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Validação e evidênciasEditar no GitHubFonte: docs/PROVENANCE.md

Proveniência — cada parâmetro rastreável até uma fonte publicada

A principal disciplina de honestidade do Kshana é que cada parâmetro de sensor, modelo físico e conjunto de dados de validação é rastreável até uma fonte publicada — uma folha de especificações, um artigo revisto por pares, um ICD (documento de controlo de interface) de sinal no espaço ou uma norma. Este documento reúne essas cadeias de proveniência numa única tabela de referência citável.

A proveniência não é apenas documentação: cada tabela de sensor num cenário (por exemplo [clock_quantum] e [clock_classical]) traz uma cadeia provenance (ModelSpec em src/types.rs; with_provenance em src/inertial/imu_errors.rs para o modelo de erros da unidade de medição inercial (IMU)) que passa para o JSON de resultado (JavaScript Object Notation) como quantum.spec.provenance e classical.spec.provenance, pelo que qualquer execução traz as suas próprias citações de parâmetros. O bloco units do resultado rotula também cada campo numérico com uma classe de proveniência (input, computed, closed-form, internal-consistency, …). As tabelas abaixo são o índice consolidado e legível por humanos dessas cadeias, mais a proveniência algorítmica e de validação extraída dos comentários do código-fonte.

A maturidade é rotulada com honestidade em todo o lado: qualificado para voo (já voou), laboratório de solo / foguetão de sondagem (demonstrado, não voou) ou objetivo espacial em hardware de solo (um valor aspiracional para hardware que não voou — nomeadamente todos os valores de relógios óticos de rede de estrôncio). Consulte VALIDATION.md para os rótulos validated / modelled / not modeled por valor e QUANTUM-MODELS.md para a discussão da maturidade laboratório de solo versus voo.


1. Parâmetros de relógios e de referências de frequência#

Sensor Valor principal Fonte Maturidade
Microchip (Microsemi) SA.45s / SA65 CSAC (relógio atómico à escala de chip) σ_y(1 s) = 3,0×10⁻¹⁰ Folha de especificações do fabricante qualificado para voo (componente comercial em utilização)
Relógio ótico de rede de estrôncio (objetivo espacial) σ_y(1 s) = 1×10⁻¹⁵ Origlia, Schiller, Bongs et al., arXiv:1503,08457 objetivo espacial em hardware de solo — nenhum relógio ótico de Sr voou
Relógio ótico de rede de estrôncio (recorde de laboratório) σ_y(1 s) = 4,8×10⁻¹⁷ Oelker et al., Nature Photonics (2019) apenas laboratório de solo
ACES/PHARAO (Atomic Clock Ensemble in Space / Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite; referência da ISS (International Space Station)) ordem de 1×10⁻¹⁶ após integração de vários dias ESA (European Space Agency) ACES/PHARAO, operacional na ISS desde abril de 2025 (citar os resultados publicados pela ESA) qualificado para voo (micro-ondas/maser, não ótico)

O coeficiente de ruído branco de frequência de Allan usado pelo modelo de holdover é q_wf = σ_y(1 s)²; a modulação de frequência flicker (flicker FM) e o envelhecimento só são modelados quando um flicker_floor é definido explicitamente (consulte VALIDATION.md); caso contrário, não são modelados.

2. Parâmetros de sensores inerciais#

Sensor Valores principais Fonte Maturidade
Tríade de acelerómetros quânticos híbridos da Exail estabilidade do enviesamento 6×10⁻⁸ g = 5,88×10⁻⁷ m/s² (24 h); ruído 22 µg/√Hz = 2,16×10⁻⁴ (m/s²)/√Hz Templier et al., Science Advances (2022), arXiv:2209,13209 ground-lab
Acelerómetro de quartzo Honeywell QA-2000 de grau de navegação estabilidade do enviesamento ~160 µg = 1,57×10⁻³ m/s²; ruído ~20 µg/√Hz; instabilidade do enviesamento ~1 µg Fabricante / Groves AESS (Aerospace and Electronic Systems Society) Tutorial flight-qualified
Modelo de erros da IMU (fator de escala, desalinhamento, sensibilidade a g, quantização, rampa de taxa) cinco categorias sistemáticas IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Std 952-1997 §A.2; Groves 2013 §4,3, Tabela 4,1 modelo
Mecanização strapdown (NED, norte-este-baixo; coning/sculling) atitude por quaterniões §2,2, §5,5; mecanização NED §5,4; gravidade §2,4 Groves, Principles of GNSS (global navigation satellite system), Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems, 2.ª ed. modelo

3. Parâmetros de transferência de tempo e de frequência#

Ligação Valor principal Fonte
Ótica bidirecional em espaço livre (entre satélites) patamar de laboratório ~1 fs; objetivo de 1 ps credível em órbita Giorgetta et al. (2013, Nature Photonics); Deschênes et al. (2016, Physical Review X)
TWSTFT (transferência bidirecional de tempo e frequência por satélite, banda Ku) sessão única ~0,5 ns BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) / PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, o instituto nacional de metrologia alemão) / NIST (National Institute of Standards and Technology)

4. Modelos de órbita, de sistemas de tempo e de referenciais#

Modelo Equação / norma Referência (comentário do código-fonte)
Propagação SGP4/SDP4 (SGP4: Simplified General Perturbations 4; SDP4: Simplified Deep-space Perturbations 4) o modelo SGP4 WGS-72 (WGS: World Geodetic System) Vallado et al., "Revisiting Spacetrack Report #3", AIAA (American Institute of Aeronautics and Astronautics) 2006-6753 (2006)
Segundos intercalares / sistemas de tempo (UTC/TAI/TT/UT1 (UTC: Tempo Universal Coordenado; TAI: Tempo Atómico Internacional; TT: Tempo Terrestre; UT1: Tempo Universal 1, tempo de rotação da Terra)) regime de segundos intercalares inteiros desde 1972-01-01 IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service) Conventions (2010); histórico de segundos intercalares do IERS Bulletin C
Ângulo de Rotação da Terra θ(Tu) = 2π(0.7790572732640 + 1.00273781191135448·Tu) IAU (International Astronomical Union) 2000 resolução B1.8
Posição/relógio de SV (veículo espacial, isto é, um satélite) das efemérides difundidas algoritmo de utilizador, F·e·√A·sin Eₖ relativista, TGD IS-GPS-200 (IS: Interface Specification; GPS: Global Positioning System) §20.3.3.4.3.1 / §20.3.3.3.3.1
Constantes de efemérides Galileo / QZSS (Quasi-Zenith Satellite System do Japão) / BeiDou (μ, Ω̇ₑ, C̄₂₀) ICD de SIS por sistema (documentos de controlo de interface) ICD de SIS do Galileo OS (Open Service); ICD de SIS do BeiDou OS (CGCS2000, o China Geodetic Coordinate System 2000); ICD do GLONASS (Global Navigation Satellite System da Rússia) (PZ-90 (PZ: Parametry Zemli, o datum geodésico russo))

5. Modelos de domínio das medições GNSS e de resiliência#

Modelo Equação / norma Referência
Ionosfera monofrequência de Klobuchar algoritmo de semicírculos IS-GPS-200 §20.3.3.5.2.5
Troposfera zenital de Saastamoinen atraso zenital hidrostático + húmido Davis et al. (1985); Groves §9,4
Funções de mapeamento de Niell mapeamento de elevação hidrostático e húmido Niell (1996)
Balanço de ligação anti-jam [1/(C/N₀) + (J/S)/(Q·Rc)]⁻¹ (C/N₀ a relação portadora-ruído, J/S a relação jammer-sinal, Q o fator de separação espetral, Rc a taxa de chips) → C/N₀ efetivo → perda de bloqueio Kaplan & Hegarty, Understanding GPS/GNSS, 3.ª ed., §9,4
Deteção de spoof / de energia Teste de energia de Neyman–Pearson / χ²₁ bilateral; Φ⁻¹ via Acklam; erf via Abramowitz & Stegun 7.1.26 teoria clássica da deteção
Estabilidade da família de Allan (ADEV/MDEV/TDEV/HDEV (ADEV: desvio de Allan; MDEV: desvio de Allan modificado; TDEV: desvio de tempo; HDEV: desvio de Hadamard)) com intervalos de confiança NIST SP (Special Publication) 1065 (Riley); Kasdin, Proc. IEEE (1995)
RAIM (monitorização autónoma da integridade pelo recetor) / integridade (HPL/VPL (HPL: nível de proteção horizontal; VPL: nível de proteção vertical), separação de soluções ARAIM (monitorização autónoma avançada da integridade pelo recetor)) instantâneo e separação de soluções consulte INTEGRITY.md

6. Conjuntos de dados de validação#

Política de inclusão no repositório. Registamos uma cópia literal de cada conjunto de dados de validação cuja licença permita a redistribuição e cuja dimensão caiba com folga no git, para que um clone possa reproduzir a validação offline, sem rede e sem ligações quebradas. Um conjunto de dados tem obtenção condicionada (descarregado por um auxiliar scripts/fetch_*.sh para realdata-cache/, ignorado pelo git, com apenas os pequenos valores de referência derivados registados) apenas quando a sua licença não permite claramente a redistribuição, ou quando é demasiado grande para o git. Cada conjunto condicionado regista abaixo o seu motivo específico; nada é condicionado por conveniência.

Conjunto de dados Utilização Licença Estado no repositório
Vetores de teste SGP4 AIAA 2006-6753 (todos os 666) Validação numérica do SGP4 — pior caso 4,12 mm Vetores de referência publicados (Vallado, AIAA) Incluído no repositório tests/fixtures/sgp4/
ADEV σ_y(τ) de relógio ótico de ⁸⁸Sr (Norcia et al., Science 366:93, 2019) validação do ajuste da estabilidade medida de relógios óticos CC-BY-4.0 (Creative Commons Attribution 4,0; Zenodo 10.5281/zenodo.3382347) Incluído no repositório tests/fixtures/optical_clock_adev/
Mosaico de elevação NASA/USGS (NASA: National Aeronautics and Space Administration; USGS: United States Geological Survey) SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) v3 N36W117 (Vale da Morte, decimado para 6 segundos de arco, 722 KB) validação do leitor .hgt de terrain-DEM (DEM: modelo digital de elevação) em relevo real (Badwater Basin ≈ −86 m) Domínio público (NASA/USGS SRTM v3; via AWS (Amazon Web Services) Open Data elevation-tiles-prod) Incluído no repositório tests/fixtures/terrain/N36W117_sub6.hgt
Exemplos CCSDS 502.0/503.0 Blue Book OEM/TDM (OEM: Orbit Ephemeris Message; TDM: Tracking Data Message) validação da ida-e-volta do analisador CCSDS Exemplos publicados de normas (CCSDS) Incluído no repositório tests/fixtures/ccsds/
Amostras de órbita precisa SP3 (Standard Product 3, o formato de órbita precisa) do IGS (International GNSS Service) + amostras de navegação RINEX (Receiver Independent Exchange Format) ajuste de órbita + validação de integridade Dados abertos do IGS (livres para qualquer uso, com atribuição) Incluído no repositório tests/fixtures/igs/
Instantâneos de TLE (conjunto de elementos de duas linhas) do Celestrak (gps-ops, galileo) cenários de constelações reais Termos do Celestrak (atribuição; TLE de origem governamental dos EUA (US: Estados Unidos) (conjuntos de elementos de duas linhas)) Incluído no repositório tests/fixtures/celestrak/ + scripts/fetch_tles.sh em tempo real
Saídas de referência do scipy / scikit-learn / filterpy validação de núcleos numéricos + estimadores Geradas localmente a partir de bibliotecas BSD/MIT (BSD: licença Berkeley Software Distribution) Incluído no repositório tests/fixtures/scipy/ (+ scripts geradores)
Desvios de referência do Stable32 (escadas decádicas de ADEV/HDEV) paridade do estimador de Allan Valores de resumo derivados (pequenos) Incluído no repositório tests/fixtures/cs5071a/, tests/fixtures/phasedat/
Série de fase bruta de césio 5071A (556 990 pts, 12 MB) ADEV/HDEV sobrepostos num relógio de Cs real Pouco claro — allantools está sob LGPL-3.0 (a GNU Lesser General Public License, uma licença de software) sem concessão explícita de redistribuição de dados; o ficheiro está excluído da distribuição PyPI (Python Package Index) Fetch-gated scripts/fetch_cs5071a.sh; escadas derivadas registadas
PHASE.DAT bruto (série de regressão de 1000 pts) Série de paridade de estimadores do Stable32 Pouco claro — distribuído com o Stable32 comercial (Hamilton Technical Services); o NIST SP 1065 é de domínio público mas não imprime os valores Fetch-gated scripts/fetch_phasedat.sh; escadas derivadas registadas
Captura de jamming/spoofing GNSS do JammerTest 2024 (1,4 GB) calibração de cenários de resiliência/anomalias GPL-3.0-or-later (a GNU General Public License; Zenodo 10.5281/zenodo.15910563) — redistribuição permitida, mas a dimensão excede o limite de 100 MB por ficheiro do GitHub e o copyleft da GPL entra em conflito com a árvore AGPL (Affero General Public License) Obtenção condicionada; referir o DOI (identificador digital de objeto)

O estatuto de licença de cada conjunto de dados de obtenção condicionada foi investigado junto da autoridade de origem; os dois conjuntos de dados de relógios "pouco claros" permanecem condicionados até haver uma concessão explícita de redistribuição (já registamos os valores que estamos licenciados para publicar), e o conjunto JammerTest é condicionado por razões de dimensão/copyleft apesar da sua licença aberta.

7. Domínios mais recentes — de onde vêm os seus parâmetros#

Os tipos acrescentados desde as tabelas acima mantêm a mesma regra. Cada linha nomeia a fonte e o estado na matriz de verificação da capacidade construída sobre ela (VERIFICATION-MATRIX.md tem a linha completa).

Domínio Parâmetros Fonte Estado
Temporização de telecomunicações (telecom-timing) máscaras de sincronização Recomendações do ITU-T (Setor de Normalização das Telecomunicações da União Internacional das Telecomunicações), cada limite com a sua tabela ou cláusula, listadas em TELECOM-TIMING.md MODELLED (transcrição)
Temporização de telecomunicações predefinições de osciladores ocxo, rubidium, caesium, csac quatro folhas de especificações da Microchip, números de documento em TELECOM-TIMING.md MODELLED
Temporização de telecomunicações Estimadores MTIE (erro máximo de intervalo de tempo) e TDEV (desvio de tempo) allantools 2024,06 em tests/fixtures/telecom_timing/ VALIDATED
Sistema solar (solar-system, body-pnt) posições dos planetas a partir dos elementos keplerianos de Standish do JPL (Jet Propulsion Laboratory) verificado face aos vetores de estado JPL Horizons DE441 (Development Ephemeris 441) em tests/fixtures/solar_system/ VALIDATED; Úrano, Neptuno, Plutão e as luas MODELLED
Sistema solar parâmetros gravitacionais, raios e rotação de cada corpo registos de corpos do JPL Horizons e a tabela de parâmetros físicos de satélites do JPL MODELLED (transcrição)
Projeto de constelações (constellation-design) posições nominais GPS, Galileo e GLONASS Galileo Open Service Service Definition Document 1,1; GPS Standard Positioning Service Performance Standard, 5.ª edição VALIDATED
PNT em LEO (órbita terrestre baixa) (leo-signal, leo-pass, leo-pvt) predefinições de sistemas nomeados os valores públicos citados, cada predefinição com a sua fonte MODELLED
Mensagem de navegação em LEO (leo-navmsg) pesos do erro de distância do sinal no espaço Montenbruck, Steigenberger e Hauschild (2018), Advances in Space Research VALIDATED
Mensagem de navegação LEO modelo de efemérides de 22 parâmetros Liu et al. (2025), Remote Sensing 17(16):2894 MODELLED

Cada gráfico que o Kshana renderiza — no playground no navegador, na exportação *.chart.svg da CLI (command-line interface) e no gráfico dentro do relatório imprimível *.report.html (HTML, HyperText Markup Language) — é carimbado, em baixo à direita, com:

Kshana v<version> · scenario <hash> · kshana.dev

O scenario <hash> são os primeiros 12 carateres hexadecimais do hash do cenário da execução: um SHA-256 (SHA: Secure Hash Algorithm) sobre a definição canónica do cenário (semente, limiares, parâmetros dos modelos, janelas GNSS, etc.). É a mesma impressão digital que aparece no resumo de uma linha da execução e no campo scenario_hash do JSON de resultado. (Os tipos cujo documento de resultado não traz scenario_hash, como os relatórios de integridade e lunares, recorrem a um SHA-256 do TOML (Tom's Obvious, Minimal Language) de origem do cenário, para que todos os gráficos tenham sempre uma impressão digital estável.)

Como o hash é determinista e sensível à entrada, uma imagem de gráfico guardada ou colada identifica-se a si própria: regista a versão do motor, o cenário exato que a produziu (para reprodução bit a bit) e a origem — e qualquer parâmetro alterado produz um hash diferente, pelo que um gráfico mal rotulado é detetável.

Como citar e reproduzir#

Cada resultado é reproduzível a partir de scenario + seed + engine version. Cite o motor através de CITATION.cff / do DOI de conceito do Zenodo 10.5281/zenodo.20528627, e cite as fontes dos parâmetros acima para os valores de que uma dada execução depende — viajam nos campos provenance do JSON de resultado, pelo que um resultado publicado é autodocumentado.

Quando um valor é um objetivo espacial em hardware de solo (todos os números de relógios óticos de estrôncio) ou uma demonstração de laboratório de solo (acelerómetro de átomos frios), este documento e a proveniência do resultado dizem-no explicitamente. O Kshana não apresenta valores de laboratório ou de objetivos como desempenho em voo.