leo-signal (вид сценария)

Вид сценария движка v0.40.0, семейство Навигация на низких околоземных орбитах. Носит консультативный характер: результат анализа исследовательского и инженерного инструмента; это не навигационное оборудование с утверждённым типом и не служба обеспечения безопасности жизни. Все обозначения здесь принадлежат движку или матрице верификации; вид относится к уровню MODELLED, если матрица не указывает иное (как заслуживается обозначение: раздел Evidence в README).

Что делает#

Проекты сигналов LEO-PNT: параметризованные сигналы позиционирования, навигации и времени (PNT) на низких околоземных орбитах (LEO) для любой системы, диапазона и структуры. СИГНАЛ — это диапазон (центральная частота, ширина полосы передачи, распределение ITU RNSS/RDSS/MSS/EESS/non-RNSS/other) и компоненты (захват, данные, пилот; любое подмножество), у каждой из которых есть модуляция (BPSK(n) с дробным n, BOC(m,n), MBOC(6 1,p) или плоская OFDM-подобная полоса), доля мощности, необязательные смещения поднесущих FDMA, длина кода и скорость данных. Сигналы берутся из встроенных общедоступных файлов пресетов (xona-pulsar, iridium-stl, starlink-soo, centispace, generic-c-band, generic-bands; каждый с URL источника, а каждое неопубликованное значение помечено как «REPRESENTATIVE») или записываются во встроенном виде. ПО КАЖДОМУ СИГНАЛУ: ограниченная полосой спектральная плотность мощности и доля мощности каждой компоненты, которую пропускает полоса передачи (замкнутая форма BPSK рядом с численным значением), среднеквадратичная (Gabor) ширина полосы, тепловой шумовой джиттер кодового слежения контура слежения за задержкой в зависимости от C/N0 и разноса раннего и позднего по ограниченной полосой когерентной (или некогерентной) формуле раннего-позднего Betz & Kolodziejski 2009 с её учебниковой формой для неограниченной полосы и её границей Gabor при исчезающем разносе, точность определения дальности в метрах, пространство поиска при захвате (бины Доплера из максимального Доплера орбиты плюс члены генератора и пользователя, умноженные на кодовые бины), вероятность обнаружения квадратичным детектором и среднее время захвата последовательного и кодово-параллельного, коэффициент спектрального разделения сигнала с GPS L1 C/A, Galileo E1, GPS L5, Galileo E5a, E5b и E5 AltBOC и каждого из них с сигналом при деградации C/N0, а также CW, широкополосный и согласованный J/S, который выдерживает отслеживаемая компонента, по собственному аппарату SSC вида spectrum. СРАВНЕНИЕ ДИАПАЗОНОВ: ионосферная задержка первого порядка (40,3 TEC/f^2), потери в свободном пространстве, точность определения дальности при равном C/N0 и при равной EIRP и устойчивость к помехе-подавителю. Необязательные ПРОВЕРКИ ФОРМЫ сопоставляют спектр проекта с описанным измерением (согласованность MODELLED). VALIDATED: замкнутые формы мощности BPSK в полосе (90,3 % в главном лепестке) и ширины полосы Gabor, ограниченный полосой джиттер, сводящийся к учебниковой когерентной форме раннего-позднего и к своей границе Gabor, коэффициент спектрального разделения BPSK со смещением относительно его замкнутой формы по Парсевалю, единичная площадь спектра AltBOC и максимальный Доплер LEO относительно опубликованных значений Xona Pulsar (32-34 kHz) и Iridium (36 kHz). MODELLED: каждый проект, распределение мощности, уровни C/N0 и подавителя; спектры EFQPSK, CSK и OFDM приближены.

Один прогон scenarios/leo-band-trade.toml кратко выглядит так: сценарий leo-signal | 5 сигналов | уровень шумов -202.0 dBW/Hz | наиболее точная дальнометрия generic-c-wide 0,022 m при 45,0 dB-Hz

Входные параметры#

Из схемы (kshana kinds --json):

• Обязательные поля: нет
• Необязательные поля: presets, signals, receiver, acquisition, compatibility, trade, shape_checks, psd_points

Пример scenarios/leo-band-trade.toml задаёт, среди прочего:

Запустите#

kshana scenarios/leo-band-trade.toml

3 входящих в поставку сценария используют этот вид; остальные находятся в scenarios/.

Что он даёт#

Скалярные результаты этого прогона с единицами, которые указывает движок:

Обозначение результата (от движка): MODELLED: параметризованные проекты сигналов позиционирования, навигации и времени (PNT) на низких околоземных орбитах (LEO), ограниченные полосой передачи. Замкнутые формы, лежащие в основе, относятся к уровню VALIDATED (мощность BPSK в полосе и ширина полосы Gabor, ограниченный полосой джиттер кодового слежения раннего-позднего, сводящийся к учебниковому

Доказательства#

MODELLED 2 · VALIDATED 2: строки матрицы верификации, в которых назван этот вид.

• VALIDATED navsignal: интегральный синус (sine_integral), доля мощности BPSK-R внутри двусторонней полосы в замкнутой форме (bpsk_power_in_band_closed_form), ограниченная полосой ширина полосы Gabor BPSK в замкнутой форме (bpsk_gabor_bandwidth_closed_form_hz
• VALIDATED leo_signal::max_doppler_hz: наибольший Доплер спутника на пролёте над головой при маске возвышения для круговой орбиты, v R_E cos(el) / (R_E + h) умножить на f / c, из собственных несущей и высоты орбиты каждого пресета; вид leo-signal добавляет o
• MODELLED Вид leo-signal: параметризованные проекты сигналов (диапазон, ширина полосы передачи, распределение ITU; компоненты захвата, данных и пилота с BPSK(n), BOC(m,n), MBOC или плоскими спектрами, доли мощности, поднесущие FDMA, длины кодов и скорости данных Тесты: leo_signal_reference.rs.
• MODELLED Вид spectrum, расширенный за пределы L-диапазона: диапазоны, заданные как пресет проекта сигнала (рисуется со всеми компонентами, ограничен полосой передачи, C/N0 и J/S отнесены к отслеживаемой компоненте) или как пользовательская несущая и модуляция Тесты: leo_signal_reference.rs.

Строки, которые задействовал сам прогон, с оракулом, который указывает им матрица (публичные источники названы там):

• MODELLED Детерминированные, хешируемые по сценарию, SBOM и кроссплатформенные эталонные проверки (golden). Оракул (ExternalDataset): соответствие SBOM официальной схеме JSON CycloneDX 1,5 (плюс допустимые идентификаторы SPDX) — внешний опубликованный стандарт, ноль ошибок валидации на всём графе зависимостей; часть о детерминизме FoM и побайтной воспроизводимости остаётся закреплённой проверкой внутренней согласованности, поэтому строка остаётся MODELLED
• VALIDATED navsignal: интегральный синус (sine_integral), доля мощности BPSK-R внутри двусторонней полосы в замкнутой форме (bpsk_power_in_band_closed_form), ограниченная полосой. Оракул (ExternalDataset): внешне зафиксировано: 90,3 процента мощности главного лепестка, когерентный джиттер раннего-позднего при заданной рабочей точке, табличные значения интегрального синуса и коэффициент спектрального разделения BPSK с самим собой 2/(3 R_c) при нулевом смещении. Только внутренние перекрёстные проверки, не внешняя валидация: замкнутая форма ограниченной полосой гауссовой (Gabor) ширины полосы BPSK и её асимптота, а также коэффициент спектрального разделения BPSK со смещением при ненулевых смещениях, оба
• VALIDATED leo_signal::max_doppler_hz: наибольший Доплер спутника на пролёте над головой при маске возвышения для круговой орбиты, v R_E cos(el) / (R_E + h) умножить на f / c,. Оракул (ExternalDataset): опубликованные значения: максимальный Доплер Xona Pulsar X1 от 32 до 34 kHz (Leclère, Marathe & Reid, ION GNSS+ 2025, https://arxiv.org/abs/2509.19551); Доплер Iridium до +/-36 kHz (Resilient Navigation and Timing Foundation, Recent PNT Improvements and Test Results Based on Low Earth Orbit Satellites). Вращение Земли не учитывается, что смещает значение примерно до 2,3 kHz; оба опубликованных значения достигаются и без него.
• MODELLED Вид leo-signal: параметризованные проекты сигналов (диапазон, ширина полосы передачи, распределение ITU; компоненты захвата, данных и пилота с BPSK(n), BOC(m,n), MB. Оракул (InternalConsistency): валидированные замкнутые формы двух строк выше, тождество ложной тревоги для квадратичного детектора P_d(snr = 0) = P_fa и среднее время захвата по Холмсу, а также сведение к собственной цепочке SSC вида spectrum (тот же код Jammer::ssc). Сами проекты — входные данные: пресеты с пометкой «REPRESENTATIVE» или «WORKSHOP» не являются опубликованными спецификациями, спектры enhanced Feher QPSK, кодовой манипуляции сдвигом и OFDM приближены, а форма

Ограничения#

Что отчёт самого прогона называет не смоделированным или не проверенным:

• точные спектры enhanced Feher QPSK, кодовой манипуляции сдвигом и OFDM: вместо них используется огибающая BPSK с прямоугольным чипом или плоская полоса, как указано в каждом пресете (результат not_modelled[0])
• линейчатая структура кодов расширения и взаимная корреляция между кодами при множественном доступе (результат not_modelled[1])
• передающие и приёмные фильтры за пределами идеальной «кирпичной стены» на ширине полосы передачи: без внеполосного излучения, без групповой задержки фильтра (результат not_modelled[2])
• многолучевость, квантование в приёмнике и автоматическая регулировка усиления (результат not_modelled[3])
• вращение Земли в границе Доплера (до примерно 0,46 km/s скорости изменения дальности на экваторе) (результат not_modelled[4])
• ионосферная задержка выше первого порядка и разделение электронного содержания выше и ниже спутника LEO: наклонный TEC является входной величиной (результат not_modelled[5])
• потери в атмосфере, в дожде и поляризационные потери: сравнивается только потеря в свободном пространстве (дождь важен в C-диапазоне) (результат not_modelled[6])
• захват сверх одного интервала накопления со штрафом за ложную тревогу: без логики многоинтервальной проверки, равномерное априорное распределение кодовой фазы, наихудший случай попадания на границу ячеек (результат not_modelled[7])

См. также#

• Страница семейства: Навигация на низких околоземных орбитах
• Все виды: KINDS.md
• Тематическая страница: LEO-PNT.md
• Страница темы: LEO-PASS.md