Herkomst — elke parameter herleidbaar tot een gepubliceerde bron
De centrale eerlijkheidsdiscipline van Kshana is dat elke sensorparameter, elk fysisch model en elke validatiedataset herleidbaar is tot een gepubliceerde bron — een datasheet, een peer-reviewed artikel, een ICD (interface control document) voor het signaal in de ruimte, of een standaard. Dit document verzamelt die herkomstteksten in één citeerbare referentietabel.
Herkomst is meer dan documentatie: elke sensortabel in een scenario (bijvoorbeeld [clock_quantum] en [clock_classical]) draagt een string provenance (ModelSpec in src/types.rs; with_provenance in src/inertial/imu_errors.rs voor het foutmodel van de traagheidsmeeteenheid (IMU)) die doorstroomt naar de resultaat-JSON (JavaScript Object Notation) als quantum.spec.provenance en classical.spec.provenance, zodat elke run zijn eigen parameterverwijzingen meedraagt. Het blok units van het resultaat labelt bovendien elk numeriek veld met een herkomstklasse (input, computed, closed-form, internal-consistency, …). De onderstaande tabellen zijn de geconsolideerde, voor mensen leesbare index van die strings, plus de herkomst van algoritmen en validatie uit de broncommentaren.
De rijpheid is overal eerlijk gelabeld: vluchtgekwalificeerd (heeft gevlogen), grondlaboratorium / sondeerraket (gedemonstreerd, niet gevlogen) of ruimtedoel op grondhardware (een streefcijfer voor hardware die niet heeft gevlogen — met name elk cijfer voor de strontium-optische roosterklok). Zie VALIDATION.md voor de labels validated / modelled / not modeled per cijfer en QUANTUM-MODELS.md voor de bespreking van rijpheid tussen grondlaboratorium en vlucht.
1. Parameters van klokken en frequentiereferenties#
| Sensor | Kerncijfer | Bron | Rijpheid |
|---|---|---|---|
| Microchip (Microsemi) SA.45s / SA65 CSAC (chip-scale atomic clock) | σ_y(1 s) = 3,0×10⁻¹⁰ | Datasheet van de fabrikant | vluchtgekwalificeerd (ingezet commercieel onderdeel) |
| Strontium-optische roosterklok (ruimtedoel) | σ_y(1 s) = 1×10⁻¹⁵ | Origlia, Schiller, Bongs et al., arXiv:1503,08457 | ruimtedoel op grondhardware — geen enkele optische Sr-klok heeft gevlogen |
| Strontium-optische roosterklok (laboratoriumrecord) | σ_y(1 s) = 4,8×10⁻¹⁷ | Oelker et al., Nature Photonics (2019) | alleen grondlaboratorium |
| ACES/PHARAO (Atomic Clock Ensemble in Space / Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite; ISS (International Space Station) benchmark) | orde 1×10⁻¹⁶ na integratie over meerdere dagen | ESA (European Space Agency) ACES/PHARAO, operationeel op het ISS sinds april 2025 (verwijs naar de gepubliceerde resultaten van ESA) | vluchtgekwalificeerd (microgolf/maser, niet optisch) |
De Allan-witte-frequentiecoëfficiënt die het holdovermodel gebruikt is q_wf = σ_y(1 s)²; flicker-frequentiemodulatie (flicker FM) en veroudering worden alleen gemodelleerd waar een flicker_floor expliciet is ingesteld (zie VALIDATION.md), anders worden ze niet gemodelleerd.
2. Parameters van traagheidssensoren#
| Sensor | Kerncijfers | Bron | Rijpheid |
|---|---|---|---|
| Exail hybride kwantumversnellingsmeter-triade | biasstabiliteit 6×10⁻⁸ g = 5,88×10⁻⁷ m/s² (24 h); ruis 22 µg/√Hz = 2,16×10⁻⁴ (m/s²)/√Hz | Templier et al., Science Advances (2022), arXiv:2209,13209 | ground-lab |
| Honeywell QA-2000 kwartsversnellingsmeter van navigatiekwaliteit | biasstabiliteit ~160 µg = 1,57×10⁻³ m/s²; ruis ~20 µg/√Hz; biasinstabiliteit ~1 µg | Fabrikant / Groves AESS (Aerospace and Electronic Systems Society) Tutorial | flight-qualified |
| IMU-foutmodel (schaalfactor, misalignment, g-gevoeligheid, kwantisatie, hellingsstijging) | vijf systematische categorieën | IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Std 952-1997 §A.2; Groves 2013 §4,3, Table 4,1 | model |
| Strapdown-mechanisatie (NED, north-east-down; coning/sculling) | quaternionattitude §2,2, §5,5; NED-mechanisatie §5,4; zwaartekracht §2,4 | Groves, Principles of GNSS (global navigation satellite system), Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems, 2e druk | model |
3. Parameters voor tijd- en frequentieoverdracht#
| Verbinding | Kerncijfer | Bron |
|---|---|---|
| Optisch tweewegs door de vrije ruimte (tussen satellieten) | laboratoriumvloer ~1 fs; 1 ps als geloofwaardig doel in een baan | Giorgetta et al. (2013, Nature Photonics); Deschênes et al. (2016, Physical Review X) |
| TWSTFT (two-way satellite time and frequency transfer, Ku-band) | enkele sessie ~0,5 ns | BIPM (Internationaal Bureau voor Maten en Gewichten) / PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, het Duitse nationale metrologisch instituut) / NIST (National Institute of Standards and Technology) |
4. Modellen voor banen, tijdsystemen en frames#
| Model | Vergelijking / standaard | Referentie (broncommentaar) |
|---|---|---|
| SGP4/SDP4 (SGP4: Simplified General Perturbations 4; SDP4: Simplified Deep-space Perturbations 4)-propagatie | het WGS-72 (WGS: World Geodetic System) SGP4-model | Vallado et al., "Revisiting Spacetrack Report #3", AIAA (American Institute of Aeronautics and Astronautics) 2006-6753 (2006) |
| Schrikkelseconden / tijdsystemen (UTC/TAI/TT/UT1 (UTC: gecoördineerde wereldtijd; TAI: internationale atoomtijd; TT: terrestrische tijd; UT1: wereldtijd 1, tijd van de aardrotatie)) | regime met gehele schrikkelseconden vanaf 1972-01-01 | IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service) Conventions (2010); schrikkelgeschiedenis uit IERS Bulletin C |
| Aardrotatiehoek | θ(Tu) = 2π(0.7790572732640 + 1.00273781191135448·Tu) |
IAU (International Astronomical Union) 2000 resolutie B1.8 |
| Positie en klok van een SV (space vehicle, dat wil zeggen een satelliet) uit de uitgezonden efemeride | gebruikersalgoritme, relativistische F·e·√A·sin Eₖ, TGD |
IS-GPS-200 (IS: Interface Specification; GPS: Global Positioning System) §20.3.3.4.3.1 / §20.3.3.3.3.1 |
| Efemeridenconstanten van Galileo / QZSS (het Japanse Quasi-Zenith Satellite System) / BeiDou (μ, Ω̇ₑ, C̄₂₀) | SIS-ICD's (interface control documents) per systeem | Galileo OS (Open Service) SIS-ICD; BeiDou OS SIS-ICD (CGCS2000, het China Geodetic Coordinate System 2000); GLONASS (het Russische Global Navigation Satellite System) ICD (PZ-90 (PZ: Parametry Zemli, het Russische geodetische datum)) |
5. Modellen voor het meetdomein en de veerkracht van GNSS#
| Model | Vergelijking / standaard | Naslag |
|---|---|---|
| Klobuchar-ionosfeer voor één frequentie | semicircle-algoritme | IS-GPS-200 §20.3.3.5.2.5 |
| Saastamoinen-zenittroposfeer | hydrostatische + natte zenitvertraging | Davis et al. (1985); Groves §9,4 |
| Niell-mappingfuncties | hydrostatische en natte elevatiemapping | Niell (1996) |
| Anti-jam-linkbudget | [1/(C/N₀) + (J/S)/(Q·Rc)]⁻¹ (C/N₀ de verhouding tussen draaggolf en ruisdichtheid, J/S de verhouding tussen jamming en signaal, Q de spectrale scheidingsfactor, Rc de chipsnelheid) → effectieve C/N₀ → verlies van lock |
Kaplan & Hegarty, Understanding GPS/GNSS, 3e druk, §9,4 |
| Spoof- / energiedetectie | Neyman–Pearson / tweezijdige χ²₁-energietoets; Φ⁻¹ via Acklam; erf via Abramowitz & Stegun 7.1.26 | klassieke detectietheorie |
| Stabiliteit van de Allan-familie (ADEV/MDEV/TDEV/HDEV (ADEV: Allan-deviatie; MDEV: gemodificeerde Allan-deviatie; TDEV: tijdsdeviatie; HDEV: Hadamard-deviatie)) | met betrouwbaarheidsintervallen | NIST SP (Special Publication) 1065 (Riley); Kasdin, Proc. IEEE (1995) |
| RAIM (receiver autonomous integrity monitoring) / integriteit (HPL/VPL (HPL: horizontaal beschermingsniveau; VPL: verticaal beschermingsniveau), ARAIM (advanced receiver autonomous integrity monitoring) met oplossingsscheiding) | snapshot en oplossingsscheiding | zie INTEGRITY.md |
6. Validatiedatasets#
Vendoringbeleid. Wij leggen een letterlijke kopie vast van elke validatiedataset waarvan de licentie herdistributie toestaat en waarvan de omvang comfortabel in git past, zodat een kloon de validatie offline kan reproduceren, zonder netwerk en zonder linkrot. Een dataset is fetch-gated (gedownload door een scripts/fetch_*.sh-hulpscript naar de door git genegeerde realdata-cache/, waarbij alleen de kleine afgeleide referentiewaarden worden vastgelegd) uitsluitend wanneer de licentie herdistributie niet duidelijk toestaat, of wanneer de dataset te groot is voor git. Elke gated dataset vermeldt hieronder zijn specifieke reden; niets is gated voor het gemak.
| Dataset | Gebruik | Licentie | Status in de repository |
|---|---|---|---|
| AIAA 2006-6753 SGP4-testvectoren (alle 666) | Numerieke validatie van SGP4 — slechtste 4,12 mm | Gepubliceerde referentievectoren (Vallado, AIAA) | Vendored tests/fixtures/sgp4/ |
| ⁸⁸Sr optische klok ADEV σ_y(τ) (Norcia et al., Science 366:93, 2019) | validatie van de fit aan de gemeten stabiliteit van optische klokken | CC-BY-4.0 (Creative Commons Attribution 4,0; Zenodo 10.5281/zenodo.3382347) | Vendored tests/fixtures/optical_clock_adev/ |
| NASA/USGS (NASA: National Aeronautics and Space Administration; USGS: United States Geological Survey) SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) v3 hoogtetegel N36W117 (Death Valley, gedecimeerd tot 6 boogseconden, 722 KB) | validatie van de terrein-DEM (DEM: digitaal hoogtemodel) .hgt-lezer op echt reliëf (Badwater Basin ≈ −86 m) |
Publiek domein (NASA/USGS SRTM v3; via AWS (Amazon Web Services) Open Data elevation-tiles-prod) |
Vendored tests/fixtures/terrain/N36W117_sub6.hgt |
| Voorbeelden uit CCSDS 502.0/503.0 Blue Book OEM/TDM (OEM: Orbit Ephemeris Message; TDM: Tracking Data Message) | round-trip-validatie van de CCSDS-parser | Gepubliceerde standaardvoorbeelden (CCSDS) | Vendored tests/fixtures/ccsds/ |
| IGS (International GNSS Service) SP3 (Standard Product 3, het formaat voor nauwkeurige banen) nauwkeurige baan + RINEX (Receiver Independent Exchange Format) navigatiemonsters | baanfit- en integriteitsvalidatie | Open data van IGS (vrij voor elk gebruik, met naamsvermelding) | Vendored tests/fixtures/igs/ |
Snapshots van Celestrak-TLE's (two-line element sets) (gps-ops, galileo) |
scenario's met echte constellaties | Celestrak-voorwaarden (naamsvermelding; TLE's (two-line element sets) van Amerikaanse overheidsoorsprong) | Vendored tests/fixtures/celestrak/ + live scripts/fetch_tles.sh |
| Referentie-uitvoer van scipy / scikit-learn / filterpy | validatie van numerieke kernels en schatters | Lokaal gegenereerd uit bibliotheken onder BSD/MIT (BSD: Berkeley Software Distribution-licentie) | Vendored tests/fixtures/scipy/ (+ generatorscripts) |
| Referentiedeviaties van Stable32 (decade-ladders voor ADEV/HDEV) | pariteit van Allan-schatters | Afgeleide samenvattingswaarden (klein) | Vendored tests/fixtures/cs5071a/, tests/fixtures/phasedat/ |
| Ruwe faseserie van een 5071A-cesiumklok (556.990 punten, 12 MB) | overlappende ADEV/HDEV op een echte Cs-klok | Onduidelijk — allantools valt onder LGPL-3.0 (de GNU Lesser General Public License, een softwarelicentie) zonder expliciete toestemming voor herdistributie van gegevens; het bestand is uitgesloten van de PyPI-distributie (Python Package Index) |
Fetch-gated scripts/fetch_cs5071a.sh; afgeleide ladders vastgelegd |
| ruwe PHASE.DAT (regressieserie van 1000 punten) | Pariteitsserie voor Stable32-schatters | Onduidelijk — meegeleverd met de commerciële Stable32 (Hamilton Technical Services); NIST SP 1065 is publiek domein maar drukt de waarden niet af | Fetch-gated scripts/fetch_phasedat.sh; afgeleide ladders vastgelegd |
| JammerTest 2024-opname van GNSS-jamming/spoofing (1,4 GB) | kalibratie van veerkracht- en anomaliescenario's | GPL-3.0-or-later (de GNU General Public License; Zenodo 10.5281/zenodo.15910563) — herdistributie toegestaan, maar de omvang overschrijdt de bestandslimiet van 100 MB van GitHub en GPL-copyleft botst met de AGPL-boom (Affero General Public License) | Fetch-gated; verwijs naar de DOI (digital object identifier) |
De licentiestatus van elke fetch-gated dataset is nagezocht bij de autoriteit upstream; de twee "onduidelijke" klokdatasets blijven gated in afwachting van een expliciete toestemming voor herdistributie (de waarden die wij wel mogen publiceren leggen wij al vast), en de JammerTest-set is gated op grond van omvang en copyleft, ondanks haar open licentie.
7. Nieuwere domeinen — waar hun parameters vandaan komen#
Voor de typen die na de bovenstaande tabellen zijn toegevoegd geldt dezelfde regel. Elke rij noemt de bron en de status in de verificatiematrix van de mogelijkheid die erop is gebouwd (VERIFICATION-MATRIX.md bevat de volledige rij).
| Domein | Parameters | Bron | Status |
|---|---|---|---|
Telecomtijdsynchronisatie (telecom-timing) |
synchronisatiemaskers | ITU-T-aanbevelingen (Telecommunication Standardization Sector van de International Telecommunication Union), elke limiet met zijn tabel of clausule, vermeld in TELECOM-TIMING.md |
MODELLED (transcriptie) |
| Telecom-tijdsynchronisatie | oscillatorvoorinstellingen ocxo, rubidium, caesium, csac |
vier datasheets van Microchip, documentnummers in TELECOM-TIMING.md |
MODELLED |
| Telecom-tijdsynchronisatie | schatters voor MTIE (maximum time interval error) en TDEV (time deviation) | allantools 2024,06 op tests/fixtures/telecom_timing/ |
VALIDATED |
Zonnestelsel (solar-system, body-pnt) |
planeetposities uit de Keplerelementen van Standish van het JPL (Jet Propulsion Laboratory) | gecontroleerd aan de toestandsvectoren van JPL Horizons DE441 (Development Ephemeris 441) in tests/fixtures/solar_system/ |
VALIDATED; Uranus, Neptunus, Pluto en de manen MODELLED |
| Zonnestelsel | gravitatieparameters, stralen en rotatie van elk hemellichaam | lichaamsrecords van JPL Horizons en de tabel met fysische parameters van satellieten van het JPL | MODELLED (transcriptie) |
Constellatieontwerp (constellation-design) |
nominale slots van GPS, Galileo en GLONASS | Galileo Open Service Service Definition Document 1,1; GPS Standard Positioning Service Performance Standard, 5e editie | VALIDATED |
PNT in een lage baan om de aarde (LEO) (leo-signal, leo-pass, leo-pvt) |
voorinstellingen van benoemde systemen | de aangehaalde openbare cijfers, elke voorinstelling met haar bron | MODELLED |
LEO-navigatiebericht (leo-navmsg) |
gewichten voor de range-fout van het signaal in de ruimte | Montenbruck, Steigenberger en Hauschild (2018), Advances in Space Research | VALIDATED |
| LEO-navigatiebericht | efemeridenmodel met 22 parameters | Liu et al. (2025), Remote Sensing 17(16):2894 | MODELLED |
Herkomstvoettekst van grafieken#
Elke grafiek die Kshana rendert — in de browserplayground, in de export *.chart.svg van de CLI (command-line interface) en in de grafiek in het afdrukbare rapport *.report.html (HTML, HyperText Markup Language) — wordt rechtsonder gemerkt met:
Kshana v<version> · scenario <hash> · kshana.dev
scenario <hash> bestaat uit de eerste 12 hexadecimale tekens van de scenario-hash van de run: een SHA-256 (SHA: Secure Hash Algorithm) over de canonieke scenariodefinitie (seed, drempels, modelparameters, GNSS-vensters, enzovoort). Het is dezelfde vingerafdruk die in de samenvatting van één regel van de run staat en in het veld scenario_hash van de resultaat-JSON. (Typen waarvan het resultaatdocument geen scenario_hash bevat, zoals de integriteits- en maanrapporten, vallen terug op een SHA-256 van de TOML-bron van het scenario (Tom's Obvious, Minimal Language), zodat elke grafiek toch een stabiele vingerafdruk heeft.)
Omdat de hash deterministisch en gevoelig voor de invoer is, identificeert een opgeslagen of geplakt grafiekbeeld zichzelf: het legt de engineversie vast, het exacte scenario dat het heeft voortgebracht (voor reproductie bit voor bit) en de bron — en elke gewijzigde parameter levert een andere hash op, zodat een verkeerd gelabelde grafiek te herkennen is.
Hoe te citeren en te reproduceren#
Elk resultaat is reproduceerbaar uit scenario + seed + engine version. Citeer de engine via CITATION.cff / de Zenodo-concept-DOI 10.5281/zenodo.20528627, en citeer de bronnen van de parameters hierboven voor de cijfers waarvan een bepaalde run afhangt — ze reizen mee in de velden provenance van de resultaat-JSON, zodat een gepubliceerd resultaat zichzelf documenteert.
Waar een cijfer een ruimtedoel op grondhardware is (elk cijfer van een optische strontiumklok) of een demonstratie in een grondlaboratorium (koude-atoomversnellingsmeter), zeggen dit document en de herkomst van het resultaat dat uitdrukkelijk. Kshana presenteert laboratorium- of doelcijfers niet als gevlogen prestaties.