Õpetused

Praktilised läbitöötatud näited, mis viivad „kaasasoleva stsenaariumi käivitamisest“ kuni „tulemuse kvantifitseerimise ja kaitsmiseni“. Iga kolmes õpetuses toodud arv on tegelik mootori väljund, ankurdatud välise (mitte-ringsõltuva) autoriteetse sõltumatu etaloni külge ja fikseeritud integratsioonitestiga (tests/tutorials.rs), nii et õpetus ei saa vaikselt lahkneda sellest, mida mootor tegelikult teeb. Kui õpetus ütleb, et optiline kell peab vastu 6600 s, siis test rikub ehituse sel päeval, kui see lakkab tõene olemast.

Kshana on positsioneerimise, navigatsiooni ja aja (PNT) simulaator. Õpetused kasutavad veel mõnda lühendit, millest igaüks on lahti kirjutatud seal, kus see esimest korda esineb: GNSS (ülemaailmne satelliitnavigatsioonisüsteem), GPS (Global Positioning System), CLI (käsurea liides) ja TOML (Tom's Obvious Minimal Language, stsenaariumifaili vorming).

Projektiga uus? Lugeda kõigepealt mõistete lühiülevaadet ja sõnastikku, seejärel tulla siia tagasi.

Kolm läbitöötatud näidet#

Märkmikud#

Käivitatavad Jupyteri märkmikud, sünteetilistel andmetel ja avalike elemendikomplektidega, mida hoitakse ainult hoidlas, on failis notebooks/:

Kuidas õpetust käivitada#

Iga õpetus käivitab sama stsenaariumi kolmel viisil; valida see, mis sobib. Kõik kutsuvad ühte mootorit, nii et arvud on identsed (peegeldab README jaotist Usage).

Käsurida. CLI jaotab töö stsenaariumi kind-id põhjal ja kirjutab sisendi kõrvale <scenario>.result.json, <scenario>.chart.svg, <scenario>.report.html ja <scenario>.report.json (JSON on JavaScript Object Notation, SVG Scalable Vector Graphics, HTML HyperText Markup Language). Mõned liigid avaldavad ka reprodutseeritavuse tabeli kujul <scenario>.table.csv (komadega eraldatud väärtused): realtime-frame-eop, lunar-time-budget, lunar-jamming, leo-navmsg, telecom-timing ja moonlight-service-volume, kui eksporditav koht on määratud. Ükski kolmest õpetusest ei ole nende hulgas, seega seda faili siin ei näe.

cargo run -- scenarios/orbit-sgp4-gps.toml

cargo run -- ehitab CLI sellest väljavõtust. Paigaldatud binaarfailiga (cargo install kshana) on sama käsk kshana scenarios/orbit-sgp4-gps.toml. Ilma väljavõtteta on enamik kaasasolevaid stsenaariume binaarfailis sees: kshana example loetleb need (ja nimetab mõned, mis ei ole sisse ehitatud, koos põhjusega) ning kshana example orbit-sgp4-gps > orbit-sgp4-gps.toml kirjutab ühe välja: faili scenarios/orbit-sgp4-gps.toml koopia, millega binaarfail ehitati.

Python. Ehitada laiendus sellest väljavõtust üks kord maturiniga, aktiivses virtuaalkeskkonnas, seejärel kutsuda kshana.run:

pip install maturin
maturin develop --features python

import json, kshana
result = json.loads(kshana.run(open("scenarios/orbit-sgp4-gps.toml").read()))
print(result["geometry"]["best_pdop"])

pip install kshana paigaldab selle asemel avaldatud wheel-i. See võib sellest väljavõttest maha jääda: json.loads(kshana.list_kinds()) ütleb, milliseid stsenaariumi liike teie ehitus sisaldab.

Brauseri mänguväljak. Null paigaldust: avada Studio, valida stsenaarium, muuta parameetreid ja lugeda tulemust. Midagi ei laadita üles; mootor töötab kliendi poolel WebAssembly-na.

Õpetused toovad CLI käske, kuid igal käsul on ülaltoodud Pythoni ja mänguväljaku vaste. Iga tulemus on reprodutseeritav failist scenario + seed + engine version: käivitada kaks korda ja väljund on bitt-bitilt identne.

Annoteeritud õppestsenaariumid#

Iga võimekuse valdkonna jaoks on üks tugevalt kommenteeritud .toml asukohas scenarios/: kanoonilise stsenaariumi õppekoopia, milles iga väli on sisetekstina seletatud, viidatud sõltumatu etalon nimetatud ja oodatav üherealine kokkuvõte salvestatud # expected: kommentaarina. Väljade väärtused on identsed vanema omadega hoidla ülemise taseme kataloogis scenarios/ (tests/tutorials.rs võrdleb parsitud TOML-i), nii et dokumenteeritud väljund jääb tõeseks. Kuldsed räsid on samuti puutumata: kommentaar ei muuda kunagi stsenaariumi räsi.

Turvalisuse õppefail kasutab sees faili kind = "spoof": turvalisuse kvaliteedinäitaja (1 − P_md, üks miinus tuvastamata jäämise tõenäosus) tekitatakse spuufimispaketiga. Faili nimi järgib võimekust (turvalisus), kind järgib paketti (spoof). Selle faili päis toob selle välja.

Stsenaariumi liikide täielik kataloog#

Mootor jaotab töö stsenaariumi kind-id põhjal. Allolev tabel loetleb kõige sagedamini kasutatavad liigid (ülalolevad kaheksa õpetuse valdkonda ja nende lähimad naabrid). See ei ole täielik hulk: src/api.rs::list_scenario_kinds() tagastab kõik 92 sisseehitatud liiki. See funktsioon (Pythoni ja WebAssembly (WASM) sidumistes list_kinds() ning käsureal kshana kinds --json) on autoriteetne, alati ajakohane kataloog ja SCENARIOS.md on selle genereeritud loend, üks jaotis liigi kohta koos nõutavate ja valikuliste TOML väljadega. tests/tutorials.rs::tutorial_scenarios_use_real_kinds tagab, et iga liik, mida õpetus dokumenteerib, on tegelik jaotusliik, nii et ükski rida selles tabelis ei saa nimetada liiki, mida pole olemas.

Lisaks õpetustele: uuemad võimekused#

Kolm õpetust jäävad klassikaliste kella-, orbiidi- ja turvapakettide juurde. Mootor on neist kaugele kasvanud. Iga allolev rida on kaasasolev stsenaarium, mida saab käivitada sellisena, nagu see on (cargo run -- <file> või kshana <file>); kokkuvõte on esimene rida, mille kshana 0.35.0 selle kohta 2026-10-10 trükkis. Erinevalt õpetuste arvudest on need read ühe käivituse kirje, mida tests/tutorials.rs ei fikseeri: praeguse väärtuse saamiseks käivitada stsenaarium uuesti. Tulemused esitavad oma ulatuse (enamik kannab label) ja kontrollimaatriks ütleb, millised võimekused on VALIDATED välise sõltumatu etaloni vastu ja millised MODELLED.

LEO on madal Maa orbiit ja MEO keskmine Maa orbiit; PVT on asukoht, kiirus ja aeg; PPP on täppispunktpositsioneerimine; 5G on viienda põlvkonna mobiilistandard; TDB on barütsentriline dünaamiline aeg; JD on Juliuse kuupäev; TE on ajaviga.

CLI lisab mis tahes käivitusele kolm väljundit:

• Aruanded. Iga käivitus kirjutab <scenario>.report.html ja <scenario>.report.json (vt REPORTS.md). kshana --study <suite.toml> käivitab stsenaariumide komplekti üheks .study.json ja .study.html, näiteks kshana --study scenarios/quantum-pnt-demonstrator.suite.toml.
• Animation. kshana <scenario.toml> --animate <svg|html|frames|all> renderdab käivituse aegrea, näiteks --animate html failil scenarios/orbit-sgp4-gps.toml kirjutab orbit-sgp4-gps.animation.html. Liik, millel puudub diskreetitud ajatelg (näiteks solar-system), lükatakse veaga tagasi; vt ANIMATION.md.
• Koostalitluse eksport. --export <czml|kml|geojson|stk|sigmf|all|list> kirjutab tulemuse teiste tööriistade jaoks: CZML (Cesium Language), KML (Keyhole Markup Language, Google Earthi jaoks), GeoJSON (geographic JSON), STK (Systems Tool Kit) efemeriid või SigMF (Signal Metadata Format) salvestus. --export list ütleb, millised vormingud stsenaariumi puhul kehtivad; SigMF kehtib ainult liigile spectrum. Orbiidipakett ekspordib ka --export-sp3, --export-omm ja --export-oem (CCSDS, Consultative Committee for Space Data Systems, orbiidisõnumid). Vt INTEROP.md.

Astmestatud harjutused#

Läbida redel. Iga aste on eelmisest raskem ja kaitstavam; etalonlahendused on failis exercises/.

Etalonlahendused kasutavad Pythoni laiendust (maturin develop --features python esimesena). Hoidla juurest käivitatult trükib tier2_sweep.py kiibimõõtmelise aatomkella holdover-i languse väärtuselt 2610 s 20 ns spetsifikatsiooni juures väärtusele 1140 s 5 ns juures.

Soovite värskeid andmeid?#

Nende õpetuste põhiarvud töötavad täielikult hoidlas juba olevatest stsenaariumidest. Midagi ei tooda alla, mis hoiab need reprodutseeritavad ja turvalised pideva integratsiooni (CI) käitamiseks. „Laiendamise“ harjutuste jaoks saab tõmmata reaalajaandmeid:

• GPS kaherealised elemendikomplektid (TLE-d) (orbiidikonstellatsiooni värskendamiseks): https://celestrak.org/NORAD/elements/gp.php?GROUP=gps-ops&FORMAT=tle, lihttekstiga 3-realised elemendikomplektid (nimi + rida 1 + rida 2). Abiline: scripts/fetch_tles.sh. Avaandmed (USA kosmosejõudude 18. kosmosekaitse eskadrilli kataloog, edasi jaotatud Celestraki poolt, dr T. S. Kelso).
• SGP4 (Simplified General Perturbations 4) kontrollimise sõltumatu etalon (juba kaasatud, mitte uuesti tõmmata): AIAA (American Institute of Aeronautics and Astronautics) 2006-6753 „Revisiting Spacetrack Report #3“ testvektorid, https://celestrak.org/publications/AIAA/2006-6753/, kasutab tests/sgp4_verification.rs; vt docs/SGP4-VALIDATION.md.
• Kella stabiilsuse seoste sõltumatu etalon: NIST (National Institute of Standards and Technology) Special Publication 1065 (Riley, Handbook of Frequency Stability Analysis), https://tf.nist.gov/general/pdf/2220.pdf, σ_y(τ)↔faasi seosed õpetuse 2 taga.