leo-pvt (rodzaj scenariusza)

Rodzaj scenariusza silnika v0.40.0, rodzina Nawigacja z niskiej orbity okołoziemskiej. Wyłącznie doradczo: wynik analizy z narzędzia badawczo-inżynieryjnego; nie jest to sprzęt nawigacyjny z zatwierdzeniem typu ani usługa bezpieczeństwa życia. Każda etykieta tutaj pochodzi z silnika lub z macierzy weryfikacji; rodzaj jest MODELLED, chyba że macierz stanowi inaczej (jak zdobywa się etykietę: sekcja Evidence w README).

Co robi#

Łączne pozycjonowanie, nawigacja i czas (PNT) z średniej orbity okołoziemskiej (MEO) i niskiej orbity okołoziemskiej (LEO) dla DOWOLNYCH konstelacji: każdy [[system]] to ustawienie wstępne GNSS rodzaju constellation-design, ustawienie LEO (xona-pulsar, iridium-stl, starlink-sop, centispace, generic-c-band, model efemeryd atomic-zero-clock albo inny plik ustawienia wstępnego, każdy w osobnym pliku ze źródłami oznaczonymi PUBLIC, WORKSHOP lub WYPROWADZONE), powłoki Walkera lub jawne zestawy elementów, z nośną, tempem chipów, obwiednią gęstości nośnej do szumu (C/N0) od maski elewacji do zenitu, błędem odległości sygnału w przestrzeni (SISRE), sigmą Dopplera i modelem zegara (własny zegar odbiornika, więc bias międzysystemowy jest estymowany, albo znane przesunięcie rozgłaszane). Cztery tryby. DOPPLER: wsadowe pozycjonowanie Gaussa–Newtona z prędkości zmiany odległości z pochodnymi analitycznymi, stanami dryfu zegara i opcjonalnie prędkości oraz opcjonalnym ograniczeniem wysokości, dla jednego lub wielu satelitów, błąd w funkcji długości okna, obwiednia Dopplera, tempa Dopplera i szarpnięcia każdego systemu LEO oraz dokładność wzdłuż i w poprzek toru przy pojedynczym przelocie w funkcji przesunięcia poprzecznego (błąd poprzeczny rośnie bez ograniczeń, gdy przelot przechodzi nad głową; pojedynczy przelot ma też rozwiązanie lustrzane względem śladu naziemnego). Tutaj działa sygnał okazji wyłącznie Dopplera (starlink-sop). JOINT: rozwiązania pseudoodległościowe metodą ważonych najmniejszych kwadratów dla każdej epoki z samego GNSS, samego LEO i obu, sigmy dla każdego pomiaru z modelu szumu termicznego pętli synchronizacji opóźnienia przy C/N0 plus SISRE (albo stała sigma, aby zasilał je model sygnału), estymowane biasy międzysystemowe oraz PDOP/HDOP/VDOP w funkcji liczby dodanych satelitów LEO. POLAR: widoczne satelity i DOP w funkcji szerokości geograficznej dla GNSS, LEO i obu. TIMING: transfer czasu do czasu uniwersalnego koordynowanego (UTC) z satelitów LEO w znanym położeniu dwustanowym filtrem zegara, którego szum procesu pochodzi z klas oscylatorów silnika, w funkcji C/N0 i oscylatora, oraz wyrażenie z IS-GPS-200 na czas systemowy do UTC; przy [timing] trace = true każdy wiersz podaje też swój błąd czasu i przewidywaną sigmę w każdej epoce. VALIDATED: największy Doppler przelotu od zenitu do horyzontu względem opublikowanych wartości Iridium (do 36 kHz) i Xona Pulsar X1 (od 32 do 34 kHz). MODELLED: wszystko inne; DOP sprawdzono na przypadku wyprowadzonym ręcznie, rozwiązania względem ich kowariancji, a model Dopplera względem tożsamości przyspieszenia odległości.

Jeden przebieg scenarios/leo-pvt-fjord-skyline.toml podsumowuje się tak: LEO PVT (joint) at 61,10, 6,60 over 1800 s GPS gnss 24 sats at 20182 km, 1575,42 MHz Galileo gnss 24 sats at 23222 km, 1575,42 MHz Pulsar X5 leo 258 sats at 1080 km, 1190,52 MHz LEO ranging satellite in view on 100,0% of epochs GNSS only availability 1,000, median PDOP 1,48, RMS 3D error 1,29 m LEO only availability 1,000, median PDOP 2,33, RMS 3D error 0,69 m fused availability 1,000, median PDOP 1,14, RMS 3D error 0,63 m

Wejścia#

Ze schematu (kshana kinds --json):

• Pola wymagane: brak
• Pola opcjonalne: mode, seed, duration_s, step_s, user, dll, doppler, joint, polar, timing, system, skyline

Przykład scenarios/leo-pvt-fjord-skyline.toml ustawia między innymi:

Uruchom#

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

Ten rodzaj stosuje 7 dołączonych scenariuszy; pozostałe są w scenarios/.

Co daje#

Wyniki skalarne tego przebiegu, z jednostkami podanymi przez silnik:

Etykieta wyniku (silnika): MODELLED łączne pozycjonowanie pseudoodległościowe metodą ważonych najmniejszych kwadratów z jednym zegarem na system lub znanym przesunięciem; szum z modelu pętli synchronizacji opóźnienia przy obwiedni C/N0 plus błąd odległości sygnału w przestrzeni

Dowody#

MODELLED 3 · VALIDATED 2: wiersze macierzy weryfikacji, które wymieniają ten rodzaj.

• VALIDATED Dokładna prędkość zmiany odległości satelity, którego położenie i prędkość w układzie związanym z Ziemią pochodzą z orbity dwuciałowej z wiekowym dryfem J2 i obrotem Ziemi (leo_fusion::geom::EarthOrbit::state, prędkość jako dokładna pochodna czasowa położenia), Testy: leo_doppler_reference.rs.
• MODELLED Wsadowe pozycjonowanie Gaussa–Newtona z prędkości zmiany odległości z pochodnymi analitycznymi (d rho_dot / d r = -(I - u u^T)(v_s - v_u)/rho, d/dv = -u, d/d drift = 1), opcjonalnie stała prędkość użytkownika, pseudopomiar wysokości dla użytkownika na powierzchni, tłumiony s Testy: leo_fusion_scenarios.rs.
• MODELLED Rozwiązania Gaussa–Newtona ważonych najmniejszych kwadratów dla dowolnej mieszanki systemów, jeden zegar odbiornika na system (bias międzysystemowy estymowany razem z położeniem) lub znane przesunięcie rozgłaszane na skali czasu odniesienia; sigmy dla każdego pomiaru dostarczane przez Testy: leo_fusion_scenarios.rs.
• MODELLED Pomiary zegara z każdego widocznego satelity LEO w znanym położeniu, łączone odwrotnością wariancji z modelu szumu pseudoodległości, filtrowane dwustanowym (faza, częstotliwość) filtrem Kalmana, którego szum procesu jest w klasy oscylatora Testy: leo_fusion_scenarios.rs.
• oraz 1 kolejny w macierzy.

Wiersze, które sam przebieg wykorzystał, wraz z wyrocznią, jaką macierz podaje dla każdego (publiczne źródła są tam wymienione):

• MODELLED Deterministyczne, haszowane na poziomie scenariusza, bramki SBOM i złotych wyników między platformami. Wyrocznia (ExternalDataset): zgodność SBOM z oficjalnym schematem JSON CycloneDX 1,5 (+ prawidłowe identyfikatory SPDX): zewnętrzny opublikowany standard, zero błędów walidacji w całym grafie zależności; część dotycząca determinizmu wskaźników jakości i odtwarzalności bajt w bajt pozostaje przypiętą kontrolą samospójności, więc wiersz pozostaje MODELLED
• MODELLED Rozwiązania Gaussa–Newtona ważonych najmniejszych kwadratów dla dowolnej mieszanki systemów, jeden zegar odbiornika na system (bias międzysystemowy estymowany razem z położeniem) lub znane. Wyrocznia (InternalConsistency): ręcznie wyprowadzony czterosatelitarny DOP (jeden satelita w zenicie i trzy na horyzoncie co 120 deg, których macierz normalną odwraca się ręcznie), tożsamość strukturalna, że system z własnym zegarem i jednym satelitą nie dodaje geometrii, odtworzenie bez szumu położenia, zegara i biasu oraz błędy z ziarnem względem kowariancji. Tylko kontrole wewnętrzne; bez porównania z wynikiem odbiornika. 0,30 porównania zewnętrznego, ustalenie
• MODELLED Dane wejściowe niezależne od systemu: każdy system to powłoki Walkera, jawne elementy lub ustawienie wstępne GNSS, sygnał (nośna, tempo chipów, szerokość pasma, moc odbierana lub zakres C/N0. Wyrocznia (InternalConsistency): transkrypcja przytoczonych wartości publicznych, sprawdzona pod względem struktury (każde źródło publiczne ma URL, wzorce Walkera dzielą się równo, C/N0 z mocy odbieranej przez kT przy 290 K), a nie względem zewnętrznej wyroczni. Wartości reprezentatywne są nazwane w każdym ustawieniu wstępnym i są ilustracyjne

Ograniczenia#

Co raport samego przebiegu podaje jako niemodelowane lub niesprawdzone względem niezależnego wzorca:

• MODELLED wspólne pozycjonowanie pseudoodległościowe metodą ważonych najmniejszych kwadratów z jednym zegarem na system lub ze znanym przesunięciem; szum z modelu pętli śledzenia opóźnienia (delay-lock loop) przy obwiedni C/N0 plus błąd odległości sygnału w przestrzeni (wynik label)
• MODELLED: wszystko pozostałe; DOP sprawdzono na przypadku wyprowadzonym ręcznie, wyznaczenia pozycji względem ich kowariancji, a model Dopplera względem tożsamości przyspieszenia odległości. (katalog rodzajów (kshana kinds --json))
• Ustawienie wstępne linii horyzontu jest REPRESENTATIVE (pochodzenie w docs/SKYLINE.md i kshana skyline --preset fjord): rząd wielkości szerokości i deniwelacji głębokich fiordów zachodniej Norwegii, a nie pomiar żadnego fiordu. Tylko bezpośrednia widoczność: bez dyfrakcji, odbić ani odbioru bez bezpośredniej widoczności. Usuń sekcję [skyline], aby porównać z otwartym niebem. MODELLED. (komentarz w pliku scenariusza, wiersze 15 do 18)
• Odtwarzalność i zapewnienie jakości oprogramowania jest MODELLED, nie jest sprawdzona względem niezależnego wzorca: jedno twierdzenie składowe jest sprawdzone zewnętrznie, ale cała możliwość składa się z elementów obliczonych na podstawie modelu, więc pozostaje obliczona na podstawie modelu. (macierz weryfikacji (docs/MODELLED-RATIONALE.md))
• Wspólne pozycjonowanie pseudoodległościowe GNSS i LEO z odchyłkami międzysystemowymi i modelami błędów dla poszczególnych sygnałów ma poziom MODELLED, nie jest niezależnie sprawdzone względem wzorca zewnętrznego: sprawdzono je względem jego własnej tożsamości w postaci zamkniętej / analitycznej; wychwytuje błędy przepisania i współczynników, ale nie jest zewnętrzną wyrocznią. (macierz weryfikacji (docs/MODELLED-RATIONALE.md))
• Nazwane systemy LEO PNT jako opcjonalne dane predefiniowane, każdy z podanym źródłem, mają poziom MODELLED, nie są niezależnie sprawdzone względem wzorca zewnętrznego: sprawdzono je względem ich własnej tożsamości w postaci zamkniętej / analitycznej; wychwytuje błędy przepisania i współczynników, ale nie jest zewnętrzną wyrocznią. (macierz weryfikacji (docs/MODELLED-RATIONALE.md))

Zobacz też#

• Strona rodziny: Nawigacja z niskiej orbity okołoziemskiej
• Wszystkie rodzaje: KINDS.md
• Strona tematu: LEO-PNT-FUSION.md
• Strona tematu: LEO-PNT.md