Konstelacje, pokrycie i geometria (rodzina rodzajów scenariuszy)

7 rodzajów scenariuszy silnika v0.40.0. 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 ma status MODELLED, chyba że macierz stanowi inaczej (jak zdobywa się etykietę: sekcja Evidence w README).

Strony tematyczne: CONSTELLATION-DESIGN, COVERAGE, SOLAR-SYSTEM, SKYLINE. Uruchom jeden: kshana scenarios/orbit-gnss-challenged.toml. Wszystkie rodziny: KINDS.md.

orbit#

Dostępność GNSS i DOP z konstelacji orbitalnej (Walker / TLE / RINEX).

Pola wymagane: seed, threshold_ns, mask_deg, time, user|user_site, constellation, clock_quantum, clock_classical. Opcjonalne: sigma_uere_m, constellations, epoch, export_sp3, export_omm, export_oem, skyline.

Rejestr (ledger): MODELLED 4 · VALIDATED 4. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: orbit.

kshana scenarios/orbit-rinex.toml

ephemeris#

Efemerydy i ślad naziemny: propagacja jednego satelity (TLE→SGP4 lub orbita analityczna) i emisja jego stanu TEME/GCRS (położenie + prędkość), położenia ITRF/ECEF, szerokości/długości/wysokości podsatelitarnej w WGS-84 oraz, dla każdego kroku, azymutu/elewacji/odległości stacji i prędkości zmiany odległości (Doppler). Satelita pochodzi z tle albo z analitycznej orbit z jej epoch (tle ma pierwszeństwo, gdy podano oba); przy tle epoch nadpisuje własną epokę TLE jako t = 0.

Pola wymagane: tle|orbit+epoch. Opcjonalne: step_s, duration_s, station, dut1_s, xp_arcsec, yp_arcsec, carrier_hz, eop_finals2000a.

Rejestr (ledger): VALIDATED. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: ephemeris.

kshana scenarios/ephemeris.toml

constellation-design#

Projektowanie konstelacji na dużą skalę: wzorce Walker DELTA i Walker STAR w konwencji i: T/P/F (węzły rozłożone na 360 lub 180 deg, odstęp w płaszczyźnie 360P/T, przesunięcie fazowe między płaszczyznami 360F/T), jawne listy elementów i projekty wielopowłokowe, kilka konstelacji w jednym przebiegu, wokół Ziemi, Księżyca, Marsa lub dowolnej innej planety, Plutona lub dużego księżyca, z użyciem stałych w module body (tych samych, których używają rodzaje solar-system i body-pnt). USTAWIENIA WSTĘPNE z opublikowanych nominalnych elementów: gps-baseline i gps-expandable (24 slotów i sześć rozszerzalnych par przód/tył z GPS Standard Positioning Service Performance Standard, wydanie 5, 2020, tabele 3.2-1 do 3.2-3), galileo (Walker 24/3/1 na 29 599,801 km i 56 deg, Galileo Open Service Service Definition Document wydanie 1,1 tabele 1 i 23), beidou i beidou-meo (Walker 24/3/1 na 21 528 km i 55 deg plus trzy satelity geostacjonarne na 80, 110,5 i 140 deg E oraz trzy nachylone satelity geosynchroniczne na 55 deg, BeiDou Open Service Performance Standard 3,0 sekcja 4,1; faza MEO i przecięcie nachylonej orbity geosynchronicznej na 118 deg E są modelowane, ponieważ norma ich nie podaje) oraz glonass (24/3/1 na 19 100 km i 64,8 deg ze wzoru na sloty z GLONASS Interface Control Document wydanie 5,1 sekcja 5,2). POKRYCIE I WSPÓŁCZYNNIK ROZMYCIA DOKŁADNOŚCI: na siatce szerokość/długość geograficzna i próbkowanym oknie z maską elewacji liczba widocznych satelitów, GDOP, PDOP, HDOP i VDOP w każdej komórce, dostępność (rozwiązanie z PDOP nie większym niż próg, domyślnie 6) w każdej komórce, globalnie (ważona powierzchnią) i w najgorszym miejscu, z jednym zegarem odbiornika na konstelację, chyba że clock = "common". Skaluje się do tysięcy satelitów: widoczność jest iloczynem skalarnym względem połowy kąta pokrycia każdego satelity, a satelity są grupowane w pasy według szerokości podsatelitarnej w każdej epoce, więc wiersz siatki testuje tylko te, które mogą być widoczne; raport zlicza zaoszczędzone testy par. JSON zawiera mapy siatki i zredukowane śladowe trasy naziemne każdego satelity. VALIDATED: generator Walker względem tabeli 23 Galileo OS SDD i wzoru na sloty z GLONASS ICD, ustawienie GPS względem opublikowanej kolumny przecięć równika z tabeli 3.2-1 SPS PS, a globalny rozkład HDOP bazowego GPS względem dodatku B SPS PS (mediana 0,94, 95% 1,25, średnia 0,96, tolerancja 0,03). MODELLED: orbity dwóch ciał z opcjonalnym sekularnym J2, sferyczne ciało, wyłącznie widoczność geometryczna (bez mocy sygnału, stanu technicznego ani terenu) oraz względna faza między różnymi systemami, która nie jest migawką żadnej rzeczywistej daty.

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: body, duration_s, step_s, mask_deg, pdop_threshold, grid_step_deg, lat_min_deg, lat_max_deg, lon_min_deg, lon_max_deg, clock, j2, track_points, max_tracks, constellation.

Rejestr (ledger): MODELLED 1 · VALIDATED 2. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: constellation-design.

kshana scenarios/leo-pnt-mega-shell.toml

solar-system#

Cały Układ Słoneczny w jednej epoce, dla PNT (pozycjonowanie, nawigacja i czas) wokół dowolnego ciała. Dla Słońca, ośmiu planet, Plutona, Księżyca, Fobosa, Deimosa, Io, Europy, Ganimedesa, Kallisto i Tytana podaje położenie i prędkość heliocentryczną w ICRF (Międzynarodowy Niebieski Układ Odniesienia, równikowy J2000), odległość heliocentryczną oraz długość i szerokość ekliptyczną J2000, parametr grawitacyjny, promień równikowy i średni, J2 tam, gdzie opublikowano, i jego promień odniesienia, okres obrotu gwiazdowego, biegun IAU i południk zerowy w epoce, ścieżkę orbity próbkowaną w ciągu jednego obiegu (heliocentryczną dla planet, wokółplanetarną dla księżyców) oraz czas światła, odległość w jedną i w obie strony, solarne opóźnienie Shapiro i odległość kątową od Słońca względem ciała obserwatora (domyślnie Ziemia); dodatkowe łącza from/to są traktowane tak samo. Położenia: elementy keplerowskie JPL wg Standisha i Williamsa (Tabela 1 dla lat 1800 n.e. do 2050 n.e., Tabele 2a/2b dla lat 3000 p.n.e. do 3000 n.e.) z nominalnym błędem każdej planety, szereg lunarny Montenbrucka i Gilla dla podziału Ziemia–Księżyc, średnie elementy JPL z synchroniczną szybkością obrotu IAU dla księżyców Marsa i galileuszowych oraz model obrotu IAU dla Tytana. Czas światła: radiometryczne rozwiązanie punktu stałego, nadajnik w położeniu opóźnionym; newtonowski, z opóźnieniem Shapiro podawanym osobno. VALIDATED względem JPL Horizons (DE441) w granicach dwukrotności błędu nominalnego: od Merkurego do Saturna i Ziemia z Tabeli 1 (najgorszy 1,87 raza nominalnego) oraz wszystkie osiem planet z Tabel 2a/2b (najgorszy 1,71 raza), a także czas światła Ziemia–Mars i Ziemia–Jowisz. MODELLED, każdy wiersz oznaczony: Uran i Neptun z Tabeli 1 (2,0 i 5,2 raza błędu nominalnego względem DE441), Pluton (wiersz z 1992; bez podanego błędu), Księżyc i siedem księżyców (zmierzone względem Horizons, bez opublikowanej granicy).

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: epoch, epoch_jd_tdb, bodies, observer, track_points, table, links.

Rejestr (ledger): MODELLED 2 · VALIDATED 3. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: solar-system.

kshana scenarios/solar-system-tour.toml

body-pnt#

Pozycjonowanie wokół dowolnego ciała Układu Słonecznego: orbiter lub lądownik powierzchniowy wokół ciała centralnego wybranego po nazwie (Mars, Księżyc, Europa, Ganimedes, Tytan i reszta katalogu Układu Słonecznego), nawigujący na podstawie jednokierunkowych pseudoodległości z małej konstelacji nawigacyjnej Walkera wokół ciała (orbity dwóch ciał z sekularnym dryfem J2 własnym dla ciała, nieznany zegar użytkownika) i opcjonalnie bezzegarowego dwukierunkowego pomiaru odległości w głębokim kosmosie z Ziemi, której kierunek i odległość pochodzą z analitycznych efemeryd Układu Słonecznego w każdej epoce. Linie widzenia są blokowane przez średnią sferę ciała, a użytkownik na powierzchni potrzebuje też maski elewacji. W każdej epoce: widoczne przekaźniki, czy Ziemia jest ponad limbem, GDOP i PDOP samej konstelacji (współczynniki rozmycia dokładności: geometryczny i pozycji), formalna niepewność pozycji jednosigmowa z wierszem Ziemi i bez niego oraz błąd rozwiązania metodą najmniejszych kwadratów Gaussa-Newtona z ziarnem w każdym z tych wariantów; w całym przebiegu: dostępność, widoczność Ziemi, mediana PDOP, błąd RMS i mediana formalnej sigmy, a także czas świetlny Ziemia–ciało, czas pełnej drogi, opóźnienie Shapiro i odległość kątowa od Słońca w danej epoce. MODELLED: orbity przekaźników, poziomy szumu i chwilowy model pomiaru są wyborami modelowymi, niesprawdzonymi względem danych nawigacyjnych żadnej misji; stałe ciała to opublikowane wartości przywołane w body.rs, a geometria Ziemi dziedziczy etykiety efemeryd Układu Słonecznego.

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: body, epoch, epoch_jd_tdb, duration_s, step_s, seed, table, user, constellation, earth_link.

Rejestr (ledger): MODELLED 1 · VALIDATED 1. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: body-pnt.

kshana scenarios/mars-orbit-pnt.toml

mars-pnt#

Głębokokosmiczny Mars PNT: symulowana konstelacja przekaźników MARCONI (przekaźniki areostacjonarne + nachylone nadające jednokierunkowo + przekazujące dwukierunkowo do stacji w głębokim kosmosie) nawiguje użytkownika referencyjnego (transfer | lmo | surface) przez wspólny estymator fuzji radiometrycznej jedno- i dwukierunkowej. Podaje geometrię/widoczność na epokę, osiągnięty RMS względem prawdy i formalną kowariancję (pozycja 1σ / 3σ) — uczciwy symulowany wskaźnik jakości, NIE certyfikowany poziom ochrony.

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: user, clock_class, step_s, duration_s, nmax, range_sigma_m, doppler_sigma_mps, dynamic_tightness, two_way_period_s, seed.

Rejestr (ledger): MODELLED. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: mars-pnt.

kshana scenarios/mars-pnt-lmo.toml

passes#

Prognozowanie przelotów nad stacją naziemną: przeloty widoczności w dziedzinie czasu (AOS/TCA/LOS, maksymalna elewacja pozorna, czas trwania) orbity kołowej, jako średnie elementy SGP4 na początku okna, nad stacją powyżej maski elewacji w oknie czasowym, z łącznym czasem dostępu. Propagacja SGP4/SDP4 w ziemskim układzie związanym z Ziemią IAU 2006/2000A (opcjonalnie UT1 - UTC i ruch bieguna), refrakcja troposferyczna wg ITU-R P.834-9 i czas propagacji światła na łączu w dół (obie domyślnie włączone), przecięcia rozwiązywane z dokładnością 1e-7 s, a kulminacja wyszukiwaniem metodą złotego podziału. Geometria przelotu jest VALIDATED względem Orekit 13.1.8 dla stacji na poziomie morza; orbita i stacja w scenariuszu są wejściami ilustracyjnymi.

Pola wymagane: brak. Opcjonalne: altitude_km, inclination_deg, raan_deg, arg_lat_deg, station_lat_deg, station_lon_deg, station_alt_m, epoch, mask_deg, duration_hours, step_s, refraction, light_time, ut1_minus_utc_s, xp_arcsec, yp_arcsec.

Rejestr (ledger): MODELLED 2 · VALIDATED 2. Pełna strona z danymi wejściowymi, wynikami, dowodami i ograniczeniami: passes.

kshana scenarios/passes.toml