leo-navmsg (skenaariotyyppi)

Moottorin v0.40.0 skenaariotyyppi, perhe Matalan Maan kiertoradan navigointi. Ohjeellinen: tutkimus- ja suunnittelutyökalun analyysitulos; ei tyyppihyväksytty navigointilaite eikä ihmishengen turvaamiseen tarkoitettu palvelu. Jokainen tässä oleva nimike on moottorin tai varmennusmatriisin; tyyppi on MODELLED, ellei matriisi toisin sano (miten nimike ansaitaan: README:n Evidence-osio).

Mitä se tekee#

LEO-navigointiviesti: matalan Maan kiertoradan (LEO) paikannus-, navigointi- ja ajanmääritys-satelliitin lähettämä efemeridi ja kello, mille tahansa radalle, kantoaallolle ja mallille, valinnaisilla nimetyillä esiasetuksilla (Xona Pulsar, Iridium, Starlink, CentiSpace, edustava C-kaistan järjestelmä, ATOMIC-nollakellomalli, Celeste IOD). SISÄLTÖ: apudata (SVID, datan numero, kaista, signaalin terveys), synkronointi (viikko, viikon aika, toisen asteen kellopolynomi af0-af2 hetken toc ympärillä), efemeridi neljässä mallissa -- Galileo OS SIS ICD:n 16-parametrinen Kepler-joukko; kyseinen joukko sekä radan suuntainen, sivusuuntainen ja säteittäinen korjauspolynomi; Liu ym. 2025 22-parametrinen malli; ECEF-polynomi ilman kellotermejä (ATOMIC-nollakello) -- sekä muut palvelut (Klobuchar-lähetysjoukko, NeQuick-G ai0-ai2 tehollisella ionisaatiotasolla, sekä järjestelmäajan ja UTC:n väliset parametrit ICD:n karkaussekuntilogiikalla). SOVITIN: tosi rata integroituna zonaalisella J2-J6- tai EGM2008-painovoimalla valittuun asteeseen ja ilmanvastuksella, sekä siemenluvulla alustettu vapaa tai ohjattu kello; Levenberg-Marquardt-sovitus Kepler-joukolle ei-singulaarisilla elementeillä, sitten lineaariset pienimmän neliösumman korjauspolynomit; kello sovitettuna vähennettynä suhteellisuusteoreettisella termillä, jonka käyttäjä lisää. ANALYYSIT: fit-interval-trade (signaalin avaruudessa -etäisyysvirhe, SISRE, globaaleilla keskiarvopainoilla radan korkeudelle, sovitusvälin ja päivitysjakson funktiona, pelkkä rata ja kellon kanssa), model-comparison (neljä mallia, parametrien lukumäärä, koodatut bitit sekä Kshanan sovitus Liu ym. korkeuksilla julkaistujen lukujen rinnalla), midpass-update (korkein ohitus käyttäjän yli, kunkin viestinvaihdon paikka-, kello- ja käyttäjäetäisyyshyppy, huonoimman geometrian hyppy, PASS/FAIL jatkuvuuskynnystä vastaan), encode-decode (Kshanan oma dokumentoitu binäärikehys CRC-24Q:lla, kenttäkohtainen puoliaskelkvantisointibudjetti, vioittuneen kehyksen tarkistus, RINEX-4-tyylinen tietueen vienti ja tuonti, joka on merkitty Kshana-laajennukseksi, sekä CSV-taulukko). VALIDATED: SISRE-painot julkaistua MEO/GEO-taulukkoa vastaan (Montenbruck ym. 2018); Galileo-käyttäjäalgoritmi RTKLIB:ia vastaan todellisilla Galileon lähetysefemerideillä; CRC-24Q luettelon tarkistusarvoa ja RTCM 1005 -esimerkkikehystä vastaan. MODELLED: jokainen sovitus- ja SISRE-luku on esitysvirhe Kshanan integroimaa tosi rataa vastaan (ei radanmääritys- tai ennustevirhettä); Liu ym. -vertailu käyttää eri ratoja; koodaus- ja tekstimuodot ovat Kshanan omia.

Yksi tiedoston scenarios/leo-navmsg-celeste-iod.toml ajo tiivistyy seuraavasti: LEO-navigointiviesti — 510 km, 97,4 deg, painovoima-aste 20, malli kepler-rac SISRE-painot: w_R 0,459, w_AC^2 1/2.53 (maski 0 deg) encode-decode: malli kepler-rac, kehys 152 tavua (1156 hyötykuormabittiä, 891 efemeridi+kellobittiä), CRC-24Q 0x58ADF2 kvantisointi: suurin paikanmuutos 0,52 mm, kello 0,09 mm; SISRE tarkka 0,0013 m, kvantisoitu 0,0013 m vioittunut kehys hylätty: true; RINEX-kierros 4.43e-6 m; CSV-kierros 0.00e0 m sovitusvälin kompromissi ajalla 1800 s (käyttöjakso = sovitusväli): kepler16 60 s SISRE rata RMS 0,0003 m maks 0,0015 m kellon kanssa RMS 0,0006 m kepler16 120 s SISRE rata RMS 0,0003 m maks 0,0015 m kellon kanssa RMS 0,0007 m kepler16 300 s SISRE rata RMS 0,0036 m maks 0,0141 m kellon kanssa RMS 0,0037 m kepler16 600 s SISRE rata RMS 0,0293 m maks 0,1023 m kellon kanssa RMS 0,0293 m kepler16 900 s SISRE rata RMS 0,1073 m maks 0,3812 m kellon kanssa RMS 0,1075 m kepler-rac 60 s SISRE rata RMS 0,0000 m maks 0,0000 m kellon kanssa RMS 0,0005 m kepler-rac 120 s SISRE rata RMS 0,0001 m maks 0,0002 m kellon kanssa RMS 0,0007 m kepler-rac 300 s SISRE rata RMS 0,0005 m maks 0,0021 m kellon kanssa RMS 0,0012 m kepler-rac 600 s SISRE rata RMS 0,0097 m maks 0,0395 m kellon kanssa RMS 0,0096 m kepler-rac 900 s SISRE rata RMS 0,0388 m maks 0,1143 m kellon kanssa RMS 0,0390 m 16-parametrinen Kepler-joukko heikkenee arvosta 0,0003 m ajalla 60 s arvoon 0,1073 m ajalla 900 s: yksi Kepler-joukko kierroskohtaisilla kaksinkertaisilla harmonisilla ei pysty seuraamaan LEO-kaaren korkeampitaajuisia painovoimatermejä ja ilmanvastusta kuin muutaman minuutin ajan, ja sen pienimmän neliösumman jäännös värähtelee ikkunan yli. Radan suuntaiset, sivu- ja säteittäispolynomit, joiden aste on korkeampi kuin Kepler-joukon kattama, imevät jäljelle jäävän, jolloin tulos on 0,0388 m ajalla 900 s.

Syötteet#

Skeemasta (kshana kinds --json):

• Pakolliset kentät: ei yhtään
• Valinnaiset kentät: name, description, seed, analysis, preset, orbit, clock, message, trade, comparison, midpass

Esimerkki scenarios/leo-navmsg-celeste-iod.toml asettaa muun muassa seuraavat:

Aja se#

kshana scenarios/leo-navmsg-celeste-iod.toml

5 mukana toimitettua skenaariota käyttää tätä tyyppiä; muut ovat kohdassa scenarios/.

Mitä se antaa#

Tuon ajon skalaaritulokset moottorin ilmoittamilla yksiköillä:

Tuloksen nimike (moottorin oma): MIXED — VALIDATED rakennuspalikat, MODELLED tulokset. SISRE-painot toistavat julkaistun MEO/GEO-taulukon (Montenbruck ym. 2018), Galileo ICD -käyttäjäalgoritmi toistaa RTKLIB:n todellisilla Galileon lähetysefemerideillä, ja CRC-24Q toistaa luettelon tarkistusarvonsa ja RTCM 1005 -esimerkkikehyksen

Todisteet#

MODELLED 5 · VALIDATED 6: tämän tyypin mainitsevat varmennusmatriisin rivit.

• VALIDATED leo_navmsg::sisre::sisre_weights: säteispaino w_R ja neliöity poikittaispaino w_AC^2 suuntaviivan nadiirikulman cos^2- ja puolikkaan sin^2-arvojen keskiarvoina näkyvän Maan kalotin käyttäjien yli, jotka on jakautunut tasaisesti elevaation yläpuolella
• VALIDATED leo_navmsg::elements::kepler_point: Galileo OS SIS ICD:n Kepler-evaluointi (Keplerin yhtälö, toisen harmonisen korjaukset, Maan kiinteä solmu) kirjoitettuna erikseen moottorin RINEX-evaluaattorista, palauttaen paikan argumentin kanssa Testit: leo_navmsg_reference.rs.
• VALIDATED leo_navmsg::codec::crc24q: generaattoripolynomi 0x1864CFB, alkuarvo 0, ei heijastusta, ei loppu-XOR:ia, tarkistus, jonka Kshanan LEO-kehys kantaa jokaisen edeltävän tavun yli
• VALIDATED Tyypin leo-navmsg sovitin ja kompromissi: tosi rata integroituna zonaalisella J2-J6- tai EGM2008-painovoimalla valittuun asteeseen ja ilmanvastuksella, sekä siemenluvulla alustettu vapaa tai ohjattu kello; Galileo-Kepler-joukon Levenberg-Marquardt-sovitus ei-singulaarisilla
• ja 7 muuta matriisissa.

Rivit, joita ajo itse käytti, ja kullekin matriisin antama oraakkeli (julkiset lähteet on nimetty siellä):

• MODELLED Deterministinen, skenaariohajautettu, SBOM + alustat ylittävät golden-portit. Oraakkeli (ExternalDataset): SBOM-yhteensopivuus virallisen CycloneDX 1,5 JSON Schema -skeeman kanssa (+ kelvolliset SPDX-tunnisteet) — ulkoinen julkaistu standardi, nolla validointivirhettä koko riippuvuuskaaviossa; FoM-determinismin / tavutason toistettavuuden osa on edelleen kiinnitetty itseään vasten tehtävä johdonmukaisuustarkistus, joten rivi pysyy MODELLED-tasolla
• VALIDATED leo_navmsg::sisre::sisre_weights: säteispaino w_R ja neliöity poikittaispaino w_AC^2 suuntaviivan nadiirin cos^2- ja puolikkaan sin^2-arvojen keskiarvoina . Oraakkeli (ExternalDataset): Montenbruckin, Steigenbergerin ja Hauschildin (2018) julkaistu SISRE-painokerroin-taulukko, Multi-GNSS signal-in-space range error assessment - Methodology and results, Advances in Space Research 61(12):3020-3038, doi 10.1016/j.asr.2018.03.041: GPS 0,98 ja 1/49, GLONASS 0,98 ja 1/45, Galileo 0,98 ja 1/61, BeiDou MEO 0,98 ja 1/54, BeiDou IGSO/GEO 0,99 ja 1/126. Sama keskiarvo laskettuna LEO-säteillä antaa
• VALIDATED leo_navmsg::elements::kepler_point: Galileo OS SIS ICD:n Kepler-evaluointi (Keplerin yhtälö, toisen harmonisen korjaukset, Maan kiinteä solmu) kirjoitettuna erik. Oraakkeli (ExternalDataset): RTKLIB 2.4.2-p13 eph2pos ECEF-paikat (saman ICD-algoritmin riippumaton toteutus) todellisille BKG/IGS-lähetystietueille päivältä 2024-09-10, molemmat tallennettuina alkuperätietoineen hakemistoon tests/fixtures/rinex_sp3_interop (NOTICE, rinex_ecef_reference.txt, brdc_multignss_slice.rnx). Tämä validoi Kepler-käyttäjäalgoritmin; sen päälle lisätyt radan suuntaiset / sivu- / säteittäiskorjaukset katetaan omilla riveillään, ja Liu-termit b
• VALIDATED leo_navmsg::codec::crc24q: generaattoripolynomi 0x1864CFB, alkuarvo 0, ei heijastusta, ei loppu-XOR:ia, tarkistus, jonka Kshanan LEO-kehys kantaa jokaisen edeltävän. Oraakkeli (ExternalDataset): Näiden parametrien CRC-luettelon tarkistusarvo (reveng.sourceforge.io CRC catalogue, CRC-24/LTE-A: leveys 24, poly 0x864CFB, alku 0, tarkistus 0xCDE703), jotka ovat RTCM 10403:n ja Galileo OS SIS ICD:n CRC-24Q-parametrit, sekä RTCM 10403:ssa painettu viestityypin 1005 esimerkkikehys
• VALIDATED Tyypin leo-navmsg sovitin ja kompromissi: tosi rata integroituna zonaalisella J2-J6- tai EGM2008-painovoimalla valittuun asteeseen ja ilmanvastuksella, sekä siemenluvulla alustettu vapaa tai ohjattu. Oraakkeli (ExternalDataset): Todelliset tarkat tieteelliset radat totuutena (TU Graz IfG/ITSG:n operatiiviset reduced-dynamic-radat, vapaasti käytettävissä mihin tahansa kiitoksella; SHA-256-arvot fixturen NOTICE-tiedostossa), sovitettuina 16-parametrisella joukolla 20 ja 30 min kaarilla, verrattuna tilastoihin, jotka Liu ym. 2025 (Remote Sensing 17(16):2894, CC BY 4,0) julkaisevat samoille satelliiteille ja päiville: radan suuntainen, sivu- ja säteis-RMS kukin 1.5x sisällä (mitattu 0,804 - 1,087), SISR

Rajoitukset#

Mitä ajon oma raportti sanoo olevan mallintamatta tai validoimatta:

• SISRE on viestin esitysvirhe sitä tosi rataa vastaan, johon se sovitettiin; radanmääritys- ja ratojen ennustevirhettä ei mallinneta. (tulos limitations[0])
• Tosi rata on Kshanan numeerinen integrointi (zonaalinen tai EGM2008-painovoima, staattinen eksponentiaalinen ilmanvastus), ei todellisen satelliitin tarkka rata; ei kolmatta kappaletta, auringon säteilypainetta eikä vuorovesiä. (tulos limitations[1])
• Binäärimuoto on Kshanan oma dokumentoitu koodaus, joka on mallinnettu julkaistujen viestikomponenttien mukaan; se ei ole Celesten tai minkään muun järjestelmän bittiasettelu (mikään ei ole julkinen). (tulos limitations[2])
• RINEX-tyylinen lohko on dokumentoitu Kshana-laajennus; RINEX 4,02 ei määrittele LEO-navigointitietueita. (tulos limitations[3])
• NeQuick-G-kertoimet kuljetetaan mukana ja tehollinen ionisaatiotaso lasketaan, mutta NeQuickin elektronitiheyden integrointia, joka muuttaa sen viiveeksi, ei ole toteutettu; Klobucharin viive on, skaalattuna kantoaaltoon kertoimella 1/f^2 ilman korjausta ionosfäärin sisällä lentävälle satelliitille. (tulos limitations[4])
• Liu ym. 2025 22-parametrisen mallin termit seuraavat artikkelin käyttäjäalgoritmia (Eq. 1-7) ja sovitusstrategiaa (Section 2,3); sen SISRE-korkeus-luvuissa käytettiin todellisia tarkkoja ratoja, joten tämä Kshanan integroimalla radalla tehty vertailu on MODELLED, ei VALIDATED (todellisella radalla tehty vertailu on tests/leo_navmsg_fit_real_orbit_oracle.rs). (tulos limitations[5])
• MIXED — VALIDATED rakennuspalikat, MODELLED tulokset. SISRE-painot toistavat julkaistun MEO/GEO-taulukon (Montenbruck ym. 2018), Galileo ICD -käyttäjäalgoritmi toistaa RTKLIB:n todellisilla Galileon lähetysefemerideillä, ja CRC-24Q toistaa luettelon tarkistusarvonsa ja RTCM 1005 -esimerkkikehyksen. Jokainen sovitus-, SISRE-, jatkuvuus- ja kvantisointiluku on MODELLED: viestin esitysvirhe verrattuna (tulos label)
• MODELLED: jokainen sovitus- ja SISRE-luku on esitysvirhe Kshanan integroimaa tosi rataa vastaan (ei radanmääritys- tai ennustevirhettä); Liu ym. (tyyppiluettelo (kshana kinds --json))

Katso myös#

• Perhesivu: Matalan Maan kiertoradan navigointi
• Kaikki lajit: KINDS.md
• Aihesivu: LEO-PNT.md
• Aihesivu: LEO-NAVMSG.md