Segment księżycowy wątku misji klasy Artemis

Cztery rodzaje scenariuszy, każdy także rodzajem fazy interfejsu mission-thread (src/mission_thread/): niosą budżet błędu nawigacji i czasu przez misję księżycową do bieguna południowego, od spotkania na orbicie księżycowej po lądowanie, pobyt na powierzchni i wznoszenie z powrotem na orbitę. Każda liczba tutaj jest MODELLED: podany model z wejściami ILLUSTRATIVE, a nic z tego nie jest stwierdzeniem o jakiejkolwiek misji, systemie czy miejscu. „Klasa Artemis” nazywa klasę koncepcji misji i nic więcej; nie używa się ani nie twierdzi żadnych danych, produktów ani poparcia jakiejkolwiek agencji i nic tu nie jest z żadną powiązane. Oprogramowanie wyłącznie doradcze, nie jest to certyfikowany sprzęt nawigacyjny. Kshana niczego nie nadaje i nie steruje żadnym sprzętem.

Każdy rdzeń jest funkcją (config, entry state, thread context); przebieg samodzielny buduje domyślne wejście (kowariancję inercjalną w układzie środka Księżyca 100 m i 0,1 m/s, zegar LTC o 1 mikrosekundzie) i domyślną epokę 2028-01-01, a przebieg wątku bierze wejście z poprzedniej fazy. To wątek, a nie rdzeń, konwertuje układy odniesienia i skale czasu oraz stosuje zasadę przekazania: opakowanie fazy konwertuje stan wejścia na Mci (lub Mcmf dla mapy powierzchni) i zegar LTC przez konwersje wątku, a wiersze konwersji są dodawane do budżetu fazy. Układ lub skala czasu, których wątek nie umie przekonwertować (na przykład ITRF), są odrzucane z komunikatem wątku; rdzeń wywołany bezpośrednio z układem, którego nie może użyć, odrzuca go z podaniem powodu. Faza nigdy nie zeruje kowariancji, a jedynie przekazuje tę, którą kończy.

Co robi każda faza#

lunar-orbit-rendezvous#

Dwa pojazdy, goniący i cel, lecą po tej samej orbicie w modelu sił księżycowych biblioteki (pole grawitacyjne oraz Ziemia i Słońce jako ciała trzecie). Wsadowe oszacowanie Gaussa-Newtona na łuku odzyskuje oba stany początkowe z:

• pozycji bezwzględnej każdego pojazdu z zestawu przekaźników klasy LCNS ILLUSTRATIVE (przekaźniki za Księżycem odrzucone, potrzebne cztery), której część biała to granica śledzenia kodu na pilocie AFS (BPSK(5), 5,115 Mchip/s) przy podanym C/N0 razy kofaktor DOP;
• trwałego błędu sygnału w przestrzeni przy każdej pozycji: błędy przekaźników nie uśredniają się na łuku trwającym godziny, więc jest on przenoszony jako stałe odchylenia pozycji, jedno wspólne dla obu pojazdów (common_mode_fraction wariancji, domyślnie 0,9, ILLUSTRATIVE) i jedno niezależne dla każdego pojazdu. Stałe odchylenie nie daje korzyści z uśredniania, co jest odczytem zachowawczym;
• odległości międzypojazdowej z tego samego sygnału przy jego własnym C/N0.

Podaje formalny i Monte Carlo błąd położenia i prędkości względnej w lokalnych osiach celu, odsetek epok z pozycjami na obu pojazdach, średni znormalizowany kwadrat błędu oszacowania (NEES) stanu względnego wobec jego wartości oczekiwanej 6, dryf względny wynikający z pominięcia harmonicznych grawitacji, kontrolę w postaci zamkniętej Hilla (Clohessy'ego-Wiltshire'a) dla przypadku kołowego, modele końcowych czujników względnych z sensors.rs wątku (parametry ILLUSTRATIVE) obok wartości wyłącznie z sygnałów oraz kowariancję 6x6 statku goniącego na końcu.

Co mówi wynik. Przy samych sygnałach odległość międzypojazdowa ustala położenie względne wzdłuż linii wzroku, ale położenie względne w poprzek niej jest ograniczone niezależnym błędem sygnału w przestrzeni i tym, co dają dynamika; połączenie wymaga czujnika względnego, a wiersze relative_sensors pokazują, od jakiej odległości każdy z modeli czujników wątku przewyższa sygnały. Wynik zależy też od tego, że prawda i estymator współdzielą model sił; opcja estymatora point-mass pokazuje koszt pominięcia harmonicznych, a taki przebieg nie ma być spójny.

Faza leci własną orbitą nominalną (pola orbit), więc wektor położenia i prędkości wejścia nie jest używany, a tylko jego kowariancja, układ odniesienia i zegar; mówi o tym zdarzenie w wątku.

lunar-descent#

Na każdą oś poziomą pięciostanowy model błędu inercjalnego (pozycja, prędkość, bias akcelerometru, przechył położenia, bias żyroskopu, sterowany siłą właściwą lądowania) z kowariancji wejścia i IMU, a następnie filtr sekwencyjny nad włączonymi wspomaganiami:

• Pozycja AFS: z przekaźników widocznych nad płaską maską, z kofaktorem ENU DOP razy błąd odległości użytkownika. standalone używa błędu sygnału w przestrzeni; differential używa reszty łącza korekcji z lunar-differential-pnt. Przy dokładnie trzech przekaźnikach w zasięgu zegar jest wspomagany, a nie estymowany, i pozycja niesie wtedy c sigma_t: tu czas księżycowy wchodzi do pozycji.
• Pozycja względem terenu: terrain-nav uruchamia dopasowanie TERCOM/SITAN biblioteki na jego syntetycznej rzeźbie i ziemskiej skali metra (zastępnik, a nie rzeźba okolic bieguna południowego); lola-crlb przyjmuje ograniczenie Craméra-Rao dopasowania okna wysokości rzeczywistego DEM LOLA w miejscu, I = sum(grad h grad h') / sigma_h^2, i nie twierdzi żadnej pozycji tam, gdzie rzeźba ogranicza tylko jeden kierunek (problem apertury).
• Czas księżycowy: błąd zegara przy pozycji łączy zegar wejścia, jego wzrost od synchronizacji i człon LTC-TT z lunar-time-offset. Przy lunar_time_mode = "tt" pojazd odmierza TT, a nagromadzone przesunięcie jest nieskorygowanym biasem; przy "ltc" pozostaje tylko niepewność opublikowanego pasma od 56 do 59 mikrosekund na dobę w horyzoncie. Błąd znacznika czasu przesuwa pozycję wzdłuż toru o v_h(t) sigma_t.

Rozrzut lądowania to błąd nawigacji przy lądowaniu plus niezależny człon prowadzenia (guidance_sigma_m, ILLUSTRATIVE, domyślnie 20 m na oś). Tabela ablation uruchamia każdą kombinację wspomagań. Elipsa jest kalibrowana metodą Monte Carlo (odsetek symulowanych lądowań wewnątrz konturu 3-sigma wobec 98,9 %, które daje rozkład Gaussa 2-D).

Czytaj ostrożnie. Domyślny rozrzut jest zdominowany przez założony człon prowadzenia, a w każdym miejscu przy biegunie południowym geometria przekaźników jest prawie taka sama, więc miejsca różnią się niewiele. Czas księżycowy ma małe znaczenie przez znakowanie czasem (150 m/s razy kilka mikrosekund to mniej niż milimetr); ma znaczenie, gdy geometria pogarsza się do trzech przekaźników.

lunar-surface#

Dla każdego miejsca i pory roku (epoka i okno po niej): pozycjonowanie przekaźnikami (cztery lub więcej przekaźników w zasięgu nad maską i horyzontem terenu miejsca z PDOP poniżej progu, z tych samych funkcji i konstelacji co moonlight-service-volume; wynik dla jednego miejsca równa się jego wartości co do bitu), czy Ziemia i Słońce są nad horyzontem (analityczne Słońce, Księżyc i orientacja księżycowa, z libracją) oraz dostępność czasu (przekaźnik lub Ziemia w zasięgu) z najdłuższym odcinkiem, na którym nie ma żadnego z nich. Wartość dla przekaźników nie zmienia się z porą roku w tym modelu (zestaw keplerowski, średnia rotacja); wartości dla Ziemi i Słońca się zmieniają. Faza przekazuje kowariancję bez zmian i dyscyplinuje zegar do dolnej granicy czasu (ILLUSTRATIVE, 50 ns), pozostawiając do przetrwania w holdover tylko najdłuższą przerwę czasu.

lunar-ascent#

Pięciostanowy model lądowania na wszystkich trzech osiach miejsca ze stanu powierzchniowego, pozycja AFS w podanym odstępie z tym samym traktowaniem czasu księżycowego oraz pełna kowariancja pozycji i prędkości 6x6 przy wprowadzeniu przekazywana dalej, z zachowaną korelacją pozycji i prędkości każdej osi. Rozrzut przy wyłączeniu silnika przesuwa położenie pojazdu i jest podawany obok kowariancji nawigacji, a nie przenoszony. Błędy są utrzymywane w osiach miejsca startu (bez krzywizny wzdłuż trasy), a nominalny stan wyjściowy jest zastępczy; wynikiem jest tylko kowariancja.

Jak dokument określa fazę#

W wątku tabela [phase.model] fazy jest własną tabelą scenariusza samodzielnego. Długość fazy to duration_s wątku: model, który podaje też własny klucz długości (arc_s, descent_s, stay_days, ascent_s), musi się z nią zgadzać, inaczej faza jest odrzucana, a model pomijający klucz przyjmuje długość wątku. Ziarno to ziarno fazy wątku kluczowane identyfikatorem, więc faza uruchomiona samodzielnie pod tym samym identyfikatorem i ziarnem wątku zwraca liczby, które zwraca w wątku. Błędnie napisany klucz modelu jest odrzucany, a nie ignorowany. Przekazanie między fazami oraz konwersje układów odniesienia i skal czasu, których wymaga (inercjalny w układzie środka Księżyca i związany z Księżycem, Ziemia do Księżyca, pary LTC), należą do wątku.

Dowody#

Projekty, wejścia i progi ustalono w xval/mission-thread-lunar/PREREGISTRATION.md przed jakimkolwiek przebiegiem, z sześcioma datowanymi poprawkami, każda ujawniona w pliku; werdykt każdego progu, w tym niespełnione i historia estymatora, jest w xval/mission-thread-lunar/RESULTS.md.

• A1 (propagator względem odtworzonej trajektorii LRO, 24 h): MET, maksymalna różnica 3-D 33 m wobec 500 m, 2,4 m RMS promieniowo wobec 60 m.
• A2 (ten sam propagator względem prawie prostoliniowej orbity halo CAPSTONE na jednym obiegu trwającym 6,5 doby): NOT MET, różnica pozycji końcowej 136,8 km wobec 25 km oraz różnica promienia oskulacyjnego perycentrum 28,4 km wobec 10 km. Przyczyn nie wyizolowano (kandydaci to pominięte ciśnienie promieniowania i albedo, czułość orbity na stan początkowy oraz analityczne serie Ziemi i Słońca); wiersz pozostaje MODELLED.
• Te dwa wiersze testują propagator wspólny dla rodzajów księżycowych. Nie testują żadnego filtra nawigacyjnego, sygnału ani budżetu, a nic innego tutaj nie ma zewnętrznej wyroczni.

Wszystko inne jest MODELLED, a kontrole spójności rodzajów (B1 do B8 rejestracji wstępnej) testują implementację względem jej własnego podanego modelu, a nie względem Księżyca.