SGP4/SDP4 valideerimine kogukonna etaloni vastu

Kshana orbiidi levitaja on kontrollitud SGP4/SDP4 kanoonilise kogukonna etaloni vastu (SGP4: Simplified General Perturbations 4; SDP4: Simplified Deep-space Perturbations 4): Vallado et al. artikliga „Revisiting Spacetrack Report #3“ (AIAA (American Institute of Aeronautics and Astronautics) 2006-6753) avaldatud kontrollvektorid, mida levitatakse failidena SGP4-VER.TLE (testi TLE-d (kaherealised elemendikomplektid)) ja tcppver.out (oodatud TEME (tõeline ekvaator, keskmine pööripunkt) olek igal ajahetkel). See on sama etalon, mille vastu valideeritakse avalikke C++/Python/MATLAB realisatsioone, seega on kokkulangevus siin kokkulangevus de facto standardiga.

Tulemus#

Suurus	Väärtus
Võrreldud etalonolekud	666 (kõik read failis `tcppver.out`, testis kinnitatud)
Halvim positsiooniviga	4,12 mm (4.120e-6 km, satelliit 23333; < `2e-5` km tolerants)
Halvim kiiruse viga	1.85e-9 km/s (satelliit 23333; < `1e-6` km/s tolerants)
Kaetud juhud	Maalähedane SGP4, kaugkosmose SDP4 (Kuu-Päikese + 12 h/24 h resonants) ja tahtlikud veakoodi juhud

Kaugkosmose ja resonantsjuhud on selle projekti jaoks eriti olulised: GNSS (ülemaailmne satelliitnavigatsioonisüsteem) satelliidid asuvad ~12 h orbiitidel, mis on kaugkosmose- ja resonantsorbiidid, mida kahekeha + J2-sekulaarne mudel taasluua ei suuda — SGP4/SDP4 suudab.

Meetod#

Realisatsioon (src/sgp4.rs) on avaliku omandi Vallado algoritmi sõltuvusteta Rust-port; epohhi käsitlus on päevad alates 1950. aastast, kasutatakse režiimi improved (mitte afspc) ning WGS-72 (WGS: World Geodetic System) gravitatsioonikonstante rakendatakse nii, nagu etalon ette näeb.
Test (tests/sgp4_verification.rs) parsib kaasatud SGP4-VER.TLE ja tcppver.out fixture'id (tests/fixtures/sgp4/), levitab iga testsatelliiti igale etalonajale ning kinnitab, et TEME asukoht ja kiirus langevad kokku ülaltoodud tolerantsidega. Võrreldud ridade arv on kinnitatud täpselt väärtusele 666, et fixture'i või vahelejätmiskäitumise regressioon ei saaks katet märkamatult vähendada.

Reprodutseeri see#

cargo test --test sgp4_verification -- --nocapture

Test trükib võrreldud ridade arvu ning halvima juhu positsiooni- ja kiiruseviga. Fixture'id on sisse kirjutatud, seega on kontroll täielikult võrguväline ja deterministlik.

Sõltumatu ristkontroll crate'iga `sgp4`#

Avaldatud etaloniga kokkulangemine tõestab õigsust tabeli suhtes. Et tõestada õigsust ka sõltumatu realisatsiooni suhtes, käivitab tests/sgp4_crate_comparison.rs laialt kasutatud sõltumatu Rusti SGP4 teegi, crate'i sgp4 (neuromorphicsystems/sgp4, versioon 2,4), samade 666 AIAA vektorite peal ja võrdleb kahte koodibaasi vahetult. Mõlemat käitatakse WGS72 (World Geodetic System 1972) gravitatsioonimudeliga, milles vektorid on määratletud (crate'i vaikimisi from_elements kasutab WGS84 (World Geodetic System 1984), mis erineb WGS72 etalonist ~km võrra — modelleerimisvalik, mis on ausalt esile toodud, mitte viga).

Režiim	kshana ↔ etalon	crate ↔ etalon	kshana ↔ crate
maalähedane (LEO/MEO (LEO: madal Maa orbiit; MEO: keskmine Maa orbiit))	7.3e-9 km	7.3e-9 km	4.4e-10 km
kaugkosmos (mitteresonantne)	4.1e-6 km	2.1e-7 km	4.1e-6 km
kaugkosmose resonants (½ päeva)	8.1e-9 km	7.7e-9 km	2.2e-9 km
kaugkosmose resonants (1 päev)	8.2e-9 km	7.8e-9 km	2.2e-9 km

Kaks sõltumatut realisatsiooni langevad maalähedastel ja resonantsorbiitidel kokku alammikroni täpsusega ning kõigis režiimides 4,12 mm halvimal juhul — sama 4,12 mm, mis on Kshana enda kõrvalekalle etalonist, st lahknevus on see üks kaugkosmose juhtum, kusjuures crate paikneb Kshana ja tabeli vahel. Täielik tabel (koos režiimipõhiste ridade arvudega ja nelja patoloogilise juhuga, mille crate konstrueerimisel tagasi lükkab) on kirjas failis tests/fixtures/sgp4_comparison.md ja see genereeritakse uuesti käsuga KSHANA_REGEN_FIXTURES=1 cargo test --test sgp4_crate_comparison.

Selle tulemuse „avaldamise“ olek#

Ristvalideerimine ise on lõpetatud ja hoidlas olemas. Tulemuse esitamine välistele väljaannetele (kogukonna kataloog, lühimärkus, DOI-arhiveeritud (DOI: digitaalne objektitunnus) kirje) on hooldaja tegevus, mida jälgitakse eraldi teekaardil; see dokument on hoidlasisene kirje, millele need esitused viitaksid.