Provenance — chaque paramètre est rattaché à une source publiée
La discipline d'honnêteté centrale de Kshana est que chaque paramètre de capteur, chaque modèle physique et chaque jeu de données de validation est rattaché à une source publiée — une fiche technique, un article évalué par des pairs, un ICD (document de contrôle d'interface) de signal dans l'espace, ou une norme. Ce document rassemble ces chaînes de provenance dans un unique tableau de référence citable.
La provenance n'est pas qu'une documentation : chaque table de capteur d'un scénario (par exemple [clock_quantum] et [clock_classical]) porte une chaîne provenance (ModelSpec dans src/types.rs ; with_provenance dans src/inertial/imu_errors.rs pour le modèle d'erreur de l'unité de mesure inertielle (IMU)) qui se retrouve dans le JSON du résultat (JavaScript Object Notation) sous quantum.spec.provenance et classical.spec.provenance, de sorte que chaque exécution porte ses propres citations de paramètres. Le bloc units du résultat étiquette aussi chaque champ numérique avec une classe de provenance (input, computed, closed-form, internal-consistency, …). Les tableaux ci-dessous sont l'index consolidé et lisible de ces chaînes, plus la provenance algorithmique et de validation tirée des commentaires du code source.
La maturité est étiquetée honnêtement partout : qualifié pour le vol (a volé), laboratoire au sol / fusée-sonde (démontré, n'a pas volé), ou objectif spatial sur matériel au sol (un chiffre prospectif pour un matériel qui n'a pas volé — notamment chaque chiffre d'horloge à réseau optique de strontium). Voir VALIDATION.md pour les étiquettes validated / modelled / not modeled de chaque chiffre et QUANTUM-MODELS.md pour la discussion sur la maturité laboratoire au sol contre vol.
1. Paramètres des horloges et des références de fréquence#
| Capteur | Chiffre clé | Source | Maturité |
|---|---|---|---|
| Microchip (Microsemi) SA.45s / SA65 CSAC (horloge atomique à l'échelle d'une puce) | σ_y(1 s) = 3,0×10⁻¹⁰ | Fiche technique du fabricant | qualifié pour le vol (composant commercial déployé) |
| Horloge à réseau optique de strontium (objectif spatial) | σ_y(1 s) = 1×10⁻¹⁵ | Origlia, Schiller, Bongs et al., arXiv:1503,08457 | objectif spatial sur matériel au sol — aucune horloge optique Sr n'a volé |
| Horloge à réseau optique de strontium (record de laboratoire) | σ_y(1 s) = 4,8×10⁻¹⁷ | Oelker et al., Nature Photonics (2019) | laboratoire au sol uniquement |
| ACES/PHARAO (Atomic Clock Ensemble in Space / Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite ; référence de l'ISS (Station spatiale internationale)) | de l'ordre de 1×10⁻¹⁶ après plusieurs jours d'intégration | ACES/PHARAO de l'ESA (Agence spatiale européenne), opérationnel sur l'ISS depuis avril 2025 (citer les résultats publiés de l'ESA) | qualifié pour le vol (micro-ondes/maser, non optique) |
Le coefficient d'Allan de bruit blanc de fréquence utilisé par le modèle de holdover est q_wf = σ_y(1 s)² ; la modulation de fréquence à bruit de scintillation (flicker FM) et le vieillissement ne sont modélisés que lorsqu'un flicker_floor est fixé explicitement (voir VALIDATION.md), sinon ils ne sont pas modélisés.
2. Paramètres des capteurs inertiels#
| Capteur | Chiffres clés | Source | Maturité |
|---|---|---|---|
| Triade d'accéléromètres quantiques hybrides d'Exail | stabilité de biais 6×10⁻⁸ g = 5,88×10⁻⁷ m/s² (24 h) ; bruit 22 µg/√Hz = 2,16×10⁻⁴ (m/s²)/√Hz | Templier et al., Science Advances (2022), arXiv:2209,13209 | ground-lab |
| Accéléromètre à quartz Honeywell QA-2000 de classe navigation | stabilité de biais ~160 µg = 1,57×10⁻³ m/s² ; bruit ~20 µg/√Hz ; instabilité de biais ~1 µg | Fabricant / Groves, Tutoriel AESS (Aerospace and Electronic Systems Society) | flight-qualified |
| Modèle d'erreur de l'IMU (facteur d'échelle, désalignement, sensibilité à g, quantification, rampe de vitesse) | cinq catégories systématiques | IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Std 952-1997 §A.2 ; Groves 2013 §4,3, Tableau 4,1 | modèle |
| Mécanisation à composantes liées (NED, nord-est-bas ; effets de cône et de godille) | attitude par quaternions §2,2, §5,5 ; mécanisation NED §5,4 ; pesanteur §2,4 | Groves, Principles of GNSS (système mondial de navigation par satellite), Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems, 2e éd. | modèle |
3. Paramètres de transfert de temps et de fréquence#
| Liaison | Chiffre clé | Source |
|---|---|---|
| Bidirectionnelle optique en espace libre (inter-satellites) | plancher de laboratoire ~1 fs ; objectif crédible en orbite : 1 ps | Giorgetta et al. (2013, Nature Photonics) ; Deschênes et al. (2016, Physical Review X) |
| TWSTFT (transfert bidirectionnel de temps et de fréquence par satellite, bande Ku) | session unique ~0,5 ns | BIPM (Bureau international des poids et mesures) / PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, l'institut national allemand de métrologie) / NIST (National Institute of Standards and Technology) |
4. Modèles d'orbite, de systèmes de temps et de référentiels#
| Modèle | Équation / norme | Référence (commentaire de la source) |
|---|---|---|
| Propagation SGP4/SDP4 (SGP4 : Simplified General Perturbations 4 ; SDP4 : Simplified Deep-space Perturbations 4) | le modèle SGP4 en WGS-72 (WGS : World Geodetic System) | Vallado et al., « Revisiting Spacetrack Report #3 », AIAA (American Institute of Aeronautics and Astronautics) 2006-6753 (2006) |
| Seconde intercalaire / systèmes de temps (UTC/TAI/TT/UT1 (UTC : temps universel coordonné ; TAI : temps atomique international ; TT : temps terrestre ; UT1 : temps universel 1, temps de rotation de la Terre)) | régime de secondes intercalaires entières depuis 1972-01-01 | IERS (Service international de la rotation terrestre et des systèmes de référence) Conventions (2010) ; historique des secondes intercalaires d'après l'IERS Bulletin C |
| Angle de rotation de la Terre | θ(Tu) = 2π(0.7790572732640 + 1.00273781191135448·Tu) |
IAU (Union astronomique internationale) 2000, résolution B1.8 |
| Position/horloge d'un SV (véhicule spatial, c'est-à-dire un satellite) d'après les éphémérides diffusées | algorithme utilisateur, F·e·√A·sin Eₖ relativiste, TGD |
IS-GPS-200 (IS : Interface Specification ; GPS : Global Positioning System) §20.3.3.4.3.1 / §20.3.3.3.3.1 |
| Constantes d'éphémérides de Galileo / QZSS (système japonais Quasi-Zenith Satellite System) / BeiDou (μ, Ω̇ₑ, C̄₂₀) | ICD de SIS par système (documents de contrôle d'interface) | ICD SIS de Galileo OS (Open Service) ; ICD SIS de BeiDou OS (CGCS2000, China Geodetic Coordinate System 2000) ; ICD de GLONASS (Global Navigation Satellite System russe) (PZ-90 (PZ : Parametry Zemli, le système géodésique russe)) |
5. Modèles GNSS du domaine des mesures et de la résilience#
| Modèle | Équation / norme | Référence |
|---|---|---|
| Ionosphère monofréquence de Klobuchar | algorithme en demi-cercles | IS-GPS-200 §20.3.3.5.2.5 |
| Troposphère zénithale de Saastamoinen | retard zénithal hydrostatique + humide | Davis et al. (1985) ; Groves §9,4 |
| Fonctions de projection de Niell | hydrostatique et humide, projection en élévation | Niell (1996) |
| Bilan de liaison anti-brouillage | [1/(C/N₀) + (J/S)/(Q·Rc)]⁻¹ (C/N₀ le rapport de densité porteuse sur bruit, J/S le rapport brouilleur sur signal, Q le facteur de séparation spectrale, Rc le débit de chips) → C/N₀ effectif → perte de verrouillage |
Kaplan & Hegarty, Understanding GPS/GNSS, 3e éd., §9,4 |
| Détection de leurrage / d'énergie | Test d'énergie de Neyman–Pearson / χ²₁ bilatéral ; Φ⁻¹ par Acklam ; erf par Abramowitz & Stegun 7.1.26 | théorie classique de la détection |
| Stabilité de la famille d'Allan (ADEV/MDEV/TDEV/HDEV (ADEV : déviation d'Allan ; MDEV : déviation d'Allan modifiée ; TDEV : déviation temporelle ; HDEV : déviation d'Hadamard)) | avec intervalles de confiance | NIST SP (Special Publication) 1065 (Riley) ; Kasdin, Proc. IEEE (1995) |
| RAIM (surveillance autonome de l'intégrité par le récepteur) / intégrité (HPL/VPL (HPL : niveau de protection horizontal ; VPL : niveau de protection vertical), ARAIM (surveillance autonome avancée de l'intégrité par le récepteur) à séparation de solutions) | instantané et séparation de solutions | voir INTEGRITY.md |
6. Jeux de données de validation#
Politique d'inclusion. Nous versionnons une copie fidèle de chaque jeu de données de validation dont la licence permet la redistribution et dont la taille tient confortablement dans git, de sorte qu'un clone puisse reproduire la validation hors ligne, sans réseau et sans lien rompu. Un jeu de données est soumis à téléchargement (téléchargé par un assistant scripts/fetch_*.sh dans realdata-cache/, ignoré par git, avec seules les petites valeurs de référence dérivées versionnées) uniquement lorsque sa licence ne permet pas clairement la redistribution, ou lorsqu'il est trop volumineux pour git. Chaque jeu de données soumis à téléchargement indique ci-dessous sa raison précise ; rien n'est soumis à téléchargement par commodité.
| Jeu de données | Utilisation | Licence | État dans le dépôt |
|---|---|---|---|
| Vecteurs de test SGP4 d'AIAA 2006-6753 (les 666) | Validation numérique de SGP4 — pire cas 4,12 mm | Vecteurs de référence publiés (Vallado, AIAA) | Inclus dans le dépôt tests/fixtures/sgp4/ |
| ADEV σ_y(τ) d'horloge optique ⁸⁸Sr (Norcia et al., Science 366 :93, 2019) | validation de l'ajustement de stabilité mesurée d'horloge optique | CC-BY-4.0 (Creative Commons Attribution 4,0 ; Zenodo 10.5281/zenodo.3382347) | Inclus dans le dépôt tests/fixtures/optical_clock_adev/ |
| Tuile d'élévation SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) v3 de la NASA/USGS (NASA : National Aeronautics and Space Administration ; USGS : United States Geological Survey) N36W117 (Vallée de la Mort, décimée à 6 secondes d'arc, 722 Ko) | validation du lecteur .hgt de MNT de terrain (MNT : modèle numérique de terrain) sur un relief réel (bassin de Badwater ≈ −86 m) |
Domaine public (SRTM v3 de la NASA/USGS ; via AWS (Amazon Web Services) Open Data elevation-tiles-prod) |
Inclus dans le dépôt tests/fixtures/terrain/N36W117_sub6.hgt |
| Exemples OEM/TDM du Blue Book CCSDS 502.0/503.0 (OEM : Orbit Ephemeris Message ; TDM : Tracking Data Message) | Validation de l'aller-retour de l'analyseur CCSDS | Exemples de normes publiées (CCSDS) | Inclus dans le dépôt tests/fixtures/ccsds/ |
| Échantillons d'orbite précise SP3 (Standard Product 3, le format d'orbite précise) de l'IGS (International GNSS Service) + de navigation RINEX (Receiver Independent Exchange Format) | ajustement d'orbite + validation de l'intégrité | Données ouvertes de l'IGS (libres pour tout usage, avec attribution) | Inclus dans le dépôt tests/fixtures/igs/ |
Instantanés TLE (jeu d'éléments à deux lignes) de Celestrak (gps-ops, galileo) |
scénarios de constellations réelles | Conditions de Celestrak (attribution ; TLE (jeux d'éléments à deux lignes) d'origine gouvernementale américaine) | Inclus dans le dépôt tests/fixtures/celestrak/ + scripts/fetch_tles.sh en direct |
| Sorties de référence de scipy / scikit-learn / filterpy | validation des noyaux numériques + des estimateurs | Générées localement à partir de bibliothèques BSD/MIT (BSD : licence Berkeley Software Distribution) | Inclus dans le dépôt tests/fixtures/scipy/ (+ scripts générateurs) |
| Déviations de référence de Stable32 (échelles décennales d'ADEV/HDEV) | parité des estimateurs d'Allan | Valeurs de synthèse dérivées (petites) | Inclus dans le dépôt tests/fixtures/cs5071a/, tests/fixtures/phasedat/ |
| Série de phase brute du césium 5071A (556 990 points, 12 Mo) | ADEV/HDEV à recouvrement sur une vraie horloge au Cs | Incertain — allantools est sous LGPL-3.0 (GNU Lesser General Public License, une licence logicielle) sans aucune autorisation explicite de redistribution des données ; le fichier est exclu de la distribution PyPI (Python Package Index) |
Fetch-gated scripts/fetch_cs5071a.sh ; échelles dérivées versionnées |
| PHASE.DAT brut (série de régression de 1000 points) | Série de parité des estimateurs de Stable32 | Incertain — distribué avec le Stable32 commercial (Hamilton Technical Services) ; NIST SP 1065 est dans le domaine public mais n'imprime pas les valeurs | Fetch-gated scripts/fetch_phasedat.sh ; échelles dérivées versionnées |
| Capture de brouillage/leurrage GNSS JammerTest 2024 (1,4 Go) | étalonnage de scénarios de résilience/d'anomalie | GPL-3.0-or-later (GNU General Public License ; Zenodo 10.5281/zenodo.15910563) — redistribution permise, mais la taille dépasse la limite de 100 Mo par fichier de GitHub et le copyleft de la GPL entre en conflit avec l'arborescence sous AGPL (Affero General Public License) | Soumis à téléchargement ; citer le DOI (identifiant d'objet numérique) |
Le statut de licence de chaque jeu de données soumis à téléchargement a été vérifié auprès de l'autorité d'origine ; les deux jeux de données d'horloge « incertains » restent soumis à téléchargement dans l'attente d'une autorisation explicite de redistribution (nous versionnons déjà les valeurs que nous sommes autorisés à publier), et le jeu JammerTest est soumis à téléchargement pour des raisons de taille et de copyleft malgré sa licence ouverte.
7. Domaines plus récents — d'où viennent leurs paramètres#
Les types de scénario ajoutés depuis les tableaux ci-dessus suivent la même règle. Chaque ligne nomme la source et le statut dans la matrice de vérification de la capacité qui s'y appuie (VERIFICATION-MATRIX.md donne la ligne complète).
| Domaine | Paramètres | Source | État |
|---|---|---|---|
Synchronisation télécom (telecom-timing) |
gabarits de synchronisation | Recommandations de l'UIT-T (Secteur de la normalisation des télécommunications de l'Union internationale des télécommunications), chaque limite avec son tableau ou son article, listées dans TELECOM-TIMING.md |
MODELLED (transcription) |
| Synchronisation des télécommunications | préréglages d'oscillateur ocxo, rubidium, caesium, csac |
quatre fiches techniques de Microchip, numéros de document dans TELECOM-TIMING.md |
MODELLED |
| Synchronisation des télécommunications | estimateurs de MTIE (erreur maximale d'intervalle de temps) et de TDEV (déviation temporelle) | allantools 2024,06 sur tests/fixtures/telecom_timing/ |
VALIDATED |
Système solaire (solar-system, body-pnt) |
positions des planètes d'après les éléments képlériens de Standish du JPL (Jet Propulsion Laboratory) | vérifiées par rapport aux vecteurs d'état JPL Horizons DE441 (Development Ephemeris 441) dans tests/fixtures/solar_system/ |
VALIDATED ; Uranus, Neptune, Pluton et les lunes MODELLED |
| Système solaire | paramètres gravitationnels, rayons et rotation de chaque corps | fiches de corps de JPL Horizons et table des paramètres physiques des satellites du JPL | MODELLED (transcription) |
Conception de constellations (constellation-design) |
créneaux nominaux de GPS, Galileo et GLONASS | Galileo Open Service Service Definition Document 1,1 ; GPS Standard Positioning Service Performance Standard, 5e édition | VALIDATED |
PNT en orbite terrestre basse (LEO) (leo-signal, leo-pass, leo-pvt) |
préréglages de systèmes nommés | les chiffres publics cités, chaque préréglage avec sa source | MODELLED |
Message de navigation LEO (leo-navmsg) |
pondérations d'erreur de distance du signal dans l'espace | Montenbruck, Steigenberger et Hauschild (2018), Advances in Space Research | VALIDATED |
| Message de navigation LEO | modèle d'éphéméride à 22 paramètres | Liu et al. (2025), Remote Sensing 17(16) :2894 | MODELLED |
Pied de page de provenance des graphiques#
Chaque graphique que Kshana produit — dans le bac à sable du navigateur, dans l'export *.chart.svg de la CLI (interface en ligne de commande) et dans le graphique du rapport imprimable *.report.html (HTML, HyperText Markup Language) — est estampillé, en bas à droite, de :
Kshana v<version> · scenario <hash> · kshana.dev
Le scenario <hash> correspond aux 12 premiers caractères hexadécimaux du hachage du scénario de l'exécution : un SHA-256 (SHA : Secure Hash Algorithm) calculé sur la définition canonique du scénario (graine, seuils, paramètres de modèle, fenêtres GNSS, etc.). C'est la même empreinte que celle qui apparaît dans le résumé d'exécution d'une ligne et dans le champ scenario_hash du JSON de résultat. (Les types de scénario dont le document de résultat ne comporte pas de scenario_hash, tels que les rapports d'intégrité et lunaires, se rabattent sur un SHA-256 du TOML source du scénario (Tom's Obvious, Minimal Language), de sorte que chaque graphique ait quand même une empreinte stable.)
Comme le hachage est déterministe et sensible aux entrées, une image de graphique enregistrée ou collée s'identifie d'elle-même : elle consigne la version du moteur, le scénario exact qui l'a produite (pour une reproduction bit à bit) et la source — et tout paramètre modifié donne un hachage différent, de sorte qu'un graphique mal étiqueté est détectable.
Comment citer et reproduire#
Chaque résultat est reproductible à partir de scenario + seed + engine version. Citez le moteur via CITATION.cff / le DOI de concept Zenodo 10.5281/zenodo.20528627, et citez les sources des paramètres ci-dessus pour les chiffres dont dépend une exécution donnée — elles voyagent dans les champs provenance du JSON de résultat, de sorte qu'un résultat publié se documente lui-même.
Lorsqu'un chiffre est un objectif spatial sur matériel au sol (tout chiffre d'horloge optique au strontium) ou une démonstration de laboratoire au sol (accéléromètre à atomes froids), ce document et la provenance du résultat le disent explicitement. Kshana ne présente pas des chiffres de laboratoire ou d'objectif comme des performances en vol.