Navigasjon i lav jordbane (scenariotypefamilie)

7 scenariotyper i motoren v0.40.0. Veiledende: analyseresultat fra et forsknings- og ingeniørverktøy, ikke typegodkjent navigasjonsutstyr og ikke en safety-of-life-tjeneste. Hver etikett her er motorens eller verifikasjonsmatrisens; en type er MODELLED med mindre matrisen sier noe annet (hvordan en etikett oppnås: README-ens Evidence-avsnitt).

Temasider: LEO-PNT, LEO-SIGNAL, LEO-PASS, LEO-NAVMSG. Kjør én: kshana scenarios/leo-pnt-end-to-end.toml. Alle familier: KINDS.md.

leo-signal#

LEO-PNT-signalutforminger: parametriserte signaler for posisjonering, navigasjon og tidssynkronisering (PNT) i lav jordbane (LEO), for ethvert system, bånd og struktur. Et SIGNAL er et bånd (senterfrekvens, sendebåndbredde, ITU-tildeling RNSS/RDSS/MSS/EESS/non-RNSS/other) og komponenter (akkvisisjon, data, pilot; en hvilken som helst delmengde), hver med en modulasjon (BPSK(n) med brøk-n, BOC(m,n), MBOC(6 1,p) eller et flatt OFDM-lignende bånd), en effektandel, valgfrie FDMA-underbærebølgeforskyvninger, en kodelengde og en datarate. Signalene kommer fra innebygde, offentlige preset-filer (xona-pulsar, iridium-stl, starlink-soo, centispace, generic-c-band, generic-bands; hver med sin kilde-URL og hver upublisert verdi merket REPRESENTATIVE) eller skrives inline. PER SIGNAL: den båndbegrensede effekttettheten og andelen av hver komponents effekt som sendebåndet slipper gjennom (lukket form for BPSK ved siden av den numeriske verdien), RMS-båndbredden (Gabor), den termiske støyjitteren i kodesporingen med forsinkelseslåst sløyfe mot C/N0 og early-late-avstand fra den båndbegrensede koherente (eller ikke-koherente) early-late-formelen til Betz & Kolodziejski 2009, med lærebokformen for ubegrenset bånd og Gabor-grensen for forsvinnende avstand, avstandsnøyaktigheten i meter, akkvisisjonssøkerommet (Doppler-binger fra banens maksimale Doppler pluss oscillator- og brukerledd, ganger kodebinger), deteksjonssannsynlighet med kvadratisk detektor og gjennomsnittlig seriell og kodeparallell akkvisisjonstid, signalets spektrale separasjonskoeffisient mot GPS L1 C/A, Galileo E1, GPS L5, Galileo E5a, E5b og E5 AltBOC og hver av dem mot signalet med C/N0-forringelsen, og den CW-, bredbånds- og tilpassede J/S som den sporede komponenten tåler, fra spektrumtypens egen SSC-maskineri. Et BÅNDVALG: førsteordens ionosfærisk forsinkelse (40,3 TEC/f^2), frirommstap, avstandsnøyaktighet ved lik C/N0 og ved lik EIRP, og jammertoleranse. Valgfrie FORMKONTROLLER holder spekteret til en utforming opp mot en beskrevet måling (MODELLED konsistens). VALIDATED: BPSK-effekt i bånd (90,3 % i hovedlappen) og lukkede former for Gabor-båndbredde, den båndbegrensede jitteren som reduseres til lærebokformen for koherent early-late og til sin Gabor-grense, den spektrale separasjonskoeffisienten for forskjøvet BPSK mot sin lukkede Parseval-form, AltBOC-spektrets enhetsareal, og maksimal LEO-Doppler mot de publiserte verdiene for Xona Pulsar (32-34 kHz) og Iridium (36 kHz). MODELLED: hver utforming, effektfordeling, C/N0 og jammernivå; spektrene for EFQPSK, CSK og OFDM er approksimert.

Obligatoriske felt: ingen. Valgfrie: presets, signals, receiver, acquisition, compatibility, trade, shape_checks, psd_points.

Register: MODELLED 2 · VALIDATED 2. Fullstendig side, med inndata, resultater, evidens og begrensninger: leo-signal.

kshana scenarios/leo-band-trade.toml

leo-pass#

LEO-passering og linkbudsjett, bånd for bånd, for LEO-PNT (posisjonering, navigasjon og tidssynkronisering fra lav jordbane), systemagnostisk: en bruker (bakke, maritim, luft eller innendørs, statisk eller i bevegelse) og én eller flere LEO-satellitter fra en KONSTRUERT PASS (en sirkulær bane plassert slik at brukeren ser én passering med en valgt maksimal elevasjon på et valgt tidspunkt, solsynkron hvis det bes om), eksplisitte ELEMENTER, en TLE (to-linjers elementsett) gjennom motorens SGP4, eller en WALKER-konstellasjon bygd av konstellasjonsdesignkoden (de høyeste passeringene rapporteres). Bånd kommer fra en navngitt forhåndsinnstilling (generisk flerbånds UHF/L/S/C, generisk C-bånd, Xona Pulsar X1/X5, Iridium STL, Starlink som et signal for Doppler-only av anledning, CentiSpace, og en valgfri Celeste IOD-forhåndsinnstilling merket WORKSHOP) eller skrives inn i scenarioet; hver forhåndsinnstilling oppgir om tallene er PUBLIC (med URL), REPRESENTATIVE eller WORKSHOP. Per satellitt, bånd og epoke: elevasjon, azimut, avstand, avstandsrate og avstandsakselerasjon; frirom-banetap; EIRP og satellittmønsterets forsterkning (isoflux, gaussisk stråle eller flat); brukerantennens forsterkning mot elevasjon (patch, halvkuleformet eller isotrop); gassformig demping (ITU-R P.676-10 vedlegg 2), regndemping (ITU-R P.838-3-koeffisienter og P.618-14-prosedyren, ut fra en regnrate og regnhøyde), troposfærisk scintillasjon (ITU-R P.618-14 avsnitt 2.4.1), tap ved inntrengning i bygning for en innendørsbruker (ITU-R P.2109-2), polarisasjonsfeil, systemets støytemperatur og C/N0 (bærebølge-til-støy-tetthet); Doppler og Doppler-rate i lukket form fra avstandsraten og avstandsakselerasjonen, hver kontrollert mot sentrale differanser; den førsteordens ionosfæriske forsinkelsen 40,3 STEC/f^2 fra en Klobuchar- eller vertikal-TEC skrå TEC skalert til delen av ionosfæren under satellitten. Båndpar får ionosfærefrie koeffisienter, støyforsterkning og kodestøy ved passeringens topp. MEO GNSS-satellitter (Galileo- eller GPS-forhåndsinnstillinger) evalueres med den samme antenne- og støymodellen fra mottatte effekter i grensesnittdokumentene, slik at den klokkeformede LEO-passeringen og de flate GNSS-bærebølgene deler ett plott. En valgfri [iot]-seksjon gir tid til første posisjonsbestemmelse, energi per posisjonsbestemmelse og batterilevetid mot driftssyklus for et oppgitt effektbudsjett for mottakeren (MODELLED). Hvert båndpar gir også den skrå TEC-en som dets geometrifrie kombinasjon gjenvinner ved toppen og dette estimatets kodestøy-sigma (ionosfæresondering). En valgfri [spoofer]-seksjon etterligner signalene fra en påstått posisjon som hopper eller skyves bort fra den sanne etter en start, og kjører to monitorer med oppgitte sannsynligheter for falsk alarm og tapt deteksjon: konsistens mellom Doppler og passeringsgeometri (målte avstandsrater mot de som er predikert fra banene og en uavhengig forhåndsposisjon og -hastighet, en generalisert minstekvadraters kjikvadrattest over et vindu, på GNSS-, LEO- og alle kanaler) og konsistens på tvers av bånd (steget fra epoke til epoke i hvert LEO-båndpars modellkorrigerte geometrifrie kombinasjon), som rapporterer statistikk per epoke og når hver monitor oppdager (MODELLED). VALIDATED komponenter: frirom-tap, P.838-3-koeffisientene mot tabell 5, prosedyrene P.618-14 for regn og scintillasjon og P.2109-tapet ved inntrengning i bygning mot valideringseksemplene i ITU-R Study Group 3, gruppeforsinkelsesforholdet L1/L2 i IS-GPS-200, og den maksimale Dopplerverdien for en statisk bruker i en sirkulær bane mot arXiv 2509,19551 tabell 1. MODELLED: EIRP-ene, mønstrene, Chapman-andelen av TEC under satellitten og hele passeringen.

Obligatoriske felt: ingen. Valgfrie: epoch, duration_s, step_s, user, atmosphere, ionosphere, satellite, leo_constellation, gnss, iono_free_pairs, iot, spoofer, name, description, skyline.

Register: MODELLED 7 · VALIDATED 5. Fullstendig side, med inndata, resultater, evidens og begrensninger: leo-pass.

kshana scenarios/leo-pass-iridium.toml

leo-navmsg#

LEO-navigasjonsmelding: den kringkastede efemeriden og klokken til en satellitt for posisjonering, navigasjon og tidssynkronisering i lav jordbane (LEO), for enhver bane, bærebølge og modell, med valgfrie navngitte forhåndsinnstillinger (Xona Pulsar, Iridium, Starlink, CentiSpace, et representativt C-bånd-system, ATOMIC-modellen uten klokke, Celeste IOD). INNHOLD: hjelpedata (SVID, datautgave, bånd, signalhelse), synkronisering (uke, ukesekund, et andregrads klokkepolynom af0-af2 om toc), efemeride i en av fire modeller -- Galileo OS SIS ICD-settet med 16 keplerske parametere; det settet pluss korreksjonspolynomer langs banen, på tvers og radialt; modellen med 22 parametere fra Liu et al. 2025; et ECEF-polynom uten klokkeledd (ATOMIC uten klokke) -- og andre tjenester (et Klobuchar-sett i kringkastingen, NeQuick-G ai0-ai2 med effektivt ioniseringsnivå, og parametere fra systemtid til UTC med ICD-logikken for skuddsekund). TILPASNING: en sannhetsbane integrert med sonal J2-J6- eller EGM2008-gravitasjon til valgt grad og drag, og en seedet fri eller styrt klokke; Levenberg-Marquardt-tilpasning av det keplerske settet på ikke-singulære elementer, deretter lineære minstekvadraters korreksjonspolynomer; klokken tilpasset netto av det relativistiske leddet brukeren legger til. ANALYSER: fit-interval-trade (signal-in-space range error, SISRE, med globalt gjennomsnittlige vekter for banehøyden, mot tilpasningsintervall og oppdateringsperiode, kun bane og med klokke), model-comparison (fire modeller, antall parametere, kodede biter og Kshanas tilpasning ved Liu et al.-høydene ved siden av de publiserte tallene), midpass-update (den høyeste passeringen over en bruker, hver meldingsbyttes hopp i posisjon, klokke og brukeravstand, hopp ved verste geometri, PASS/FAIL mot en kontinuitetsterskel), encode-decode (Kshanas egen dokumenterte binære ramme med CRC-24Q, et kvantiseringsbudsjett på et halvt trinn per felt, en kontroll av ødelagt ramme, en eksport og import av poster i RINEX-4-stil merket som en Kshana-utvidelse, og en CSV-tabell). VALIDATED: SISRE-vektene mot den publiserte MEO/GEO-tabellen (Montenbruck et al. 2018); Galileo-brukeralgoritmen mot RTKLIB på virkelige Galileo-kringkastede efemerider; CRC-24Q mot sin katalogkontrollverdi og eksempelrammen RTCM 1005. MODELLED: hver tilpasnings- og SISRE-verdi er representasjonsfeil mot en sannhet integrert av Kshana (ingen banebestemmelses- eller prediksjonsfeil); sammenligningen med Liu et al. bruker andre baner; kodings- og tekstformatene er Kshanas egne.

Obligatoriske felt: ingen. Valgfrie: name, description, seed, analysis, preset, orbit, clock, message, trade, comparison, midpass.

Register: MODELLED 5 · VALIDATED 6. Fullstendig side, med inndata, resultater, evidens og begrensninger: leo-navmsg.

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

leo-pvt#

Fusjonert PNT (posisjonering, navigasjon og tidssynkronisering) i middels jordbane (MEO) og lav jordbane (LEO) over HVILKE SOM HELST konstellasjoner: hvert [[system]] er en GNSS-forhåndsinnstilling av typen constellation-design, en LEO-forhåndsinnstilling (xona-pulsar, iridium-stl, starlink-sop, centispace, generic-c-band, efemeridemodellen atomic-zero-clock, eller en annen forhåndsinnstillingsfil, hver i sin egen fil med kilder merket PUBLIC, WORKSHOP eller AVLEDET), Walker-skall eller eksplisitte elementsett, med en bærebølge, en chiprate, en envelope for bærebølge-til-støy-tetthet (C/N0) fra elevasjonsmasken til zenit, en signal-in-space range error (SISRE), en Doppler-sigma og en klokkemodell (sin egen mottakerklokke, slik at intersystembiasen estimeres, eller en kjent kringkastet forskyvning). Fire moduser. DOPPLER: batch Gauss-Newton-posisjonsbestemmelse fra avstandsrate med analytiske partielle deriverte, klokkedrift og valgfrie hastighetstilstander og en valgfri høydebegrensning, med én eller flere satellitter, feilen mot vindulengde, Doppler-, Doppler-rate- og jerk-envelopen for hvert LEO-system, og nøyaktigheten langs og på tvers av banen for én enkelt passering mot forskyvningen på tvers (feilen på tvers vokser uten grense når passeringen går rett over; en enkelt passering har også en speilløsning på tvers av bakkesporet). Et signal av anledning med kun Doppler (starlink-sop) kjøres her. JOINT: vektede minstekvadraters pseudoavstandsposisjoner per epoke fra kun GNSS, kun LEO og begge, sigma per måling fra en termisk støymodell for delay-lock-loop ved C/N0 pluss SISRE (eller en fast sigma, slik at en signalmodell kan mate dem), de estimerte intersystembiasene, og PDOP/HDOP/VDOP mot antall LEO-satellitter som legges til. POLAR: satellitter i sikte og DOP mot breddegrad for GNSS, LEO og begge. TIMING: tidsoverføring til koordinert universaltid (UTC) fra LEO-satellitter i en kjent posisjon med et klokkefilter med to tilstander der prosessstøyen kommer fra motorens oscillatorklasser, mot C/N0 og oscillatoren, og uttrykket i IS-GPS-200 for systemtid til UTC; med [timing] trace = true rapporterer hver rad også sin tidsfeil og predikerte sigma ved hver epoke. VALIDATED: den største Dopplerverdien for en passering fra rett over til horisonten mot de publiserte tallene for Iridium (opptil 36 kHz) og Xona Pulsar X1 (32 til 34 kHz). MODELLED: alt annet; DOP-en er kontrollert mot et håndutledet tilfelle, posisjonsbestemmelsene mot sin kovarians, og Doppler-modellen mot identiteten for avstandsakselerasjon.

Obligatoriske felt: ingen. Valgfrie: mode, seed, duration_s, step_s, user, dll, doppler, joint, polar, timing, system, skyline.

Register: MODELLED 3 · VALIDATED 2. Fullstendig side, med inndata, resultater, evidens og begrensninger: leo-pvt.

kshana scenarios/leo-pvt-fjord-skyline.toml

leo-ppp#

Konvergens for presis punktposisjonering (PPP) med kun GNSS og med LEO-støtte: et flytende utvidet Kalman-filter på ionosfærefri kode og bærebølgefase med de statiske stasjonskoordinatene, en hvit mottakerklokke, én intersystembias per ekstra system, en random-walk zenitfuktforsinkelse avbildet med 1/sin(elevasjon) og en flytende flertydighet per satellittbue; den presise bane-og-klokke-feilen er hvit og felles for kode og fase for en satellitt, så hver satellitt er én korrelert oppdatering med to rader på Joseph-stabilisert form. Målingene simuleres fra den samme modellen med seedet støy over flere steder og seed, og hvert tilfelle (først kun GNSS, deretter hvert [[case]] med LEO-systemer, enhver konstellasjon eller forhåndsinnstilling) rapporterer median konvergenstid (den første epoken etter hvilken de horisontale og vertikale feilene holder seg under terskelene, 10 cm som standard), andelen som konvergerte, medianfeilkurvene og filterets konsistens (den kjøringsgjennomsnittlige posisjons-NEES mot det tosidige kjikvadratbåndet på 95%). Valgfritt ved siden av de publiserte midtbreddegradstallene fra Li et al. (2019, J. Geod. 93:749, doi 10.1007/s00190-018-1195-2): 9,6 min for multi-GNSS forkortet til 7,0, 3,2, 2,1 og 1,3 min med 60, 96, 192 og 288 LEO-satellitter. MODELLED: en konsistenssammenligning av trenden, ikke en gjengivelse av den studiens konstellasjoner, støy eller stasjoner; ingen flertydighetsløsning, syklushopp, fase-wind-up, tidevann eller tidskorrelerte produktfeil.

Obligatoriske felt: ingen. Valgfrie: seed, duration_s, step_s, runs, criterion_horizontal_m, criterion_vertical_m, compare_li_2019, noise, site, gnss, case.

Register: MODELLED. Fullstendig side, med inndata, resultater, evidens og begrensninger: leo-ppp.

kshana scenarios/leo-ppp-convergence.toml

ntn-positioning#

Posisjonering fra nedlenken i et 5G ikke-terrestrisk nett (NTN) i S-båndet for mobil satellitt-tjeneste (MSS) (3GPP-bånd n256, nedlenke 2170 til 2200 MHz; standard bærebølge 2172,5 MHz): Cramér-Rao-grensen (CRB) for ankomsttid, c / (2 pi beta sqrt(2 (C/N0) T)) der beta er den kvadratiske middelverdien (Gabor) av båndbredden til det flate OFDM-spekteret (B/sqrt(12)), og for Doppler til en kompleks tone, sqrt(3 / (2 pi^2 (C/N0) T^3)), for hvert signal (som standard en New Radio-kanal på 5 MHz med 4,5 MHz belagt og en smalbåndskanal på 200 kHz med 180 kHz belagt); deretter, over en vilkårlig LEO-konstellasjon, posisjonsbestemmelser fra nedlenkens ankomsttid med en ukjent mottakerklokke (med seed, og med grensen pluss en synkroniseringsfeil i nettet som sigma), deres PDOP og formelle 3D-sigma, og en Doppler-posisjonsbestemmelse fra én satellitt over den lengste passeringen med høyden holdt fast. MODELLED: trinnet fra båndbredde til grense er den lærebokmessige lukkede formen, kontrollert mot numerisk integrasjon av de flate og båndbegrensede BPSK-spektrene (intern konsistens, ingen publisert regnet eksempelverdi festet), og posisjoneringsnøyaktigheten er en grense for en kanal uten flerveisutbredelse med en oppgitt synkroniseringsfeil, ikke et oppnådd resultat.

Obligatoriske felt: ingen. Valgfrie: seed, carrier_hz, signal, integration_s, doppler_integration_s, cn0_dbhz, sync_error_m, user, duration_s, step_s, system.

Register: VALIDATED. Fullstendig side, med inndata, resultater, evidens og begrensninger: ntn-positioning.

kshana scenarios/ntn-5g-positioning.toml

leo-pnt-chain#

Ett LEO-PNT-system (posisjonering, navigasjon og tidssynkronisering fra lav jordbane) fra ende til ende, for enhver konstellasjon og ethvert signal: leo-signal-utformingen navngitt av signal_design (en offentlig forhåndsinnstilling eller en innebygd [signal]-utforming) setter senter, båndbredde, chiprate og EIRP-fordeling for et [pass]-bånd, linkbudsjettet leo-pass gir den sporede C/N0 og den båndbegrensede kodejitteren over passeringen, en C/N0-linje i sin(elevasjon) og den kringkastede SISRE-en fra meldingen [navmsg] (tilpasset ved passeringssatellittens høyde) mates til hvert LEO-system i den felles posisjonsbestemmelsen leo-pvt i [fusion], og valgfritt til tilfellene leo-ppp i [ppp]; hver overlevering er oppført med verdi og enhet. MODELLED.

Obligatoriske felt: signal_design, pass, fusion. Valgfrie: name, description, seed, signal, navmsg, od_sisre_m, ppp.

Register: MODELLED. Fullstendig side, med inndata, resultater, evidens og begrensninger: leo-pnt-chain.

kshana scenarios/leo-pnt-end-to-end.toml