelid#
| Mudel | Võrrand / standard | Viide (allikakommentaar) |
|---|---|---|
| SGP4/SDP4 (SGP4: Simplified General Perturbations 4; SDP4: Simplified Deep-space Perturbations 4) levitamine | WGS-72 (WGS: World Geodetic System) SGP4 mudel | Vallado jt, „Revisiting Spacetrack Report #3“, AIAA (American Institute of Aeronautics and Astronautics) 2006-6753 (2006) |
| Liikumissekundi / ajasüsteemid (UTC/TAI/TT/UT1 (UTC: koordineeritud maailmaaeg; TAI: rahvusvaheline aatomaeg; TT: maaaeg; UT1: maailmaaeg 1, Maa pöörlemise aeg)) | täisarvuliste liikumissekundite režiim alates 1972-01-01 | IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service) Conventions (2010); liikumissekundite ajalugu IERS Bulletin C-st |
| Maa pöörlemisnurk | θ(Tu) = 2π(0.7790572732640 + 1.00273781191135448·Tu) |
IAU (Rahvusvaheline Astronoomia Liit) 2000 resolutsioon B1.8 |
| Edastatud efemeriidi SV (kosmoseaparaat, st satelliit) asukoht/kell | kasutaja algoritm, relativistlik F·e·√A·sin Eₖ, TGD |
IS-GPS-200 (IS: Interface Specification; GPS: Global Positioning System) §20.3.3.4.3.1 / §20.3.3.3.3.1 |
| Galileo / QZSS (Jaapani Quasi-Zenith Satellite System) / BeiDou efemeriidi konstandid (μ, Ω̇ₑ, C̄₂₀) | süsteemipõhised SIS ICD-d (liidese kontrolldokumendid) | Galileo OS (Open Service) SIS ICD; BeiDou OS SIS ICD (CGCS2000, Hiina geodeetiline koordinaatsüsteem 2000); GLONASS (Venemaa ülemaailmne satelliitnavigatsioonisüsteem) ICD (PZ-90 (PZ: Parametry Zemli, Venemaa geodeetiline datum)) |
5. GNSS-i mõõtmisdomeeni ja vastupidavuse mudelid#
| Mudel | Võrrand / standard | Teatmik |
|---|---|---|
| Klobuchari ühesageduslik ionosfäär | poolringi algoritm | IS-GPS-200 §20.3.3.5.2.5 |
| Saastamoineni zeniiditroposfäär | hüdrostaatiline + märg zeniidiviivitus | Davis jt (1985); Groves §9,4 |
| Nielli kaardistusfunktsioonid | hüdrostaatiline ja märg, kõrguse kaardistus | Niell (1996) |
| Segamisvastane sidelingi eelarve | [1/(C/N₀) + (J/S)/(Q·Rc)]⁻¹ (C/N₀ kandja ja müra tiheduse suhe, J/S segamise ja signaali suhe, Q spektraalse eraldumise tegur, Rc kiibisagedus) → efektiivne C/N₀ → lukukaotus |
Kaplan ja Hegarty, Understanding GPS/GNSS, 3. trükk, §9,4 |
| Spuufimise / energia tuvastamine | Neyman–Pearson / kahepoolne χ²₁ energia test; Φ⁻¹ Acklami meetodil; erf Abramowitzi ja Stegun 7.1.26 järgi | klassikaline tuvastusteooria |
| Alani perekonna stabiilsus (ADEV/MDEV/TDEV/HDEV (ADEV: Alani hälve; MDEV: modifitseeritud Alani hälve; TDEV: ajahälve; HDEV: Hadamardi hälve)) | usaldusvahemikega | NIST SP (Special Publication) 1065 (Riley); Kasdin, Proc. IEEE (1995) |
| RAIM (vastuvõtja autonoomne terviklikkuse seire) / terviklikkus (HPL/VPL (HPL: horisontaalne kaitsetase; VPL: vertikaalne kaitsetase), ARAIM (täiustatud vastuvõtja autonoomne terviklikkuse seire) lahendite eraldamine) | hetktõmmis ja lahendite eraldamine | vt INTEGRITY.md |
6. Valideerimisandmestikud#
Hoidlasse kopeerimise poliitika. Kommitakse sõna-sõnalt koopia iga valideerimisandmestikust, mille litsents lubab levitamist ja mille suurus mahub mugavalt gitti, nii et kloon saab valideerimise reprodutseerida võrguühenduseta, ilma võrguta ja ilma lingi kõdunemiseta. Andmestik on laadimisega piiratud (alla laaditud scripts/fetch_*.sh abilisega git-ignoreeritud kataloogi realdata-cache/, kommitituna ainult väike tuletatud etalonväärtuste komplekt) ainult siis, kui selle litsents ei luba selgelt levitamist või kui see on gitti jaoks liiga suur. Iga piiratud andmestik märgib allpool oma konkreetse põhjuse; midagi ei piirata mugavuse pärast.
| Andmestik | Kasutus | Litsents | Hoidlasisene staatus |
|---|---|---|---|
| AIAA 2006-6753 SGP4 testivektorid (kõik 666) | SGP4 numbriline valideerimine — halvim 4,12 mm | Avaldatud etalonvektorid (Vallado, AIAA) | Hoidlasse kopeeritud tests/fixtures/sgp4/ |
| ⁸⁸Sr optilise kella ADEV σ_y(τ) (Norcia jt, Science 366:93, 2019) | optilise kella mõõdetud stabiilsuse sobituse valideerimine | CC-BY-4.0 (Creative Commons Attribution 4,0; Zenodo 10.5281/zenodo.3382347) | Hoidlasse kopeeritud tests/fixtures/optical_clock_adev/ |
| NASA/USGS (NASA: riiklik aeronautika- ja kosmoseamet; USGS: USA geoloogiateenistus) SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) v3 kõrgusplaat N36W117 (Death Valley, detsimeeritud 6 kaaresekundini, 722 KB) | maastiku-DEM-i (DEM: digitaalne kõrgusmudel) .hgt lugeja valideerimine päris reljeefil (Badwateri bassein ≈ −86 m) |
Avalik omand (NASA/USGS SRTM v3; AWS (Amazon Web Services) Open Data elevation-tiles-prod kaudu) |
Hoidlasse kopeeritud tests/fixtures/terrain/N36W117_sub6.hgt |
| CCSDS 502.0/503.0 Blue Book OEM/TDM (OEM: orbiidi efemeriidisõnum; TDM: jälgimisandmete sõnum) näited | CCSDS parseri ringkäigu valideerimine | Avaldatud standardinäited (CCSDS) | Hoidlasse kopeeritud tests/fixtures/ccsds/ |
| IGS (International GNSS Service) SP3 (Standard Product 3, täppisorbiidi vorming) täppisorbiit + RINEX (Receiver Independent Exchange Format) navigatsioonivalimid | orbiidisobituse + terviklikkuse valideerimine | IGS avaandmed (vabalt mis tahes kasutuseks, viitamisega) | Hoidlasse kopeeritud tests/fixtures/igs/ |
Celestraki TLE (kaherealine elemendikomplekt) hetktõmmised (gps-ops, galileo) |
päris konstellatsiooni stsenaariumid | Celestraki tingimused (viitamisega; USA valitsuse päritolu (US: Ameerika Ühendriigid) TLE-d (kaherealised elemendikomplektid)) | Hoidlasse kopeeritud tests/fixtures/celestrak/ + reaalajas scripts/fetch_tles.sh |
| scipy / scikit-learn / filterpy etalonväljundid | numbriliste tuumade + hindajate valideerimine | Genereeritud kohapeal BSD/MIT (BSD: Berkeley Software Distribution litsents) teekidest | Hoidlasse kopeeritud tests/fixtures/scipy/ (+ generaatoriskriptid) |
| Stable32 etalonhälbed (dekaadide ADEV/HDEV redelid) | Alani hindajate samaväärsus | Tuletatud kokkuvõtteväärtused (väikesed) | Hoidlasse kopeeritud tests/fixtures/cs5071a/, tests/fixtures/phasedat/ |
| 5071A tseesiumi toor faasirida (556 990 punkti, 12 MB) | kattuv ADEV/HDEV päris Cs kellal | Ebaselge — allantools on LGPL-3.0 (GNU Lesser General Public License, tarkvaralitsents) ilma selgesõnalise andmete levitamise loata; fail on PyPI (Python Package Index) distributsioonist välja jäetud |
Fetch-gated scripts/fetch_cs5071a.sh; tuletatud redelid kommitud |
| toor PHASE.DAT (1000-punktiline regressiooniseeria) | Stable32 hindajate samaväärsuse seeria | Ebaselge — levitatakse kommertsliku Stable32-ga (Hamilton Technical Services); NIST SP 1065 on avalik omand, kuid ei prindi väärtusi | Fetch-gated scripts/fetch_phasedat.sh; tuletatud redelid kommitud |
| JammerTest 2024 GNSS-i segamise/spuufimise salvestis (1,4 GB) | vastupidavuse/anomaalia stsenaariumi kalibreerimine | GPL-3.0-or-later (GNU General Public License; Zenodo 10.5281/zenodo.15910563) — levitamine lubatud, kuid suurus ületab GitHubi 100 MB failipiiri ja GPL copyleft on vastuolus AGPL-i (Affero General Public License) puuga | Laadimisega piiratud; viidata DOI-le (digitaalse objekti identifikaator) |
Iga laadimisega piiratud andmestiku litsentsi staatust uuriti ülesvoolu autoriteedi vastu; kaks „ebaselget“ kellaandmestikku jäävad piiratuks, kuni selgesõnaline levitamisluba on olemas (väärtused, mida meil on õigus avaldada, kommitime juba), ja JammerTest komplekt on piiratud suuruse/copyleft-põhjustel hoolimata oma avatud litsentsist.
7. Uuemad valdkonnad — kust nende parameetrid pärinevad#
Pärast ülaltoodud tabeleid lisatud liigid hoiavad sama reeglit. Iga rida nimetab allika ja sellele ehitatud võimekuse kontrollmaatriksi staatuse (täielik rida on failis VERIFICATION-MATRIX.md).
| Valdkond | Parameetrid | Allikas | Staatus |
|---|---|---|---|
Telekommunikatsiooni ajastus (telecom-timing) |
sünkroniseerimismaskid | ITU-T (Rahvusvahelise Telekommunikatsiooni Liidu telekommunikatsiooni standardimissektor) soovitused, iga piir koos oma tabeli või klauslitega, loetletud failis TELECOM-TIMING.md |
MODELLED (ümberkirjutus) |
| Telekommunikatsiooni ajastus | ostsillaatori eelseadistused ocxo, rubidium, caesium, csac |
neli Microchipi andmelehte, dokumendinumbrid failis TELECOM-TIMING.md |
MODELLED |
| Telekommunikatsiooni ajastus | MTIE (maksimaalne ajavahemiku viga) ja TDEV (ajahälve) hindajad | allantools 2024,06 failil tests/fixtures/telecom_timing/ |
VALIDATED |
Päikesesüsteem (solar-system, body-pnt) |
planeetide asukohad JPL-i (Jet Propulsion Laboratory) Standishi Kepleri elementidest | kontrollitud JPL Horizons DE441 (Development Ephemeris 441) olekuvektorite vastu failis tests/fixtures/solar_system/ |
VALIDATED; Uraan, Neptuun, Pluuto ja kuud MODELLED |
| Päikesesüsteem | iga keha gravitatsiooniparameetrid, raadiused ja pöörlemine | JPL Horizonsi kehakirjed ja JPL satelliidi füüsikaliste parameetrite tabel | MODELLED (ümberkirjutus) |
Konstellatsiooni kavandamine (constellation-design) |
nominaalsed GPS-i, Galileo ja GLONASS-i pesad | Galileo Open Service Service Definition Document 1,1; GPS Standard Positioning Service Performance Standard, 5. väljaanne | VALIDATED |
LEO (madal Maa orbiit) PNT (leo-signal, leo-pass, leo-pvt) |
nimelised süsteemieelseadistused | viidatud avalikud arvud, iga eelseadistus koos oma allikaga | MODELLED |
LEO navigatsioonisõnum (leo-navmsg) |
signaal kosmoses kaugusvea kaalud | Montenbruck, Steigenberger ja Hauschild (2018), Advances in Space Research | VALIDATED |
| LEO navigatsioonisõnum | 22-parameetriline efemeriidimudel | Liu jt (2025), Remote Sensing 17(16):2894 | MODELLED |
Diagrammi päritolu jalus#
Iga diagramm, mille Kshana renderdab — brauseri mänguväljakul, CLI (käsurealiides) *.chart.svg ekspordis ja prinditava *.report.html (HTML, HyperText Markup Language) aruande sees oleval diagrammil — templitakse paremas allnurgas järgmisega:
Kshana v<version> · scenario <hash> · kshana.dev
scenario <hash> on käivituse stsenaariumi räsi esimesed 12 kuueteistkümnendmärki: SHA-256 (SHA: Secure Hash Algorithm) kanoonilise stsenaariumi definitsiooni (algväärtus, läved, mudeli parameetrid, GNSS-i aknad jne) üle. See on sama sõrmejälg, mis ilmub üherealises käivituse kokkuvõttes ja tulemuse JSON-i väljal scenario_hash. (Liigid, mille tulemusdokument ei kanna scenario_hash, näiteks terviklikkuse ja Kuu aruanded, kasutavad varuks stsenaariumi lähte-TOML-i (Tom's Obvious, Minimal Language) SHA-256-t, nii et igal diagrammil on ikkagi stabiilne sõrmejälg.)
Kuna räsi on deterministlik ja sisendtundlik, on salvestatud või kleebitud diagrammipilt isetuvastuv: see salvestab mootori versiooni, täpse stsenaariumi, mis selle tekitas (bitthaaval reprodutseerimiseks), ja allika — ning mis tahes muudetud parameeter annab teistsuguse räsi, nii et valesti märgistatud diagrammi saab tuvastada.
Kuidas tsiteerida ja reprodutseerida#
Iga tulemus on reprodutseeritav failist scenario + seed + engine version. Mootorit tuleb tsiteerida faili CITATION.cff / Zenodo kontseptsiooni DOI 10.5281/zenodo.20528627 kaudu ning tsiteerida ülaltoodud parameetri allikaid arvude jaoks, millest antud käivitus sõltub — need liiguvad tulemuse JSON-i väljades provenance kaasa, nii et avaldatud tulemus on isedokumenteeriv.
Kus arv on kosmose-eesmärk maapealsel riistvaral (iga strontsiumi optilise kella arv) või maapealne labori demonstratsioon (külmaatom-kiirendusmõõtur), ütleb see dokument ja tulemuse päritolu seda selgesõnaliselt. Kshana ei esita labori- või eesmärgiarve lennanud tulemuslikkusena.