Ordliste

Definisjoner i klart språk av begrepene som brukes i Kshana. Hver oppføring starter med en enlinjers «i klartekst» og legger så til den presise betydningen der det hjelper. Forkortelser som ikke er definert i et avsnitt, står i A-til-Å-tabellen mot slutten, Alle andre forkortelser, A til Å.

Navigasjon og tidssynkronisering#

PNT — Positioning, Navigation, and Timing. Å vite hvor du er, hvilken vei du er på vei og hva klokka er — presist. Moderne PNT kommer for det meste fra satellittsignaler (GNSS, de globale navigasjonssatellittsystemene som defineres neste); Kshana studerer hva som skjer med tid og posisjon når disse signalene går tapt.

GNSS — Global Navigation Satellite System. Satellittkonstellasjonene som gir PNT: GPS (Global Positioning System, USA (United States of America)), Galileo (EU), GLONASS (Russlands Global Navigation Satellite System), BeiDou (Kina). En mottaker som ser ≥ 4 satellitter, kan beregne en full 3D-posisjon og tidsbestemmelse.

GNSS-bortfall / nektet / forringet / jammet. Når satellittsignalene er utilgjengelige (blokkert, jammet eller utenfor syne). Under et bortfall må systemet «gå i coasting» på egne sensorer om bord. Hele hensikten med Kshana er å måle hvor godt det klarer det.

Holdover. I klartekst: hvor lenge klokken kan holde god tid på egen hånd etter at den mister GNSS. En bedre klokke holder lenger før feilen krysser den tillatte grensen.

Dead-reckoning. I klartekst: å anslå hvor du er ved å legge sammen den målte bevegelsen din, uten noen ytre referanse. Feil hoper seg opp, så en bedre treghetssensor driver saktere.

Spesifikasjon / terskel. Den største feilen du får før løsningen regnes som «utenfor spesifikasjonen» — for eksempel «tiden må holde seg innenfor 20 ns» eller «posisjonen innenfor 100 m».

Sensorene Kshana sammenligner#

Klokke (atomklokke). En enhet som holder tid ved å telle de naturlige svingningene til et atom. To eksempler her:

• CSAC — Chip-Scale Atomic Clock. En liten, utplassert, kommersiell klokke (den «klassiske» referansen). God, men driver merkbart over et langt bortfall.
• Optisk gitterklokke (for eksempel strontium). En langt mer stabil «kvante»klokke; det ypperste i laboratorier, ennå ikke flydd i rommet.

Akselerometer. Måler akselerasjon (endring i bevegelse). Integrert to ganger gir det posisjon — så enhver feil vokser raskt. Kaldatom-akselerometer er kvanteversjonen med mye bedre langtidsstabilitet; navigasjonsklasse er den klassiske.

Gyroskop. Måler rotasjon. En liten rotasjonsfeil heller plattformen, noe som lekker tyngdekraften inn i horisontal retning og ødelegger posisjonsestimatet.

IMU — Inertial Measurement Unit. Selve pakken med akselerometer og gyroskop: tre akser av hver, som rapporterer spesifikk kraft og vinkelrate. Den måler bevegelse; alene vet den ikke hvor den er.

INS — Inertial Navigation System. En IMU pluss «mekaniseringen» som integrerer utdataene til holdning, hastighet og posisjon. INS er det som går i dead-reckoning gjennom et GNSS-bortfall, og nøyaktigheten bestemmes av feilprosessene i IMU-en som er listet nedenfor.

Tidsoverføring. Å sende et presist tidssignal mellom to steder (for eksempel satellitt til satellitt). Optiske linker er langt mer presise enn RF-linker (radiofrekvens).

Hvordan feil modelleres (klokkestøy)#

Klokkefeil bygges av standard «støytyper», hver med en kjent signatur:

Hvit FM (hvit frekvensmodulasjon). I klartekst: rask, tilfeldig jitter i klokkens rate. Å midle den ned bedres med tiden. Parameter q_wf.

Random-walk-FM. I klartekst: klokkens rate vandrer sakte. Dette dominerer lange bortfall. Parameter q_rw.

Flicker-FM (1/f-støy). I klartekst: et hardnakket støygulv klokken aldri kan midle under. Det er flatt over midlingstidene. Parameter flicker_floor.

Aldring / drift. En langsom, forutsigbar endring i rate over tid; fordi den er forutsigbar, fjerner estimatoren til Kshana den. Parameter drift.

VRW — Velocity Random Walk. Akselerometerets motstykke til hvit støy: tilfeldige dytt på hastigheten som bygger seg opp til posisjonsfeil. Parameter q_va.

ARW — Angular Random Walk. Gyroskopets motstykke: tilfeldige dytt på orienteringen. Parameter q_arw.

Hvordan stabilitet måles#

Allan-deviasjon (σ_y(τ)). I klartekst: standardmåten å oppgi hvor stabil en klokke er over en gitt midlingstid τ. Et klokkedatablad oppgir for eksempel σ_y(1 s) = 3×10⁻¹⁰. Kshana validerer klokkemodellen sin ved å beregne Allan-deviasjonen til sine egne utdata og kontrollere at den stemmer med det publiserte tallet. (Referanse: Riley, NIST SP 1065 — National Institute of Standards and Technology Special Publication 1065.)

PSD — Power Spectral Density. Hvordan effekten i en støy er fordelt over frekvenser; den formelle måten å spesifisere hvit støy, random-walk-støy og flicker-støy på.

Kvalitetsmålene (hvordan en kjøring skåres)#

De seks operative PNT-kvalitetsmålene Kshana rapporterer (se tabellen «Output» i README):

FoM — Figure of Merit. Ett tall som skårer ett aspekt ved en kjøring, rapportert med enhet og om det er validert eller modellert. De seks nedenfor er de operative kvalitetsmålene til Kshana.

• Posisjons- / tidsytelse — størrelsen på feilen, som RMS (root mean square, det kvadratiske gjennomsnittet) og som 95. persentil.
• Autonomi — holdover-varigheten (hvor lenge den holder seg innenfor spesifikasjonen uten GNSS).
• Robusthet — hvor fort feilen vokser når GNSS er tapt.
• Tilgjengelighet — andelen av kjøringen som har en løsning innenfor spesifikasjonen.
• Integritet — kan du stole på systemets eget estimat av sin feil? Kshana rapporterer andelen av sampler under bortfallet der den sanne feilen holder seg innenfor filterets beskyttende grense.
• Sikkerhet — robusthet mot spoofing: en score for spoofing-detekterbarhet basert på klokkestabilitet (siden v0.3.0), som bare har mening når et scenario med spoofing-angrep er konfigurert. Den er ikke integritet av luftfartsklasse: den beregner ikke noe horisontalt eller vertikalt beskyttelsesnivå (HPL/VPL) og kjører ingen RAIM (receiver autonomous integrity monitoring), verken avansert eller ikke. Disse kommer fra de separate scenariotypene for integritet og ARAIM (advanced RAIM) og er definert under «Integritet og augmentering» nedenfor. Eksportfølsom.

Begreper som brukes sammen med kvalitetsmålene:

Spoofing. I klartekst: et falskt satellittsignal som lyver om posisjon eller tid. En spoofer gir mottakeren et plausibelt, men galt svar, noe som er verre enn jamming fordi mottakeren kanskje ikke merker det.

1-DOF — én frihetsgrad. En enkelt akse. Posisjonsfeilen i scenariopakkene til Kshana er enakset; et fullt 3D-svar trenger treakset-modellen.

Monte Carlo-ensemble. Å kjøre det samme scenarioet mange ganger med ulike tilfeldige seeder og rapportere spredningen i resultatene i stedet for én kjøring.

CI — konfidensintervall. Området en statistikk forventes å havne i med en oppgitt sannsynlighet (for eksempel 95 %). I tabellene og merkene i README betyr «CI» oftere kontinuerlig integrasjon — den automatiske bygge- og testkjøringen ved hver endring; sammenhengen sier hvilket.

k-sigma-grense. En grense satt til k standardavvik av filterets egen usikkerhet; kvalitetsmålet for integritet teller hvor ofte den sanne feilen holder seg innenfor den.

CEP / 2DRMS — circular error probable / twice the distance root mean square. To standardmåter å oppgi 2D-horisontal nøyaktighet på: CEP er radiusen som rommer 50 % av posisjonsbestemmelsene; 2DRMS er det dobbelte av den kvadratiske middelverdien av den horisontale feilen. Biblioteket kan beregne begge fra en posisjonskovarians (src/fom.rs), men ingen scenariotype rapporterer dem ennå.

Å lese et resultat: begrepene i utdataene#

Dette er navnene du møter i en resultatfil eller i sammendraget i lekeplassen, først i klartekst.

Holdover (holdover_s). I klartekst: hvor mange sekunder systemet holdt seg innenfor feilgrensen etter at GNSS gikk tapt. Kshana rapporterer den korteste slike coastingen over alle bortfall i kjøringen, målt på kjøringens tidsrutenett, så den er en nedre grense ved oppløsningen til tidssteget. En holdover lik bortfallets lengde betyr at grensen aldri ble krysset.

p95 (timing_p95_ns). I klartekst: i 95 % av tiden var tidsfeilen så liten eller mindre. Det er 95. persentil av feilen over bortfallet. En svært liten verdi kan vises som 0.0 i et kort sammendrag; resultatfilen i JSON (JavaScript Object Notation) har tallet med full presisjon.

Integritet (integrity). I klartekst: hvor ofte systemets eget feilestimat var ærlig. Det er andelen av sampler under bortfallet der den sanne feilen holdt seg innenfor k-sigma-grensen til filteret (definert nedenfor). En verdi nær 1 betyr at estimatoren ikke undervurderte feilen sin. Det er ikke et beskyttelsesnivå for luftfart; se «Integritet og augmentering» nedenfor og INTEGRITY.md.

Sikkerhetsscore (security). I klartekst: hvor sannsynlig det er at et spoofing-angrep blir fanget. Det er sannsynligheten for at det konfigurerte angrepet oppdages — én minus sannsynligheten for udetektert angrep P_md — utledet fra klokkens stabilitet. Det har bare mening når scenarioet konfigurerer et spoofing-angrep. Uten konfigurert angrep skriver enlinjers sammendraget ut security n/a (no attack), og resultatet markerer tallet applicable: false i blokken figure_tiers; verdien blir stående i dokumentet og betyr «ikke relevant», ikke «null sikkerhet».

PDOP — position dilution of precision (nøkler som pdop_min). I klartekst: hvor mye satellittgeometrien forstørrer avstandsfeil til posisjonsfeil. Posisjonsfeilen er omtrent PDOP ganger avstandsfeilen, så lavere er bedre. Se DOP under «Estimering og geometri».

sigma_y (σ_y(τ), Allan-deviasjonen). I klartekst: hvor mye en klokkes rate svinger når den midles over en tid τ. En databladlinje som sigma_y(1 s) = 3e-10 betyr at raten, midlet over ett sekund, varierer med omtrent 3 deler per 10¹⁰. Mindre er en mer stabil klokke. Se «Hvordan stabilitet måles» ovenfor.

q_wf — intensitet av hvit frekvensstøy. I klartekst: styrken på den raske, tilfeldige jitteren i en klokkes rate. Det er koeffisienten i σ_y²(τ) = q_wf / τ for hvit frekvensstøy, så et scenario setter q_wf = sigma_y(1 s)² fra databladets Allan-deviasjon ved ett sekund. Følgesvennene er q_rw (random-walk-frekvensstøy) og drift (aldring); se «Hvordan feil modelleres» ovenfor.

Begreper for telekom-tidssynkronisering#

Telekomnett distribuerer tid over pakkenett (Precision Time Protocol) fra en GNSS-matet referanseklokke, og International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) setter grenser for tidsfeilen hver klokke kan legge til. Disse begrepene forekommer i typen telecom-timing; se TELECOM-TIMING.md.

TE — time error. I klartekst: hvor langt en klokkes tid er fra referansetiden, i ett øyeblikk. Positiv eller negativ, vanligvis i nanosekunder.

max|TE| — maximum absolute time error. I klartekst: den verste tidsfeilen sett over målingen, uten hensyn til fortegn. Det er hovedgrensen de fleste masker setter.

cTE — constant time error. I klartekst: den jevne forskyvningsdelen av tidsfeilen — gjennomsnittsfeilen som ikke endres over målingen.

dTE — dynamic time error. I klartekst: den svingende delen av tidsfeilen — det som er igjen etter at den konstante forskyvningen er fjernet. Den bedømmes med MTIE og TDEV.

MTIE — maximum time interval error. I klartekst: det største utslaget i tidsfeil sett innenfor et hvilket som helst vindu av en gitt lengde. For hver vindulengde glir den et vindu langs registreringen og tar den største topp-til-topp-endringen; en maske gir den største tillatte verdien per vindulengde.

TDEV — time deviation. I klartekst: den typiske (kvadratiske middelverdi) vandringen i tidsfeilen ved en gitt midlingstid, etter at kortvarig jitter er midlet ut. Det er et tidsdomene-motstykke til Allan-deviasjonen og kontrolleres, som MTIE, mot en maske.

PRTC — primary reference time clock. Klokken på toppen av en telekom-tidskjede, vanligvis styrt av GNSS. Ytelsesgrensene står i ITU-T-anbefaling G.8272.

ePRTC — enhanced primary reference time clock. En PRTC med en strammere grense for tidsfeil, støttet av en svært stabil lokal atomklokke slik at den kan holde tid gjennom et langt GNSS-tap. ITU-T-anbefaling G.8272.1.

T-BC — telecom boundary clock. En nettklokke som mottar tid oppstrøms og sender den videre nedstrøms, og legger til litt tidsfeil selv. ITU-T-anbefaling G.8273.2.

T-TSC — telecom time slave clock. Klokken i enden av kjeden som mottar tid og leverer den til utstyret som trenger den (for eksempel en radiobasestasjon). Dekkes også av ITU-T-anbefaling G.8273.2.

OCXO — oven-controlled crystal oscillator. En kvartsoscillator holdt på konstant temperatur i en liten ovn, noe som gjør den mye mer stabil enn en vanlig kvartsoscillator. En vanlig holdover-klokke i nettutstyr; den eldes (driver) merkbart over dager.

CSAC — chip-scale atomic clock. En svært liten atomklokke (se «Sensorene Kshana sammenligner» ovenfor). Mer stabil over lange holdover-perioder enn en OCXO, til høyere kostnad og effekt.

Evidensnivåer: VALIDATED, MODELLED, PARTNER#

Hver funksjon i den maskinkontrollerte verifikasjonsmatrisen (VERIFICATION-MATRIX.md) har ett av tre nivåer.

VALIDATED. I klartekst: kontrollert mot noen andres svar. Funksjonens utdata ble sammenlignet med en uavhengig ekstern referanse — virkelige måledata, et uavhengig bibliotek skrevet av noen andre, eller publiserte referanseverdier — og stemte innenfor en oppgitt toleranse. En kontroll i kontinuerlig integrasjon avviser en VALIDATED-rad som ikke navngir noen ekstern referanse.

MODELLED. I klartekst: bygget på solid fysikk og kontrollert for intern konsistens, men ennå ikke sammenlignet med et eksternt svar. Tallene er meningsfulle for sammenligning og designavveininger; de er ikke evidens for at en virkelig enhet vil yte slik. MODELLED-RATIONALE.md forklarer hvorfor hver slik rad er modellert.

PARTNER. I klartekst: denne delen tilhører en partner innen maskinvare eller produktsikring, og Kshana påstår ingenting om den. Raden finnes slik at gapet er synlig i stedet for taust.

Begreper for spektrum og interferens#

Disse begrepene forekommer i typen spectrum; se SPECTRUM.md.

• BPSK(n) — binary phase-shift keying ved n × 1,023 Mchip/s. Modulasjonen med rektangulære chips i GPS L1 coarse/acquisition (C/A) og L2 civil (L2C) (n = 1) og GPS L5 og Galileo E5a (n = 10). Spekteret er en sinc² med nullpunkter for hver n × 1,023 MHz.
• BOC(m, n) — binary offset carrier. En spredekode ved n × 1,023 Mchip/s multiplisert med en firkantbølge-underbærebølge ved m × 1,023 MHz, som deler spekteret i to lober på hver side av bærebølgen.
• MBOC(6,1,1/11) — multiplexed binary offset carrier. Effekttetthetsspekteret 10/11 × BOC(1 1) + 1/11 × BOC(6 1), avtalt for Galileo E1 open service og GPS L1C; Galileo sender det som sammensatt BOC (CBOC).
• CW — continuous wave. En umodulert bærebølge: én enkelt tone.
• J/S — jammer-to-signal ratio. Mottatt jammer-effekt over mottatt signaleffekt, i desibel.
• SSC — spectral separation coefficient. κ = ∫ G_s(f) G_j(f) df over mottakerbåndet: hvor mye av spekteret til en interferenskilde med enhetseffekt som havner der signalets gjør. Den effektive bærebølge-til-støy-tettheten er [1/(C/N₀) + (J/S)·κ]⁻¹.
• Støytall. Hvor mye en mottaker legger til den termiske støyen, som et forhold F i desibel; systemets støytemperatur er T_ant + 290 K × (F − 1).
• Waterfall. Et tid-frekvens-bilde av et spekter: frekvens på tvers, tid nedover, farge for effekt.
• Welch-estimat. Et effekttetthetsspekter estimert ved å midle vindusbaserte, overlappende periodogrammer (Welch 1967).
• SigMF — Signal Metadata Format. Et åpent opptaksformat: en JSON-fil .sigmf-meta som beskriver en rå fil .sigmf-data med sampler (her komplekse cf32_le, ci16_le eller ci8).
• IQ — in-phase and quadrature. De to komponentene i et komplekst basebåndsampel.

Signalbegreper for LEO-PNT#

Disse begrepene forekommer i typen leo-signal og scenarioene for flere bånd spectrum; se LEO-SIGNAL.md.

• LEO-PNT — posisjonering, navigasjon og tidssynkronisering fra lav jordbane. Navigasjonssignaler som sendes fra satellitter noen hundre til omtrent 1200 km oppe: sterkere og raskere i bevegelse enn GNSS fra middels høy jordbane.
• RNSS, RDSS, MSS, EESS — Radio Navigation Satellite Service, Radio Determination Satellite Service, Mobile Satellite Service, Earth Exploration-Satellite Service. ITUs (Den internasjonale teleunion) tjenestetildelinger som et bånd kan ligge i.
• Pilot-, data- og innhentingskomponenter. Delene av ett signal: en datafri pilot for avstandsmåling, en datakomponent som bærer navigasjonsmeldingen, og en kort komponent med lav datarate som er lett å finne.
• FDMA — frekvensdelt flertilgang. Komponenter eller satellitter som skilles med bærefrekvens i stedet for med kode.
• Gabor-båndbredde (RMS). β = √(∫ f² G df / ∫ G df) over mottakerbåndet: hvordan et signals effekt er spredt i frekvens, noe som avgjør hvor fint det kan måle avstand.
• DLL — delay lock loop. Kodesporingssløyfen; avstanden mellom tidlig og sen korrelator og støybåndbredden bestemmer jitteren i avstandsmålingen fra termisk støy.
• EFQPSK — enhanced Feher quadrature phase-shift keying. En modulasjon med konstant envelope (Xona Pulsar); her tilnærmet med et spektrum av rektangulære chip-pulser.
• OFDM — ortogonal frekvensdelt multipleksing. En flerbærebølgeform (nedlinken til Starlink); tegnet her som et flatt bånd.
• TEC — total elektroninnhold. Elektroner per kvadratmeter langs banen; 1 TECU = 10¹⁶ el/m². Den ionosfæriske forsinkelsen av første orden er 40,3·TEC/f² meter.
• EIRP — effektiv isotropisk utstrålt effekt. Sendeeffekt ganger antenneforsterkning mot mottakeren.

Integritet og forsterkning#

Integritet er tillitsspørsmålet: ikke «hvor stor er feilen min?», men «kan jeg sette en grense for den, og får jeg beskjed når grensen brytes?» Dette er luftfartens begreper for det.

RAIM — Receiver Autonomous Integrity Monitoring. Enkelt sagt: mottakeren kontrollerer satellittene mot hverandre. Med flere satellitter enn de fire en posisjonsbestemmelse trenger, bør de overskytende målingene (residualene) være små; en stor residual betyr at én satellitt gir feil opplysninger, og mottakeren kan si fra om det uten hjelp fra bakken. Implementert i src/raim.rs.

ARAIM — Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitoring. Den moderne formen av RAIM for flere frekvenser og flere konstellasjoner. Den får en integritetsstøttemelding som oppgir hver satellitts antatte feil og feilsannsynlighet, og gir beskyttelsesnivåer i stedet for et bestått/ikke bestått-flagg. Full beskrivelse, med alle forutsetninger, i ARAIM_REFERENCE.md.

SISRE — Signal-in-Space Range Error. Enkelt sagt: hvor mye en satellitts utsendte bane og klokke får avstanden en typisk bruker måler til å avvike. Banefeilen deles i radielle, langsgående og tverrgående deler og veies etter hvor mye hver av dem slår ut langs en gjennomsnittlig siktlinje, og kombineres deretter med klokkefeilen (Montenbruck et al. 2018). For en satellitt i lav jordbane veier de langsgående og tverrgående delene mye mer enn for GPS, fordi brukerne ser satellitten langt fra nadir. Brukes av leo-navmsg-typen.

RAC — Radial, Along-track, Cross-track. De tre retningene en banefeil deles opp i: ut fra jordens sentrum, langs flyretningen og vinkelrett på baneplanet. Modellen kepler-rac i leo-navmsg-typen legger til et korreksjonspolynom i hver av dem.

SVID — Space-Vehicle Identifier. Tallet en navigasjonsmelding bruker for å navngi satellitten som sendte den.

IOD — Issue of Data. En teller som endres hver gang innholdet i en satellitts navigasjonsmelding endres, slik at en mottaker kan skille en ny melding fra en gjentakelse. (Ikke å forveksle med en demonstrasjon i bane, også forkortet IOD, som i ESAs Celeste IOD.)

TOW — Time of Week. Sekunder siden starten av den gjeldende GNSS-uken (søndag 00:00).

CRC-24Q — 24-bits syklisk redundanssjekk (Qualcomm-polynom). Feildeteksjonssjekken RTCM 10403- og Galileo-meldinger bærer: en 24-bits rest av meldingens biter delt på polynomet 0x1864CFB. En mottaker beregner den på nytt og forkaster en melding som ikke stemmer.

URE — User Range Error. Enkelt sagt: hvor feil en satellitts egen utsendte bane og klokke gjør hver avstand til den. Kalles også signalfeil i rommet (SISE); det er feilbudsjettet per satellitt som ARAIM og RAIM får som inndata (sigma_ure_m i src/raim.rs).

MHSS — Multiple Hypothesis Solution Separation. Metoden ARAIM bruker. For hver måte konstellasjonen kan ha en feil på, danner den en løsning som utelater de mistenkte satellittene, og setter en grense for hvor langt denne delløsningen kan ligge fra løsningen med alle satellitter i sikte.

HPL / VPL — Horizontal / Vertical Protection Level. Enkelt sagt: radien systemet lover at den sanne feilen ligger innenfor, ved en oppgitt integritetsrisiko. Det er en grense algoritmen beregner, ikke en målt feil. En kjøring er tilgjengelig når beskyttelsesnivået holder seg under alarmgrensen operasjonen tillater (VAL, den vertikale alarmgrensen; HAL, den horisontale).

SBAS — Satellite-Based Augmentation System. Et bakkenettverk som overvåker GNSS, beregner korreksjoner og integritetsgrenser og sender dem ut fra geostasjonære satellitter. WAAS — Wide Area Augmentation System er det amerikanske; EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) er det europeiske motstykket. Kshana beregner beskyttelsesnivåer i DO-229E-formen med vektet minste kvadraters metode (DO-229E er RTCAs minstekrav til ytelse for SBAS-mottakere; RTCA het tidligere Radio Technical Commission for Aeronautics) (src/sbas.rs).

Estimering og geometri#

Estimator. Algoritmen som forutsier den sanne posisjonen eller tiden under et avbrudd ut fra sensormodellen. Kshana har en analytisk holdover-prediktor og et Kalman-filter.

Kalman-filter. Enkelt sagt: en algoritme som sporer en størrelse og også sporer hvor usikker den er. Kshana bruker usikkerhetsgrensen til å beregne integritet.

EKF — Extended Kalman Filter. Et Kalman-filter for et ikke-lineært problem: det lineariserer modellen rundt det gjeldende estimatet i hvert steg. Standardvalget for å koble GNSS til et INS.

UKF — Unscented Kalman Filter. Den samme jobben uten linearisering: det sender et lite sett deterministisk valgte prøvepunkter gjennom den sanne ikke-lineære modellen og gjenoppbygger gjennomsnitt og kovarians ut fra hvor de havner. Oppfører seg bedre når ikke-lineariteten er sterk, og det er derfor banebestemmelsen bruker det.

DOP — Dilution Of Precision. Enkelt sagt: hvor mye satellittenes geometri forsterker avstandsfeil til posisjons- eller tidsfeil. Posisjonsfeil ≈ PDOP × avstandsfeil, så et lavt tall betyr god geometri. Familien: GDOP (geometrisk — posisjon og tid sammen), PDOP (posisjon), HDOP (horisontal), VDOP (vertikal), TDOP (tid).

Walker-konstellasjon. En standard måte å beskrive en satellittkonstellasjon på, ved antall baneplan og satellitter per plan (GPS er omtrent et 24/6 Walker-skall).

Elevasjonsmaske. Den minste vinkelen over den lokale horisonten der en satellitt regnes som brukbar; signaler som er for lave, utelukkes.

Okkultasjon. Når jorden fysisk blokkerer siktlinjen til en satellitt.

Horisontprofil (horisontmaske). Enkelt sagt: omrisset av bygninger, kraner eller åser mot himmelen, som en elevasjon for hver asimut. En satellitt regnes som i sikte bare over max(elevation mask, skyline) ved sin asimut, og en satellitt over masken men bak horisontprofilen er «skjult av horisontprofilen». Kshana bygger en horisontprofil fra en tabell, en gatekløft, sektorer og terreng (deres punktvise maksimum) eller en forhåndsinnstilling av typen REPRESENTATIVE; bare siktlinje, ingen refleksjon eller diffraksjon (SKYLINE.md).

Himmelgeometri. Hvilke satellitter et sted ser under en horisontprofil, og hva det gjør med løsningen: DOP-faktorene, øst-nord-opp-kovariansen til posisjonsbestemmelsen med minste kvadrater og dens feilellipse, det horisontale området som rommer den oppgitte andelen av posisjonsbestemmelsene (95 % som standard) for uavhengige, like store gaussiske avstandsfeil. MODELLED geometri under en oppgitt feilmodell, ikke en mottakers virkelige feil (SKYLINE.md).

CTI — Composed Timing Integrity. Beskyttelsesnivåer for tid i stedet for posisjon, beregnet over en overlevering mellom ulike tidskilder — for eksempel fra en satellittkontrollert (RAIM-tilgjengelig) klokke til en frittgående klokke i holdover — slik at grensen forblir gyldig gjennom overgangen (src/integrity/mod.rs).

TIB — Timing Integrity Benchmark. Et målestykke for andres tidsmonitorer: det injiserer en meny av feil og kontrollerer om monitorens oppgitte beskyttelsesnivå faktisk begrenset feilen. Det fremsetter ingen egen nøyaktighetspåstand, så det kan ikke overdrive en (src/benchmark/mod.rs).

Baner og cislunart rom#

CR3BP — Circular Restricted Three-Body Problem. Jord–måne-systemet behandlet som to legemer i sirkelbaner om felles massesenter, pluss et romfartøy som er for lett til å dra tilbake. Nær månen er en Kepler-ellipse for to legemer rett og slett feil form; CR3BP er den billigste dynamikken som er riktig (src/cr3bp.rs).

NRHO — Near-Rectilinear Halo Orbit. En periodisk CR3BP-bane som svinger tett over den ene månepolen og langt ut over den andre, så den sett fra enden er nesten en rett linje — derav «nær-rettlinjet». Det er banen som er valgt for månestasjonen Gateway, og den gir nesten sammenhengende siktlinje til jorden.

DRO — Distant Retrograde Orbit. En annen CR3BP-familie: en stor, stabil bane som sirkler rundt månen baklengs, sett i det roterende koordinatsystemet.

EOP — Earth Orientation Parameters. Jordens målte, litt uregelmessige vingling og spinn (polbevegelse, UT1 (Universal Time 1, jordrotasjonstid)−UTC — jordrotasjonstid minus koordinert universaltid — og døgnlengde) som trengs for å gjøre om en jordfast posisjon til en treghetsposisjon med bedre enn meters nøyaktighet. IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service) publiserer dem; Kshana leser filen finals2000A via --eop.

Standarder, formater og organisasjoner#

Forkortelsene README-en og pakkesidene bruker for standarder, filformater, tidsskalaer, referansesystemer og organene bak dem. Hver av dem er også skrevet ut ved første bruk på de sidene.

Baner, referansesystemer og tid

• SGP4 / SDP4 — Simplified General Perturbations 4 / Simplified Deep-space Perturbations 4. De analytiske standardpropagatorene for publiserte satellittbaner.
• TLE — to-linjers elementsett. Det offentlige baneformatet SGP4 leser.
• LEO / MEO / GTO / IGSO — lav jordbane / middels høy jordbane / geostasjonær transferbane / skråstilt geosynkron bane. Banetyper; de fleste GNSS-satellitter flyr i MEO.
• LMO — lav Mars-bane.
• ECI / ECEF — jordsentrert treghetssystem / jordsentrert, jordfast. Et referansesystem som ikke roterer med jorden, og et som gjør det.
• TEME — true equator, mean equinox. Referansesystemet SGP4 gir resultater i.
• GCRS / ITRS / ITRF — Geocentric Celestial Reference System / International Terrestrial Reference System / dets realisering, International Terrestrial Reference Frame. De moderne treghets- og jordfaste referansesystemene.
• CIO — Celestial Intermediate Origin. Referansepunktet for den moderne jordrotasjonskjeden uten jevndøgn.
• LVLH — lokal vertikal, lokal horisontal. Et referansesystem som følger med romfartøyet.
• WGS-84 — World Geodetic System 1984. Jordellipsoiden GPS bruker.
• UTC / TAI / TT / UT1 / TDB — koordinert universaltid / internasjonal atomtid / terrestrisk tid / universaltid 1 (jordrotasjonstid) / barysentrisk dynamisk tid.
• LTC / TCL — Lunar Coordinate Time (Temps-Coordonnée Lunaire). Den foreslåtte tidsskalaen for månen.
• OD — banebestemmelse. Å utlede en bane fra sporingsmålinger.
• CR3BP, NRHO og DRO er definert under «Baner og cislunart rom» ovenfor.

Filformater og meldinger

• SP3 — Standard Product 3. Filformatet for presise baner fra International GNSS Service (IGS), i versjon c og d.
• RINEX — Receiver Independent Exchange Format. Standard filformat for GNSS-observasjoner og utsendte efemerider.
• IONEX — IONosphere map EXchange format.
• OEM / OMM / TDM — Orbit Ephemeris Message / Orbit Mean-elements Message / Tracking Data Message. Standardmeldinger for baner og sporingsdata fra Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS).
• TOML — Tom's Obvious, Minimal Language. Ren tekstformat for Kshana-scenarioer.
• KIF — Kshana Interchange Format. Kshana sin versjonerte, selvbeskrivende resultatpakke.

Standarder

• DO-229E / DO-316. RTCAs minstekrav til ytelse for SBAS-mottakere og for GPS-utstyr om bord i fly med flybasert forsterkning.
• IS-GPS-200 / IS-GPS-705. GPS-grensesnittspesifikasjonene (den andre dekker L5-signalet).
• NIST SP 1065. National Institute of Standards and Technology sitt Handbook of Frequency Stability Analysis.
• TRL — teknologisk modenhetsnivå. En skala fra 1 til 9 for maskinvaremodenhet.

Organisasjoner

• ESA / ESOC / ESTRACK — Den europeiske romfartsorganisasjonen, dens europeiske romoperasjonssenter og dens europeiske sporingsnettverk.
• NASA / JPL / NAIF / DSN — den amerikanske romfartsorganisasjonen NASA (National Aeronautics and Space Administration), dens Jet Propulsion Laboratory, dens Navigation and Ancillary Information Facility (som publiserer verktøysettet SPICE — Spacecraft, Planet, Instrument, C-matrix, Events) og dens Deep Space Network.
• IGS — International GNSS Service. IERS — International Earth Rotation and Reference Systems Service. IAU — Den internasjonale astronomiske union (hvis SOFA-bibliotek, Standards of Fundamental Astronomy, og dets åpne port ERFA, Essential Routines for Fundamental Astronomy, er Kshana sine referanser for referansesystemer).
• CCSDS — Consultative Committee for Space Data Systems. AIAA — American Institute of Aeronautics and Astronautics. RTCA — het tidligere Radio Technical Commission for Aeronautics.

Programvare og leveransekjede

• CLI — kommandolinjegrensesnitt. MCP — Model Context Protocol, protokollen Kshana sin agentserver snakker. IDE — integrert utviklingsmiljø.
• SBOM — programvarestykkliste (software bill of materials). SLSA — Supply-chain Levels for Software Artifacts, rammeverket for byggeopprinnelse som Kshana-utgivelsene attesteres under.

Alle andre forkortelser, A til Å#

Alle forkortelser som brukes i dokumentasjonen i repoet (docs/ og de fire README-filene) og som ingen seksjon ovenfor definerer, pluss noen som en seksjon definerer, gjentatt for oppslag. Hver side skriver også ut forkortelsene ved første bruk; denne tabellen er det ene stedet å slå dem alle opp. Noen oppføringer er identifikatorer eller navn og ikke forkortelser, og sier det.

Reproduserbarhet og lisensiering#

Reproduserbar (deterministisk). De samme inndataene gir alltid bit-for-bit identiske utdata — scenario + seed + version → identical result. Ingen skjult tilfeldighet.

Seed. Tallet som initialiserer den (deterministiske) tilfeldighetsgeneratoren, slik at kjøringer kan gjentas.

Åpen kjerne. Forretningsmodellen: motoren er gratis og åpen kildekode (AGPL-3.0, GNU Affero General Public License definert nedenfor; med kommersiell dobbeltlisens); virksomheten som bærer prosjektet er støtte, integrasjon, kommersielle lisenser og proprietære tillegg — ikke brukeravgifter på den åpne motoren.

AGPL-3.0. GNU Affero General Public License v3 — en OSI-godkjent (Open Source Initiative), sterk copyleft-lisens for åpen kildekode. Som GPL (GNU General Public License), men med en ekstra klausul (§13) som dekker programvare som tilbys brukere over et nettverk: en modifisert versjon som nås over et nettverk, må tilby disse brukerne den tilsvarende kildekoden. Kshana sin åpne lisens.

Dobbeltlisensiering. Å tilby den samme koden under to lisenser slik at brukerne velger: her AGPL-3.0 (åpen, copyleft) eller en kommersiell lisens fra Ashforde OÜ (et estisk aksjeselskap; OÜ = osaühing) for proprietær eller lukket bruk som AGPL ikke passer for. Se LICENSING.md.

Brukes også på kshana.dev

Forkortelser nettstedet bruker som ikke står i repoets ordliste ovenfor.

GPS

Global Positioning System

C/N₀

bærebølge-til-støy-tetthet, i dB-Hz

L-band

radiobåndet fra 1 til 2 GHz som GNSS bruker

C/A

grov/innhentingskode (coarse/acquisition) i GPS L1

AFS

augmented forward signal (månen)

MEMS

mikroelektromekaniske systemer

UAS

ubemannet luftfartøysystem

PL · AL

beskyttelsesnivå · alarmgrense

APV-I

innflyging med vertikal veiledning, nivå I

LEO · GEO

lav jordbane · geostasjonær bane

OEM · OMM · TDM

CCSDS-meldinger for baneefemeride, banemiddelelementer og sporingsdata

IGRF

International Geomagnetic Reference Field

DSN

Deep Space Network

VLBI

interferometri med svært lang grunnlinje

LLR

laseravstandsmåling til månen

TCXO · OCXO

temperaturkompensert · ovnsstyrt krystalloscillator

RAFS

rubidium atomfrekvensstandard

PHM

passiv hydrogenmaser

USO · DSAC

ultrastabil oscillator · atomklokke for dypt rom

MTIE · TDEV

maksimal tidsintervallfeil · tidsdeviasjon

PRTC · ePRTC

primær referansetidsklokke · forbedret PRTC

ADEV · σy(τ)

Allan-deviasjon ved midlingstid τ

ITU-T

International Telecommunication Union, Telecommunication Standardization Sector

NIS · NEES

normalisert innovasjon i annen · normalisert estimeringsfeil i annen

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers

WASM

WebAssembly

JSON · CSV · SVG

JavaScript Object Notation · kommaseparerte verdier · Scalable Vector Graphics

CLI · API · IDE

kommandolinjegrensesnitt · programmeringsgrensesnitt · integrert utviklingsmiljø

SBOM · SLSA

programvarestykkliste · Supply-chain Levels for Software Artifacts

NDA

taushetsavtale

DOI

Digital Object Identifier

C/N₀-fossefall

et diagram over bærebølge-til-støy-tetthet per satellitt over tid

HPL · VPL

horisontalt · vertikalt beskyttelsesnivå

LROC

Lunar Reconnaissance Orbiter Camera