Glossaire

Définitions en langage clair des termes utilisés dans Kshana. Chaque entrée commence par une ligne « en clair », puis ajoute le sens précis lorsque cela aide. Les abréviations non définies dans une section figurent dans le tableau de A à Z vers la fin, Toutes les autres abréviations, de A à Z.

Navigation et synchronisation temporelle#

PNT — Positioning, Navigation, and Timing (positionnement, navigation et synchronisation temporelle). Savoir où l'on est, dans quelle direction l'on va et quelle heure il est — avec précision. Le PNT moderne provient surtout de signaux satellitaires (GNSS, les systèmes mondiaux de navigation par satellite définis ensuite) ; Kshana étudie ce qui arrive au temps et à la position lorsque ces signaux sont perdus.

GNSS — Global Navigation Satellite System (système mondial de navigation par satellite). Les constellations de satellites qui fournissent le PNT : GPS (le Global Positioning System, États-Unis d'Amérique), Galileo (UE), GLONASS (le Global Navigation Satellite System de la Russie), BeiDou (Chine). Un récepteur qui voit ≥ 4 satellites peut calculer une position 3D complète et un point de temps.

Interruption / refus / dégradation / brouillage du GNSS. Lorsque les signaux des satellites ne sont pas disponibles (bloqués, brouillés ou hors de vue). Pendant une interruption, le système doit « naviguer à l'estime » avec ses propres capteurs embarqués. Tout l'objet de Kshana est de mesurer à quel point cette navigation se passe bien.

Holdover. En clair : combien de temps l'horloge peut garder l'heure correcte par elle-même après avoir perdu le GNSS. Une meilleure horloge tient plus longtemps avant que son erreur ne franchisse la limite admise.

Navigation à l'estime. En clair : estimer où l'on est en additionnant son mouvement mesuré, sans aucune référence extérieure. Les erreurs s'accumulent ; un meilleur capteur inertiel dérive donc plus lentement.

Spécification / seuil. L'erreur maximale admise avant que la solution soit jugée « hors spécification » — par exemple « la synchronisation temporelle doit rester dans 20 ns » ou « la position dans 100 m ».

Les capteurs que Kshana compare#

Horloge (horloge atomique). Un dispositif qui garde le temps en comptant l'oscillation naturelle d'un atome. Deux exemples ici :

• CSAC — Chip-Scale Atomic Clock (horloge atomique à l'échelle d'une puce). Une petite horloge commerciale déployée (la référence « classique »). Bonne, mais elle dérive sensiblement lors d'une longue interruption.
• Horloge à réseau optique (par exemple au strontium). Une horloge « quantique » bien plus stable ; l'état de l'art en laboratoire, pas encore envoyée dans l'espace.

Accéléromètre. Mesure l'accélération (changement de mouvement). Intégrée deux fois, elle donne la position — de sorte que toute erreur croît rapidement. Accéléromètre à atomes froids est la version quantique, à bien meilleure stabilité à long terme ; de classe navigation est la version classique.

Gyroscope. Mesure la rotation. Une petite erreur de rotation incline la plateforme, ce qui fait fuir la gravité dans la direction horizontale et corrompt l'estimation de position.

IMU — Inertial Measurement Unit (centrale inertielle). L'ensemble accéléromètres et gyroscopes lui-même : trois axes de chacun, qui fournit la force spécifique et la vitesse angulaire. Elle mesure le mouvement ; seule, elle ne sait pas où elle est.

INS — Inertial Navigation System (système de navigation inertielle). Une IMU plus la « mécanisation » qui intègre sa sortie en attitude, vitesse et position. L'INS est ce qui navigue à l'estime pendant une interruption du GNSS, et sa précision est fixée par les processus d'erreur de l'IMU listés ci-dessous.

Transfert de temps. Envoyer un signal horaire précis entre deux endroits (par exemple de satellite à satellite). Les liaisons optiques sont bien plus précises que les liaisons RF (radiofréquence).

Comment les erreurs sont modélisées (bruit d'horloge)#

L'erreur d'horloge est construite à partir de « types de bruit » standard, chacun avec une signature connue :

FM blanche (modulation de fréquence blanche). En clair : une gigue rapide et aléatoire de la fréquence de l'horloge. La moyenner l'améliore avec le temps. Paramètre q_wf.

FM à marche aléatoire. En clair : la fréquence de l'horloge dérive lentement. C'est ce qui domine les longues interruptions. Paramètre q_rw.

FM de scintillement (bruit en 1/f). En clair : un plancher de bruit tenace sous lequel l'horloge ne peut jamais descendre en moyennant. Il est plat sur tous les temps de moyennage. Paramètre flicker_floor.

Vieillissement / dérive. Un changement lent et prévisible de la fréquence au cours du temps ; comme il est prévisible, l'estimateur de Kshana le supprime. Paramètre drift.

VRW — Velocity Random Walk (marche aléatoire de vitesse). L'équivalent du bruit blanc pour l'accéléromètre : des à-coups aléatoires sur la vitesse qui s'accumulent en erreur de position. Paramètre q_va.

ARW — Angular Random Walk (marche aléatoire angulaire). L'équivalent pour le gyroscope : des à-coups aléatoires sur l'orientation. Paramètre q_arw.

Comment la stabilité est mesurée#

Déviation d'Allan (σ_y(τ)). En clair : la manière standard d'indiquer la stabilité d'une horloge sur un temps de moyennage donné τ. La fiche technique d'une horloge indique, par exemple, σ_y(1 s) = 3×10⁻¹⁰. Kshana valide son modèle d'horloge en calculant la déviation d'Allan de sa propre sortie et en vérifiant qu'elle correspond au chiffre publié. (Référence : Riley, NIST SP 1065 — National Institute of Standards and Technology Special Publication 1065.)

PSD — Power Spectral Density (densité spectrale de puissance). La façon dont la puissance d'un bruit est répartie selon les fréquences ; la manière formelle de spécifier un bruit blanc / à marche aléatoire / de scintillement.

Les chiffres de mérite (comment une exécution est notée)#

Les six chiffres de mérite PNT opérationnels que Kshana rapporte (voir le tableau « Output » du README) :

FoM — Figure of Merit (chiffre de mérite). Un nombre qui note un aspect d'une exécution, rapporté avec son unité et indiquant s'il est vérifié ou modélisé. Les six ci-dessous sont les FoM opérationnels de Kshana.

• Performance de positionnement / de synchronisation temporelle — la taille de l'erreur, en RMS (racine de la moyenne quadratique) et en 95ᵉ centile.
• Autonomie — la durée de holdover (combien de temps elle reste dans la spécification sans GNSS).
• Résilience — la vitesse de croissance de l'erreur une fois le GNSS perdu.
• Disponibilité — la fraction de l'exécution qui dispose d'une solution dans la spécification.
• Intégrité — peut-on se fier à l'estimation que le système fait de sa propre erreur ? Kshana rapporte la fraction des échantillons d'interruption dont l'erreur réelle reste à l'intérieur de la borne de protection du filtre.
• Sécurité — robustesse au leurrage : un score de détectabilité du leurrage fondé sur la stabilité de l'horloge (depuis v0.3.0), significatif seulement lorsqu'un scénario d'attaque par leurrage est configuré. Ce n'est pas une intégrité de niveau aéronautique : il ne calcule aucun niveau de protection horizontal ou vertical (HPL/VPL) et n'exécute aucune surveillance autonome d'intégrité par le récepteur (RAIM), avancée ou non. Ceux-ci proviennent des types de scénario distincts d'intégrité et d'ARAIM (RAIM avancée) et sont définis sous « Intégrité et augmentation » ci-dessous. Sensible à l'exportation.

Termes utilisés avec les chiffres de mérite :

Leurrage. En clair : un faux signal satellitaire qui ment sur la position ou l'heure. Un leurre donne au récepteur une réponse plausible mais fausse, ce qui est pire que le brouillage car le récepteur peut ne pas s'en apercevoir.

1-DOF — un degré de liberté. Un seul axe. L'erreur de position du paquet de scénarios de Kshana est sur un seul axe ; une réponse 3D complète exige le modèle à trois axes.

Ensemble Monte Carlo. Exécuter le même scénario de nombreuses fois avec des graines aléatoires différentes et rapporter la dispersion des résultats plutôt qu'une seule exécution.

CI — intervalle de confiance. La plage dans laquelle une statistique est censée tomber avec une probabilité donnée (par exemple 95 %). Dans les tableaux et badges du README, « CI » signifie plus souvent intégration continue — l'exécution automatisée de construction et de test à chaque modification ; le contexte dit laquelle.

Borne k-sigma. Une borne fixée à k écarts types de l'incertitude propre du filtre ; le chiffre de mérite d'intégrité compte à quelle fréquence l'erreur réelle reste à l'intérieur.

CEP / 2DRMS — circular error probable / twice the distance root mean square (erreur circulaire probable / deux fois la racine de la distance quadratique moyenne). Deux manières standard d'énoncer la précision horizontale 2D : le CEP est le rayon contenant 50 % des positions ; le 2DRMS est le double de l'erreur horizontale quadratique moyenne. La bibliothèque peut calculer les deux à partir d'une covariance de position (src/fom.rs), mais aucun type de scénario ne les rapporte encore.

Lire un résultat : les termes de la sortie#

Ce sont les noms que vous rencontrez dans un fichier de résultat ou dans le résumé du playground, d'abord en clair.

Holdover (holdover_s). En clair : combien de secondes le système est resté dans sa limite d'erreur après la perte du GNSS. Kshana rapporte la plus courte de ces navigations à l'estime parmi toutes les interruptions de l'exécution, mesurée sur la grille de temps de l'exécution ; c'est donc une borne inférieure à la résolution du pas de temps. Un holdover égal à la durée de l'interruption signifie que la limite n'a jamais été franchie.

p95 (timing_p95_ns). En clair : 95 % du temps, l'erreur de synchronisation temporelle était aussi petite que cela ou plus petite. C'est le 95ᵉ centile de l'erreur sur l'interruption. Une très petite valeur peut s'afficher 0.0 dans un résumé court ; le fichier JSON (JavaScript Object Notation) de résultat contient le nombre en pleine précision.

Intégrité (integrity). En clair : à quelle fréquence l'estimation d'erreur du système était honnête. C'est la fraction des échantillons d'interruption dont l'erreur réelle est restée à l'intérieur de la borne k-sigma du filtre (définie ci-dessous). Une valeur proche de 1 signifie que l'estimateur n'a pas sous-estimé son erreur. Ce n'est pas un niveau de protection aéronautique ; voir « Intégrité et augmentation » ci-dessous et INTEGRITY.md.

Score de sécurité (security). En clair : avec quelle probabilité une attaque par leurrage est détectée. C'est la probabilité que l'attaque configurée soit détectée — un moins la probabilité de non-détection P_md — déduite de la stabilité de l'horloge. Elle n'a de sens que lorsque le scénario configure une attaque par leurrage. Sans attaque configurée, le résumé d'une ligne affiche security n/a (no attack) et le résultat marque le chiffre applicable: false dans son bloc figure_tiers ; la valeur reste dans le document et signifie « non applicable », et non « sécurité nulle ».

PDOP — position dilution of precision (dilution de précision de position ; clés telles que pdop_min). En clair : à quel point la géométrie des satellites amplifie l'erreur de mesure de distance en erreur de position. L'erreur de position vaut à peu près le PDOP fois l'erreur de mesure de distance ; plus bas est donc meilleur. Voir DOP sous « Estimation et géométrie ».

sigma_y (σ_y(τ), la déviation d'Allan). En clair : à quel point la fréquence d'une horloge oscille lorsqu'elle est moyennée sur un temps τ. Une ligne de fiche technique telle que sigma_y(1 s) = 3e-10 signifie que la fréquence, moyennée sur une seconde, varie d'environ 3 parties sur 10¹⁰. Plus petit signifie une horloge plus stable. Voir « Comment la stabilité est mesurée » ci-dessus.

q_wf — intensité du bruit de fréquence blanc. En clair : la force de la gigue rapide et aléatoire de la fréquence d'une horloge. C'est le coefficient dans σ_y²(τ) = q_wf / τ pour le bruit de fréquence blanc ; un scénario fixe donc q_wf = sigma_y(1 s)² à partir de la déviation d'Allan à une seconde de la fiche technique. Ses compagnons sont q_rw (bruit de fréquence à marche aléatoire) et drift (vieillissement) ; voir « Comment les erreurs sont modélisées » ci-dessus.

Termes de synchronisation temporelle des télécoms#

Les réseaux de télécommunications distribuent le temps sur des réseaux à commutation de paquets (Precision Time Protocol) à partir d'une horloge de référence alimentée par le GNSS, et le secteur de la normalisation des télécommunications de l'Union internationale des télécommunications (UIT-T) fixe des limites à l'erreur de temps que chaque horloge peut ajouter. Ces termes apparaissent dans le type de scénario telecom-timing ; voir TELECOM-TIMING.md.

TE — time error (erreur de temps). En clair : l'écart entre l'heure d'une horloge et l'heure de référence, à un instant donné. Positif ou négatif, généralement en nanosecondes.

max|TE| — erreur de temps absolue maximale. En clair : la pire erreur de temps observée sur la mesure, sans tenir compte de son signe. C'est la limite principale que fixent la plupart des gabarits.

cTE — constant time error (erreur de temps constante). En clair : la part de décalage stable de l'erreur de temps — l'erreur moyenne qui ne change pas au cours de la mesure.

dTE — dynamic time error (erreur de temps dynamique). En clair : la part oscillante de l'erreur de temps — ce qui reste une fois le décalage constant retiré. Elle est jugée avec le MTIE et le TDEV.

MTIE — maximum time interval error (erreur maximale d'intervalle de temps). En clair : la plus grande excursion de l'erreur de temps observée dans une fenêtre quelconque d'une longueur donnée. Pour chaque longueur de fenêtre, il fait glisser une fenêtre le long de l'enregistrement et retient la plus grande variation crête à crête ; un gabarit donne la plus grande valeur admise pour chaque longueur de fenêtre.

TDEV — time deviation (déviation de temps). En clair : la dérive typique (quadratique moyenne) de l'erreur de temps pour un temps de moyennage donné, une fois la gigue à court terme moyennée. C'est un cousin, dans le domaine temporel, de la déviation d'Allan et, comme le MTIE, il est comparé à un gabarit.

PRTC — primary reference time clock (horloge de temps de référence primaire). L'horloge en tête d'une chaîne de synchronisation temporelle télécom, normalement asservie au GNSS. Ses limites de performance figurent dans la Recommandation UIT-T G.8272.

ePRTC — enhanced primary reference time clock (horloge de temps de référence primaire améliorée). Une PRTC avec une limite d'erreur de temps plus serrée, appuyée sur une horloge atomique locale très stable pour pouvoir tenir le temps lors d'une longue perte du GNSS. Recommandation UIT-T G.8272.1.

T-BC — telecom boundary clock (horloge de frontière télécom). Une horloge de réseau qui reçoit le temps de l'amont et le transmet en aval, en ajoutant une petite erreur de temps qui lui est propre. Recommandation UIT-T G.8273.2.

T-TSC — telecom time slave clock (horloge esclave de temps télécom). L'horloge en bout de chaîne qui reçoit le temps et le fournit à l'équipement qui en a besoin (par exemple une station de base radio). Également couverte par la Recommandation UIT-T G.8273.2.

OCXO — oven-controlled crystal oscillator (oscillateur à quartz thermostaté). Un oscillateur à quartz maintenu à température constante dans un petit four, ce qui le rend bien plus stable qu'un oscillateur à quartz ordinaire. Une horloge de holdover courante dans les équipements réseau ; elle vieillit (dérive) sensiblement sur plusieurs jours.

CSAC — chip-scale atomic clock (horloge atomique à l'échelle d'une puce). Une très petite horloge atomique (voir « Les capteurs que Kshana compare » ci-dessus). Plus stable que l'OCXO sur de longs holdovers, pour un coût et une consommation plus élevés.

Niveaux de preuve : VALIDATED, MODELLED, PARTNER#

Chaque capacité de la matrice de vérification vérifiée par machine (VERIFICATION-MATRIX.md) porte l'un de trois niveaux.

VALIDATED. En clair : vérifié par rapport à la réponse de quelqu'un d'autre. La sortie de la capacité a été comparée à une référence indépendante externe — des données mesurées réelles, une bibliothèque indépendante écrite par quelqu'un d'autre, ou des valeurs de référence publiées — et concorde dans une tolérance indiquée. Un contrôle d'intégration continue refuse une ligne VALIDATED qui ne nomme aucune référence externe.

MODELLED. En clair : construit à partir d'une physique solide et vérifié pour sa cohérence interne, mais pas encore comparé à une réponse extérieure. Les chiffres sont significatifs pour la comparaison et les compromis de conception ; ils ne prouvent pas qu'un dispositif réel se comportera ainsi. MODELLED-RATIONALE.md explique pourquoi chacune de ces lignes est modélisée.

PARTNER. En clair : cette part relève d'un partenaire matériel ou d'assurance produit, et Kshana n'affirme rien à son sujet. La ligne existe pour que l'écart soit visible plutôt que silencieux.

Termes de spectre et d'interférence#

Ces termes apparaissent dans le type de scénario spectrum ; voir SPECTRUM.md.

• BPSK(n) — binary phase-shift keying (modulation par déplacement de phase binaire) à n × 1,023 Mchip/s. La modulation à éléments rectangulaires du GPS L1 grossier/acquisition (C/A) et du L2 civil (L2C) (n = 1) et du GPS L5 et Galileo E5a (n = 10). Son spectre est un sinc² avec des nuls tous les n × 1,023 MHz.
• BOC(m, n) — binary offset carrier (porteuse à décalage binaire). Un code d'étalement à n × 1,023 Mchip/s multiplié par une sous-porteuse carrée à m × 1,023 MHz, ce qui scinde le spectre en deux lobes de part et d'autre de la porteuse.
• MBOC(6,1,1/11) — multiplexed binary offset carrier (porteuse à décalage binaire multiplexée). La densité spectrale de puissance 10/11 × BOC(1 1) + 1/11 × BOC(6 1), convenue pour le service ouvert Galileo E1 et le GPS L1C ; Galileo la transmet sous forme de BOC composite (CBOC).
• CW — continuous wave (onde continue). Une porteuse non modulée : une seule tonalité.
• J/S — jammer-to-signal ratio (rapport brouilleur sur signal). La puissance reçue du brouilleur sur la puissance reçue du signal, en décibels.
• SSC — spectral separation coefficient (coefficient de séparation spectrale). κ = ∫ G_s(f) G_j(f) df sur la bande du récepteur : quelle part du spectre d'un brouilleur de puissance unitaire tombe là où tombe celui du signal. La densité porteuse sur bruit effective est [1/(C/N₀) + (J/S)·κ]⁻¹.
• Facteur de bruit. Ce qu'un récepteur ajoute au bruit thermique, sous forme d'un rapport F en décibels ; la température de bruit du système est T_ant + 290 K × (F − 1).
• Cascade (waterfall). Une image temps-fréquence d'un spectre : la fréquence en travers, le temps vers le bas, la couleur pour la puissance.
• Estimation de Welch. Une densité spectrale de puissance estimée en moyennant des périodogrammes fenêtrés et se chevauchant (Welch 1967).
• SigMF — Signal Metadata Format. Un format d'enregistrement ouvert : un fichier JSON .sigmf-meta décrivant un fichier brut .sigmf-data d'échantillons (ici complexes cf32_le, ci16_le ou ci8).
• IQ — in-phase and quadrature (en phase et en quadrature). Les deux composantes d'un échantillon complexe en bande de base.

Termes de signal LEO-PNT#

Ces termes apparaissent dans le type de scénario leo-signal et dans les scénarios multibandes spectrum ; voir LEO-SIGNAL.md.

• LEO-PNT — positionnement, navigation et synchronisation temporelle en orbite terrestre basse. Signaux de navigation diffusés par des satellites situés de quelques centaines à environ 1200 km d'altitude : plus puissants et plus rapides que le GNSS de l'orbite terrestre moyenne.
• RNSS, RDSS, MSS, EESS — Radio Navigation Satellite Service, Radio Determination Satellite Service, Mobile Satellite Service, Earth Exploration-Satellite Service (services de radionavigation par satellite, de radiorepérage par satellite, mobile par satellite, et d'exploration de la Terre par satellite). Attributions de services de l'UIT (Union internationale des télécommunications) dans lesquelles une bande peut se situer.
• Composantes pilote, données et acquisition. Les parties d'un même signal : un pilote sans données pour la mesure de distance, une composante de données qui porte le message de navigation, et une courte composante d'acquisition à faible débit, facile à repérer.
• FDMA — frequency-division multiple access (accès multiple par répartition en fréquence). Composantes ou satellites séparés par la fréquence porteuse plutôt que par le code.
• Largeur de bande de Gabor (RMS). β = √(∫ f² G df / ∫ G df) sur la bande du récepteur : l'étalement de la puissance d'un signal en fréquence, qui fixe la finesse avec laquelle il permet de mesurer la distance.
• DLL — delay lock loop (boucle à verrouillage de retard). La boucle de poursuite du code ; l'espacement de ses corrélateurs avance-retard et sa largeur de bande de bruit fixent la gigue de mesure de distance due au bruit thermique.
• EFQPSK — enhanced Feher quadrature phase-shift keying (modulation de Feher en quadrature de phase améliorée). Une modulation à enveloppe constante (Xona Pulsar) ; approchée ici par un spectre à éléments rectangulaires.
• OFDM — orthogonal frequency-division multiplexing (multiplexage par répartition orthogonale en fréquence). Une forme d'onde multiporteuse (la liaison descendante de Starlink) ; représentée ici comme une bande plate.
• TEC — total electron content (contenu électronique total). Électrons par mètre carré le long du trajet ; 1 TECU = 10¹⁶ él/m². Le retard ionosphérique au premier ordre est de 40,3·TEC/f² mètres.
• EIRP — effective isotropic radiated power (puissance isotrope rayonnée équivalente, PIRE). La puissance d'émission multipliée par le gain d'antenne vers le récepteur.

Intégrité et augmentation#

L'intégrité est la question de la confiance : non pas « quelle est la taille de mon erreur ? » mais « puis-je la borner, et me dira-t-on quand la borne est rompue ? » Ce sont les termes aéronautiques pour cela.

RAIM — Receiver Autonomous Integrity Monitoring (surveillance autonome d'intégrité par le récepteur). En clair : le récepteur contrôle les satellites les uns par rapport aux autres. Avec plus de satellites que les quatre dont un point a besoin, les restes (les résidus) devraient être petits ; un grand résidu signifie qu'un satellite ment, et le récepteur peut le dire sans aide du sol. Implémenté dans src/raim.rs.

ARAIM — Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitoring (surveillance autonome d'intégrité avancée par le récepteur). La forme moderne de la RAIM, bifréquence et multiconstellation. Elle reçoit un message de support d'intégrité indiquant l'erreur supposée et la probabilité de défaut de chaque satellite, et retourne des niveaux de protection plutôt qu'un indicateur de réussite ou d'échec. Traitement complet, avec chaque hypothèse, dans ARAIM_REFERENCE.md.

SISRE — Signal-in-Space Range Error (erreur de distance du signal dans l'espace). En clair : de combien l'orbite et l'horloge diffusées par un satellite faussent la distance qu'un utilisateur typique mesure. L'erreur d'orbite est scindée en composantes radiale, le long de la trace et transversale, pondérées par la part de chacune qui apparaît le long d'une ligne de visée moyenne, puis combinées avec l'erreur d'horloge (Montenbruck et al. 2018). Pour un satellite en orbite terrestre basse, les composantes le long de la trace et transversale pèsent bien plus que pour le GPS, car les utilisateurs le voient très loin du nadir. Utilisé par le type de scénario leo-navmsg.

RAC — Radial, Along-track, Cross-track (radial, le long de la trace, transversal). Les trois directions selon lesquelles une erreur d'orbite est décomposée : vers l'extérieur depuis le centre de la Terre, le long de la direction du vol, et perpendiculairement au plan orbital. Le modèle kepler-rac du type de scénario leo-navmsg ajoute un polynôme de correction dans chacune.

SVID — Space-Vehicle Identifier (identifiant de véhicule spatial). Le numéro qu'un message de navigation utilise pour désigner le satellite qui l'a émis.

IOD — Issue of Data (numéro d'émission des données). Un compteur qui change chaque fois que le contenu du message de navigation d'un satellite change, afin qu'un récepteur puisse distinguer un nouveau message d'une répétition. (À ne pas confondre avec une démonstration en orbite, également abrégée IOD, comme dans l'IOD Celeste de l'ESA.)

TOW — Time of Week (temps de la semaine). Secondes écoulées depuis le début de la semaine GNSS en cours (dimanche 00:00).

CRC-24Q — contrôle de redondance cyclique sur 24 bits (polynôme Qualcomm). Le contrôle de détection d'erreur que portent les messages RTCM 10403 et Galileo : un reste sur 24 bits des bits du message divisés par le polynôme 0x1864CFB. Un récepteur le recalcule et écarte un message qui ne correspond pas.

URE — User Range Error (erreur de distance utilisateur). En clair : de combien l'orbite et l'horloge diffusées par un satellite faussent chaque distance vers lui. Aussi appelée erreur du signal dans l'espace (SISE) ; c'est le budget d'erreur par satellite dont sont alimentées l'ARAIM et la RAIM (sigma_ure_m dans src/raim.rs).

MHSS — Multiple Hypothesis Solution Separation (séparation de solutions à hypothèses multiples). La méthode qu'utilise l'ARAIM. Pour chaque manière dont la constellation pourrait être en défaut, elle forme une solution qui exclut les satellites suspects et borne l'écart que cette sous-solution peut avoir par rapport à la solution avec tous les satellites en vue.

HPL / VPL — Horizontal / Vertical Protection Level (niveau de protection horizontal / vertical). En clair : le rayon à l'intérieur duquel le système promet que se trouve l'erreur réelle, pour un risque d'intégrité donné. C'est une borne que l'algorithme calcule, et non une erreur mesurée. Une exécution est disponible lorsque le niveau de protection reste sous la limite d'alerte que l'opération admet (VAL, la limite d'alerte verticale ; HAL, l'horizontale).

SBAS — Satellite-Based Augmentation System (système d'augmentation par satellites). Un réseau au sol qui surveille le GNSS, calcule des corrections et des bornes d'intégrité, et les diffuse depuis des satellites géostationnaires. WAAS — Wide Area Augmentation System est le système des États-Unis ; EGNOS (le European Geostationary Navigation Overlay Service) est l'équivalent européen. Kshana calcule les niveaux de protection sous la forme des moindres carrés pondérés de la DO-229E (la DO-229E est la norme de performance opérationnelle minimale de la RTCA pour les récepteurs SBAS ; la RTCA s'appelait autrefois Radio Technical Commission for Aeronautics) (src/sbas.rs).

Estimation et géométrie#

Estimateur. L'algorithme qui prédit la position/l'heure réelle pendant une interruption à partir du modèle de capteur. Kshana dispose d'un prédicteur analytique de holdover et d'un filtre de Kalman.

Filtre de Kalman. En clair : un algorithme qui suit une grandeur et suit aussi son incertitude. Kshana utilise sa borne d'incertitude pour calculer l'intégrité.

EKF — Extended Kalman Filter (filtre de Kalman étendu). Un filtre de Kalman pour un problème non linéaire : il linéarise le modèle autour de l'estimation courante à chaque pas. Le choix standard pour coupler le GNSS à un INS.

UKF — Unscented Kalman Filter (filtre de Kalman sans parfum). Le même travail sans linéariser : il fait passer un petit ensemble de points d'échantillonnage choisis de façon déterministe dans le vrai modèle non linéaire et reconstruit la moyenne et la covariance à partir de leur point d'arrivée. Mieux comporté lorsque la non-linéarité est forte, ce qui explique que la détermination d'orbite l'utilise.

DOP — Dilution Of Precision (dilution de précision). En clair : à quel point la géométrie des satellites amplifie l'erreur de mesure de distance en erreur de position ou de temps. Erreur de position ≈ PDOP × erreur de mesure de distance ; un nombre bas correspond donc à une bonne géométrie. La famille : GDOP (géométrique — position et temps ensemble), PDOP (position), HDOP (horizontale), VDOP (verticale), TDOP (temps).

Constellation de Walker. Une manière standard de décrire une constellation de satellites par son nombre de plans orbitaux et de satellites par plan (le GPS est à peu près une coque de Walker 24/6).

Masque d'élévation. L'angle minimal au-dessus de l'horizon local à partir duquel un satellite est jugé utilisable ; les signaux trop bas sont exclus.

Occultation. Lorsque la Terre bloque physiquement la ligne de visée vers un satellite.

Skyline (masque de ligne d'horizon). En clair : le contour des bâtiments, des grues ou des collines se détachant sur le ciel, sous forme d'une élévation pour chaque azimut. Un satellite compte comme en vue seulement au-dessus de max(elevation mask, skyline) à son azimut, et un satellite au-dessus du masque mais derrière la skyline est « masqué par la skyline ». Kshana en construit une à partir d'un tableau, d'un canyon urbain, de secteurs et de relief (leur maximum point par point) ou d'un préréglage REPRESENTATIVE ; ligne de visée seulement, sans réflexion ni diffraction (SKYLINE.md).

Géométrie du ciel. Quels satellites un site voit sous une skyline et ce que cela fait à la solution : les facteurs DOP, la covariance est-nord-haut du point par moindres carrés et son ellipse d'erreur, la région horizontale qui contient la part indiquée des points (95 % par défaut) pour des erreurs de distance gaussiennes indépendantes et égales. Géométrie MODELLED sous un modèle d'erreur donné, et non l'erreur réelle d'un récepteur (SKYLINE.md).

CTI — Composed Timing Integrity (intégrité de synchronisation temporelle composée). Niveaux de protection pour le temps plutôt que pour la position, calculés à travers un passage de relais entre différentes sources de temps — par exemple d'une horloge contrôlée par satellite (RAIM disponible) à une horloge libre en holdover — de sorte que la borne reste valide pendant la transition (src/integrity/mod.rs).

TIB — Timing Integrity Benchmark (étalon d'évaluation de l'intégrité de synchronisation temporelle). Un étalon pour les moniteurs de synchronisation temporelle d'autres personnes : il injecte un menu de défauts et vérifie si le niveau de protection annoncé du moniteur a réellement borné son erreur. Il n'avance aucune affirmation de précision qui lui soit propre, de sorte qu'il ne peut pas en exagérer une (src/benchmark/mod.rs).

Orbites et cislunaire#

CR3BP — Circular Restricted Three-Body Problem (problème restreint circulaire à trois corps). Le système Terre–Lune traité comme deux corps sur des orbites circulaires autour de leur centre de masse commun, plus un engin spatial trop léger pour exercer une attraction en retour. Près de la Lune, une ellipse de Kepler à deux corps n'a tout simplement pas la bonne forme ; le CR3BP est la dynamique la moins coûteuse qui soit juste (src/cr3bp.rs).

NRHO — Near-Rectilinear Halo Orbit (orbite en halo quasi rectiligne). Une orbite périodique du CR3BP qui passe tout près d'un pôle lunaire et très loin au-dessus de l'autre, de sorte qu'elle est presque une ligne droite vue de bout — d'où « quasi rectiligne ». C'est l'orbite choisie pour la Gateway lunaire, et elle conserve une ligne de visée quasi continue vers la Terre.

DRO — Distant Retrograde Orbit (orbite rétrograde distante). Une autre famille du CR3BP : une grande orbite stable qui tourne autour de la Lune à rebours, vue dans le référentiel tournant.

EOP — Earth Orientation Parameters (paramètres d'orientation de la Terre). L'oscillation et la rotation mesurées, légèrement irrégulières, de la Terre (mouvement du pôle, UT1 (Universal Time 1, temps de rotation de la Terre)−UTC — temps de rotation de la Terre moins temps universel coordonné — et durée du jour) nécessaires pour transformer une position fixe dans le référentiel terrestre en position inertielle à mieux que quelques mètres. L'IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service) les publie ; Kshana lit son fichier finals2000A via --eop.

Normes, formats et organisations#

Les abréviations que le README et les pages de paquets emploient pour les normes, les formats de fichier, les échelles de temps, les référentiels et les organismes qui les portent. Chacune est aussi développée à sa première utilisation dans ces pages.

Orbites, référentiels et temps

• SGP4 / SDP4 — Simplified General Perturbations 4 / Simplified Deep-space Perturbations 4. Les propagateurs analytiques standard pour les orbites de satellites publiées.
• TLE — two-line element set (jeu d'éléments à deux lignes). Le format public d'orbite que lit SGP4.
• LEO / MEO / GTO / IGSO — orbite terrestre basse / orbite terrestre moyenne / orbite de transfert géostationnaire / orbite géosynchrone inclinée. Régimes d'orbite ; la plupart des satellites GNSS volent en MEO.
• LMO — orbite basse de Mars.
• ECI / ECEF — Earth-centred inertial / Earth-centred, Earth-fixed (inertiel centré sur la Terre / centré sur la Terre et fixe par rapport à elle). Un référentiel qui ne tourne pas avec la Terre, et un qui tourne avec elle.
• TEME — true equator, mean equinox (équateur vrai, équinoxe moyen). Le référentiel dans lequel SGP4 produit sa sortie.
• GCRS / ITRS / ITRF — Geocentric Celestial Reference System / International Terrestrial Reference System / sa réalisation, l'International Terrestrial Reference Frame. Les référentiels modernes, inertiel et fixe par rapport à la Terre.
• CIO — Celestial Intermediate Origin (origine intermédiaire céleste). Le point de référence de la chaîne moderne de rotation de la Terre sans équinoxe.
• LVLH — local vertical, local horizontal (verticale locale, horizontale locale). Un référentiel qui se déplace avec l'engin spatial.
• WGS-84 — World Geodetic System 1984. L'ellipsoïde terrestre qu'utilise le GPS.
• UTC / TAI / TT / UT1 / TDB — temps universel coordonné / temps atomique international / temps terrestre / temps universel 1 (temps de rotation de la Terre) / temps dynamique barycentrique.
• LTC / TCL — Lunar Coordinate Time (Temps-Coordonnée Lunaire). L'échelle de temps proposée pour la Lune.
• OD — détermination d'orbite. Retrouver une orbite à partir de mesures de poursuite.
• CR3BP, NRHO et DRO sont définis sous « Orbites et cislunaire » ci-dessus.

Formats de fichier et messages

• SP3 — Standard Product 3. Le format de fichier d'orbite précise de l'International GNSS Service (IGS), dans ses versions c et d.
• RINEX — Receiver Independent Exchange Format (format d'échange indépendant du récepteur). Le format de fichier standard pour les observations GNSS et les éphémérides diffusées.
• IONEX — IONosphere map EXchange format (format d'échange de cartes de l'ionosphère).
• OEM / OMM / TDM — Orbit Ephemeris Message / Orbit Mean-elements Message / Tracking Data Message. Messages standard pour les orbites et les données de poursuite du Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS).
• TOML — Tom's Obvious, Minimal Language. Le format en texte brut des scénarios Kshana.
• KIF — Kshana Interchange Format (format d'échange Kshana). L'enveloppe de résultat versionnée et autodescriptive de Kshana.

Normes

• DO-229E / DO-316. Normes de performance opérationnelle minimale de la RTCA pour les récepteurs SBAS et pour l'équipement GPS embarqué avec augmentation à bord de l'aéronef.
• IS-GPS-200 / IS-GPS-705. Les spécifications d'interface du GPS (la seconde couvre le signal L5).
• NIST SP 1065. Le Handbook of Frequency Stability Analysis du National Institute of Standards and Technology.
• TRL — technology readiness level (niveau de maturité technologique). Une échelle de 1 à 9 de la maturité du matériel.

Organisations

• ESA / ESOC / ESTRACK — l'Agence spatiale européenne, son Centre européen d'opérations spatiales et son réseau européen de poursuite spatiale.
• NASA / JPL / NAIF / DSN — l'agence spatiale américaine (National Aeronautics and Space Administration), son Jet Propulsion Laboratory, son Navigation and Ancillary Information Facility (qui publie la boîte à outils SPICE — Spacecraft, Planet, Instrument, C-matrix, Events) et son Deep Space Network.
• IGS — l'International GNSS Service. IERS — l'International Earth Rotation and Reference Systems Service. IAU — l'Union astronomique internationale (dont la bibliothèque SOFA, Standards of Fundamental Astronomy, et son portage ouvert ERFA, Essential Routines for Fundamental Astronomy, sont les références de référentiels de Kshana).
• CCSDS — le Consultative Committee for Space Data Systems. AIAA — l'American Institute of Aeronautics and Astronautics. RTCA — autrefois la Radio Technical Commission for Aeronautics.

Logiciel et chaîne d'approvisionnement

• CLI — interface en ligne de commande. MCP — Model Context Protocol, le protocole que parle le serveur d'agents de Kshana. IDE — environnement de développement intégré.
• SBOM — nomenclature logicielle (software bill of materials). SLSA — Supply-chain Levels for Software Artifacts, le cadre de provenance de construction sous lequel les versions de Kshana sont attestées.

Toutes les autres abréviations, de A à Z#

Toutes les abréviations employées dans la documentation du dépôt (docs/ et les quatre README) qu'aucune section ci-dessus ne définit, plus quelques-unes qu'une section définit, répétées pour la consultation. Chaque page développe aussi ses abréviations à la première utilisation ; ce tableau est l'unique endroit où toutes les retrouver. Quelques entrées sont des identifiants ou des noms plutôt que des abréviations, et le disent.

Reproductibilité et licences#

Reproductible (déterministe). La même entrée donne toujours une sortie identique bit à bit — scenario + seed + version → identical result. Aucun aléa caché.

Graine. Le nombre qui initialise le générateur aléatoire (déterministe), afin que les exécutions soient répétables.

Open core. Le modèle économique : le moteur est libre et open source (AGPL-3.0, la GNU Affero General Public License définie ci-dessous ; double licence commerciale) ; l'activité qui le soutient est l'assistance, l'intégration, les licences commerciales et les extensions propriétaires — pas des frais par poste sur le moteur ouvert.

AGPL-3.0. La GNU Affero General Public License v3 — une licence open source à copyleft fort, approuvée par l'OSI (Open Source Initiative). Comme la GPL (GNU General Public License), mais avec une clause supplémentaire (§13) couvrant les logiciels proposés à des utilisateurs via un réseau : une version modifiée accessible via un réseau doit offrir à ces utilisateurs son code source correspondant. La licence ouverte de Kshana.

Double licence. Proposer le même code sous deux licences pour que les utilisateurs choisissent : ici, l'AGPL-3.0 (ouverte, copyleft) ou une licence commerciale d'Ashforde OÜ (une société estonienne à responsabilité limitée ; OÜ = osaühing) pour un usage propriétaire/fermé auquel l'AGPL ne convient pas. Voir LICENSING.md.

Également utilisé sur kshana.dev

Abréviations que le site web utilise et qui ne figurent pas dans le glossaire du dépôt ci-dessus.

GPS

Global Positioning System

C/N₀

densité porteuse sur bruit, en dB-Hz

L-band

la bande radio de 1 à 2 GHz qu'utilise le GNSS

C/A

code grossier/d'acquisition du GPS L1

AFS

signal aller augmenté (lunaire)

MEMS

systèmes micro-électromécaniques

UAS

système d'aéronef sans équipage

PL · AL

niveau de protection · limite d'alerte

APV-I

approche avec guidage vertical, niveau I

LEO · GEO

orbite terrestre basse · orbite géostationnaire

OEM · OMM · TDM

messages CCSDS d'éphéméride d'orbite, d'éléments moyens d'orbite et de données de poursuite

IGRF

International Geomagnetic Reference Field (champ géomagnétique de référence international)

DSN

Deep Space Network

VLBI

interférométrie à très longue base

LLR

télémétrie laser sur la Lune

TCXO · OCXO

oscillateur à quartz compensé en température · thermostaté

RAFS

étalon de fréquence atomique au rubidium

PHM

maser à hydrogène passif

USO · DSAC

oscillateur ultra-stable · horloge atomique en espace lointain

MTIE · TDEV

erreur maximale d'intervalle de temps · déviation de temps

PRTC · ePRTC

horloge de temps de référence primaire · PRTC améliorée

ADEV · σy(τ)

déviation d'Allan au temps de moyennage τ

ITU-T

Secteur de la normalisation des télécommunications de l'Union internationale des télécommunications

NIS · NEES

innovation normalisée au carré · erreur d'estimation normalisée au carré

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers

WASM

WebAssembly

JSON · CSV · SVG

JavaScript Object Notation · valeurs séparées par des virgules · Scalable Vector Graphics

CLI · API · IDE

interface en ligne de commande · interface de programmation d'application · environnement de développement intégré

SBOM · SLSA

nomenclature logicielle · Supply-chain Levels for Software Artifacts

NDA

accord de non-divulgation

DOI

Digital Object Identifier

Cascade C/N₀ (waterfall)

un graphique de la densité porteuse sur bruit par satellite au cours du temps

HPL · VPL

niveau de protection horizontal · vertical

LROC

Lunar Reconnaissance Orbiter Camera