Глосарій

Означення термінів, що вживаються в Kshana, простою мовою. Кожне гасло починається з однорядкового «простими словами», а далі додає точне значення там, де це допомагає. Скорочення, не визначені в розділі, містяться в таблиці від A до Z ближче до кінця, Кожне інше скорочення, від A до Z.

Навігація та час#

PNT — позиціонування, навігація та час. Знати, де ви перебуваєте, куди рухаєтеся і котра година — точно. Сучасний PNT здебільшого надходить із супутникових сигналів (ГНСС/GNSS, глобальні навігаційні супутникові системи, визначені далі); Kshana вивчає, що відбувається з часом і позицією, коли ці сигнали втрачено.

ГНСС (GNSS) — глобальна навігаційна супутникова система. Орбітальні угруповання супутників, що забезпечують PNT: GPS (Global Positioning System, США (Сполучені Штати Америки)), Galileo (ЄС), GLONASS (глобальна навігаційна супутникова система Росії), BeiDou (Китай). Приймач, що бачить ≥ 4 супутників, може обчислити повну 3D-позицію та фіксацію часу.

Відсутність / відмова / деградація / глушіння ГНСС (GNSS). Коли супутникові сигнали недоступні (заблоковані, заглушені чи поза видимістю). Під час відсутності сигналу система має «вибігати» на власних бортових датчиках. Уся мета Kshana — виміряти, наскільки добре вона це робить.

Holdover (утримання часу). Простими словами: як довго годинник може самостійно тримати точний час після втрати ГНСС (GNSS). Кращий годинник тримає довше, перш ніж його похибка перевищить допустиму межу.

Зчислення шляху. Простими словами: оцінювання, де ви перебуваєте, додаванням виміряного руху без жодного зовнішнього опорного сигналу. Похибки накопичуються, тож кращий інерційний датчик дрейфує повільніше.

Специфікація / поріг. Максимальна похибка, яка допускається, перш ніж розв'язок вважатиметься «поза специфікацією» — наприклад, «синхронізація часу має залишатися в межах 20 нс» або «позиція в межах 100 м».

Датчики, які порівнює Kshana#

Годинник (атомний годинник). Пристрій, що тримає час, рахуючи природні коливання атома. Тут два приклади:

• CSAC — мікросхемний атомний годинник. Малий, розгорнутий, комерційний годинник («класичний» еталон). Добрий, але помітно дрейфує під час тривалої відсутності сигналу.
• Оптичний решітчастий годинник (наприклад, стронцієвий). Значно стабільніший «квантовий» годинник; найвищий рівень у лабораторіях, ще не літав у космосі.

Акселерометр. Вимірює прискорення (зміну руху). Інтегрований двічі, він дає позицію — тож будь-яка похибка швидко зростає. Холодноатомний акселерометр — квантова версія з набагато кращою довготривалою стабільністю; навігаційного класу — класична.

Гіроскоп. Вимірює обертання. Мала похибка обертання нахиляє платформу, що спрямовує силу тяжіння в горизонтальний напрямок і спотворює оцінку позиції.

IMU — інерційний вимірювальний блок. Сам пакет акселерометрів і гіроскопів: по три осі кожного, що повідомляє питому силу та кутову швидкість. Він вимірює рух; сам по собі він не знає, де перебуває.

INS — інерційна навігаційна система. IMU плюс «механізація», що інтегрує його вихід в орієнтацію, швидкість і позицію. INS — це те, що зчислює шлях через відсутність ГНСС (GNSS), а її точність задається процесами похибок IMU, переліченими нижче.

Передавання часу. Надсилання точного сигналу часу між двома місцями (наприклад, від супутника до супутника). Оптичні лінії набагато точніші за РЧ (радіочастотні) лінії.

Як моделюються похибки (шум годинника)#

Похибка годинника складається зі стандартних «типів шуму», кожен із відомою сигнатурою:

Білий FM (біла частотна модуляція). Простими словами: швидке випадкове тремтіння частоти годинника. Усереднення з часом його зменшує. Параметр q_wf.

FM випадкового блукання. Простими словами: частота годинника повільно блукає. Це домінує за тривалої відсутності сигналу. Параметр q_rw.

Флікер FM (шум 1/f). Простими словами: уперта нижня межа шуму, нижче якої годинник ніколи не усереднюється. Вона плоска за всіх часів усереднення. Параметр flicker_floor.

Старіння / дрейф. Повільна, передбачувана зміна частоти з часом; оскільки вона передбачувана, оцінювач Kshana її усуває. Параметр drift.

VRW — випадкове блукання швидкості. Аналог білого шуму для акселерометра: випадкові поштовхи швидкості, що накопичуються в похибку позиції. Параметр q_va.

ARW — випадкове блукання кута. Аналог для гіроскопа: випадкові поштовхи орієнтації. Параметр q_arw.

Як вимірюється стабільність#

Девіація Аллана (σ_y(τ)). Простими словами: стандартний спосіб вказати, наскільки стабільний годинник за заданого часу усереднення τ. Паспорт годинника наводить, наприклад, σ_y(1 s) = 3×10⁻¹⁰. Kshana перевіряє свою модель годинника, обчислюючи девіацію Аллана власного виходу й звіряючи її з опублікованим числом. (Джерело: Riley, NIST SP 1065 — Special Publication 1065 Національного інституту стандартів і технологій.)

PSD — спектральна густина потужності. Як потужність шуму розподілена за частотами; формальний спосіб задати білий / випадкового блукання / флікер-шум.

Показники якості (як оцінюється прогін)#

Шість операційних показників якості PNT, які повідомляє Kshana (див. таблицю «Output» у README):

FoM — показник якості. Одне число, що оцінює один аспект прогону, повідомлене з одиницею виміру та позначкою, чи його незалежно перевірено за зовнішнім еталоном, чи обчислено за моделлю. Шість нижче — операційні FoM Kshana.

• Продуктивність позиціонування / синхронізації часу — розмір похибки, як RMS (середньоквадратичне, квадратичне середнє) і як 95-й перцентиль.
• Автономність — тривалість holdover (як довго вона залишається в межах специфікації без ГНСС (GNSS)).
• Стійкість — як швидко зростає похибка після втрати ГНСС (GNSS).
• Доступність — частка прогону, що має розв'язок у межах специфікації.
• Цілісність — чи можна довіряти власній оцінці похибки системи? Kshana повідомляє частку відліків відсутності сигналу, чия справжня похибка залишається всередині захисної межі фільтра.
• Безпека — стійкість до спуфінгу: оцінка виявлюваності спуфінгу на основі стабільності годинника (від v0.3.0), змістовна лише тоді, коли налаштовано сценарій атаки спуфінгом. Це не цілісність авіаційного класу: вона не обчислює горизонтального чи вертикального рівня захисту (HPL/VPL) і не запускає автономного моніторингу цілісності приймача (RAIM), ні базового, ні розширеного. Вони походять від окремих видів сценаріїв цілісності та ARAIM (розширений RAIM) і визначені нижче в розділі «Цілісність і доповнення». Чутливо до експортного контролю.

Терміни, що вживаються поряд із показниками якості:

Спуфінг. Простими словами: фальшивий супутниковий сигнал, що бреше про позицію чи час. Спуфер подає приймачу правдоподібну, але хибну відповідь, що гірше за глушіння, бо приймач може цього не помітити.

1-DOF — один ступінь свободи. Одна вісь. Похибка позиції в пакеті сценаріїв Kshana одновісна; для повної 3-D відповіді потрібна триосьова модель.

Ансамбль Монте-Карло. Запуск того самого сценарію багато разів із різними випадковими зернами та повідомлення розкиду результатів замість одного прогону.

CI — довірчий інтервал. Діапазон, у який очікується потрапляння статистики із заданою ймовірністю (наприклад, 95 %). У таблицях і значках README «CI» частіше означає безперервну інтеграцію — автоматичний запуск збірки й тестів за кожної зміни; який зміст, визначає контекст.

Межа k-сигма. Межа, задана на k стандартних відхилень власної невизначеності фільтра; показник якості цілісності рахує, як часто справжня похибка залишається всередині неї.

CEP / 2DRMS — коло рівної ймовірності / подвоєне середньоквадратичне відстані. Два стандартні способи вказати 2-D горизонтальну точність: CEP — радіус, що містить 50 % фіксацій; 2DRMS — подвоєна середньоквадратична горизонтальна похибка. Бібліотека може обчислити обидва за коваріацією позиції (src/fom.rs), але жоден вид сценарію їх ще не повідомляє.

Як читати результат: терміни у виході#

Це назви, які трапляються у файлі результату чи підсумку майданчика, спершу простими словами.

Holdover (holdover_s). Простими словами: скільки секунд система залишалася в межах своєї межі похибки після втрати ГНСС (GNSS). Kshana повідомляє найкоротший такий вибіг серед усіх випадків відсутності сигналу в прогоні, виміряний на часовій сітці прогону, тож це нижня межа на роздільності кроку часу. Holdover, що дорівнює тривалості відсутності сигналу, означає, що межу ніколи не перетнуто.

p95 (timing_p95_ns). Простими словами: у 95 % часу похибка синхронізації була такою малою або меншою. Це 95-й перцентиль похибки за час відсутності сигналу. Дуже мале значення в короткому підсумку може відображатися як 0.0; файл JSON (JavaScript Object Notation) результату містить число з повною точністю.

Цілісність (integrity). Простими словами: як часто власна оцінка похибки системи була чесною. Це частка відліків відсутності сигналу, чия справжня похибка залишилася всередині межі k-сигма фільтра (визначеної нижче). Значення, близьке до 1, означає, що оцінювач не применшив свою похибку. Це не авіаційний рівень захисту; див. «Цілісність і доповнення» нижче та INTEGRITY.md.

Оцінка безпеки (security). Простими словами: наскільки ймовірно, що атаку спуфінгом буде виявлено. Це ймовірність того, що налаштовану атаку виявлено — одиниця мінус ймовірність пропущеного виявлення P_md — виведена зі стабільності годинника. Вона щось означає лише тоді, коли сценарій налаштовує атаку спуфінгом. Якщо атаку не налаштовано, однорядковий підсумок друкує security n/a (no attack), а результат позначає показник як applicable: false у своєму блоці figure_tiers; значення залишається в документі й означає «не застосовується», а не «нульова безпека».

PDOP — геометричний чинник DOP позиції (погіршення точності) (ключі на кшталт pdop_min). Простими словами: наскільки геометрія супутників збільшує похибку вимірювання дальності до похибки позиції. Похибка позиції приблизно дорівнює PDOP, помноженому на похибку дальності, тож менше — краще. Див. DOP у розділі «Оцінювання та геометрія».

sigma_y (σ_y(τ), девіація Аллана). Простими словами: наскільки коливається частота годинника, усереднена за час τ. Рядок паспорта на кшталт sigma_y(1 s) = 3e-10 означає, що частота, усереднена за одну секунду, змінюється приблизно на 3 частини в 10¹⁰. Менше — стабільніший годинник. Див. «Як вимірюється стабільність» вище.

q_wf — інтенсивність білого частотного шуму. Простими словами: сила швидкого випадкового тремтіння частоти годинника. Це коефіцієнт у σ_y²(τ) = q_wf / τ для білого частотного шуму, тож сценарій задає q_wf = sigma_y(1 s)² з односекундної девіації Аллана з паспорта. Його супутники — q_rw (частотний шум випадкового блукання) і drift (старіння); див. «Як моделюються похибки» вище.

Терміни телекомунікаційної синхронізації часу#

Телекомунікаційні мережі розподіляють час пакетними мережами (Precision Time Protocol) від опорного годинника, що живиться від ГНСС (GNSS), а Сектор стандартизації електрозв'язку Міжнародного союзу електрозв'язку (ITU-T) встановлює межі похибки часу, яку може додати кожен годинник. Ці терміни трапляються у виді telecom-timing; див. TELECOM-TIMING.md.

TE — похибка часу. Простими словами: наскільки час годинника відрізняється від опорного часу в один момент. Додатна чи від'ємна, зазвичай у наносекундах.

max|TE| — максимальна абсолютна похибка часу. Простими словами: найгірша похибка часу за вимірювання, без урахування знака. Це головна межа, яку задає більшість масок.

cTE — стала похибка часу. Простими словами: сталий складник зсуву похибки часу — середня похибка, що не змінюється протягом вимірювання.

dTE — динамічна похибка часу. Простими словами: коливний складник похибки часу — те, що залишається після усунення сталого зсуву. Оцінюється за MTIE і TDEV.

MTIE — максимальна похибка інтервалу часу. Простими словами: найбільший розмах похибки часу в будь-якому вікні заданої довжини. Для кожної довжини вікна воно ковзає вздовж запису й бере найбільшу зміну від піка до піка; маска задає найбільше допустиме значення для кожної довжини вікна.

TDEV — девіація часу. Простими словами: типове (середньоквадратичне) блукання похибки часу за заданого часу усереднення, після усереднення короткочасного тремтіння. Це споріднена в часовій області до девіації Аллана величина, яку, як і MTIE, перевіряють за маскою.

PRTC — первинний еталонний годинник часу. Годинник на вершині ланцюга телекомунікаційної синхронізації, зазвичай керований ГНСС (GNSS). Межі його характеристик містяться в Рекомендації ITU-T G.8272.

ePRTC — покращений первинний еталонний годинник часу. PRTC із жорсткішою межею похибки часу, що спирається на високостабільний локальний атомний годинник, щоб тримати час під час тривалої втрати ГНСС (GNSS). Рекомендація ITU-T G.8272.1.

T-BC — телекомунікаційний граничний годинник. Мережевий годинник, що приймає час зверху й передає його далі вниз, додаючи трохи власної похибки часу. Рекомендація ITU-T G.8273.2.

T-TSC — телекомунікаційний підлеглий годинник часу. Годинник у кінці ланцюга, що приймає час і передає його обладнанню, якому він потрібен (наприклад, радіобазовій станції). Також охоплений Рекомендацією ITU-T G.8273.2.

OCXO — кварцовий генератор із термостатом. Кварцовий генератор, який підтримують за сталої температури всередині невеликої печі, що робить його набагато стабільнішим за звичайний кварцовий генератор. Поширений годинник holdover у мережевому обладнанні; він помітно старіє (дрейфує) протягом днів.

CSAC — мікросхемний атомний годинник. Дуже малий атомний годинник (див. «Датчики, які порівнює Kshana» вище). Стабільніший за OCXO під час тривалого holdover, але за вищої вартості й споживання.

Рівні доказів: VALIDATED, MODELLED, PARTNER#

Кожна можливість у матриці верифікації з машинною перевіркою (VERIFICATION-MATRIX.md) має один із трьох рівнів.

VALIDATED. Простими словами: перевірено за чужою відповіддю. Вихід можливості порівняно з незалежним зовнішнім оракулом — реальними виміряними даними, незалежною бібліотекою, написаною кимось іншим, або опублікованими еталонними значеннями — і він збігся в межах заданого допуску. Перевірка безперервної інтеграції відхиляє рядок VALIDATED, що не називає зовнішнього оракула.

MODELLED. Простими словами: побудовано на ґрунтовній фізиці й перевірено на внутрішню узгодженість, але ще не порівняно із зовнішньою відповіддю. Показники змістовні для порівняння та проєктних компромісів; вони не є доказом того, що реальний пристрій працюватиме так само. MODELLED-RATIONALE.md пояснює, чому кожен такий рядок обчислено за моделлю.

PARTNER. Простими словами: ця частина належить апаратному партнеру чи партнеру із забезпечення якості продукту, і Kshana нічого про неї не стверджує. Рядок існує, щоб прогалина була видимою, а не замовчуваною.

Терміни спектра та завад#

Ці терміни трапляються у виді spectrum; див. SPECTRUM.md.

• BPSK(n) — двійкова фазова маніпуляція за n × 1,023 Мчіп/с. Модуляція прямокутним чипом GPS L1 грубого/пошукового коду (C/A) і L2 цивільного (L2C) (n = 1) та GPS L5 і Galileo E5a (n = 10). Її спектр — sinc² з нулями через кожні n × 1,023 МГц.
• BOC(m, n) — двійкова зміщена несівна. Розширювальний код за n × 1,023 Мчіп/с, помножений на меандрову піднесучу за m × 1,023 МГц, що розщеплює спектр на дві пелюстки по обидва боки від несівної.
• MBOC(6,1,1/11) — мультиплексована двійкова зміщена несівна. Спектральна густина потужності 10/11 × BOC(1 1) + 1/11 × BOC(6 1), узгоджена для відкритої служби Galileo E1 і GPS L1C; Galileo передає її як складену BOC (CBOC).
• CW — неперервна хвиля. Немодульована несівна: один тон.
• J/S — відношення потужності глушника до потужності сигналу. Потужність прийнятого сигналу глушника, поділена на потужність прийнятого сигналу, у децибелах.
• SSC — коефіцієнт спектрального розділення. κ = ∫ G_s(f) G_j(f) df по смузі приймача: яка частка спектра завади одиничної потужності припадає туди, де лежить спектр сигналу. Ефективна спектральна густина відношення несівної до шуму дорівнює [1/(C/N₀) + (J/S)·κ]⁻¹.
• Шум-фактор. Наскільки приймач додає до теплового шуму, як відношення F у децибелах; шумова температура системи дорівнює T_ant + 290 K × (F − 1).
• Водоспад. Часо-частотне зображення спектра: частота по горизонталі, час донизу, колір відповідає потужності.
• Оцінка Велча. Спектральна густина потужності, оцінена усередненням віконних періодограм, що перекриваються (Welch 1967).
• SigMF — Signal Metadata Format. Відкритий формат запису: файл JSON .sigmf-meta, що описує сирий файл .sigmf-data з відліками (тут комплексні cf32_le, ci16_le або ci8).
• IQ — синфазна та квадратурна складові. Дві складові комплексного відліку в базовій смузі.

Терміни сигналів LEO-PNT#

Ці терміни трапляються в різновиді leo-signal та в багатосмугових сценаріях spectrum; див. LEO-SIGNAL.md.

• LEO-PNT — позиціонування, навігація та час із низької навколоземної орбіти. Навігаційні сигнали, які транслюють супутники на висоті від кількох сотень до приблизно 1200 км: сильніші й швидші за ГНСС (GNSS) із середньої навколоземної орбіти.
• RNSS, RDSS, MSS, EESS — радіонавігаційна супутникова служба, радіовизначальна супутникова служба, рухома супутникова служба, супутникова служба дослідження Землі. Розподіли служб МСЕ (Міжнародного союзу електрозв'язку), у яких може міститися смуга.
• Пілотний, інформаційний і захоплювальний компоненти. Частини одного сигналу: пілотний компонент без даних для вимірювання дальності, інформаційний компонент, що несе навігаційне повідомлення, і короткий низькошвидкісний захоплювальний компонент, який легко знайти.
• FDMA — множинний доступ із частотним поділом. Компоненти або супутники, розділені несівною частотою, а не кодом.
• Смуга Габора (СКЗ). β = √(∫ f² G df / ∫ G df) у смузі приймача: розподіл потужності сигналу за частотою, який визначає, наскільки точно за ним можна вимірювати дальність.
• DLL — слідкувальна петля за затримкою. Петля стеження за кодом; інтервал між випереджувальним і запізнювальним корелятором та шумова смуга визначають дрижання вимірюваної дальності через тепловий шум.
• EFQPSK — вдосконалена квадратурна фазова маніпуляція Фехера. Модуляція зі сталою обвідною (Xona Pulsar); тут наближена спектром прямокутного чипа.
• OFDM — ортогональне частотне мультиплексування. Багатонесівна форма сигналу (низхідна лінія Starlink); тут зображена як плоска смуга.
• TEC — повний електронний вміст. Кількість електронів на квадратний метр уздовж траси; 1 TECU = 10¹⁶ ел/м². Затримка в іоносфері першого порядку становить 40,3·TEC/f² метра.
• EIRP — еквівалентна ізотропно випромінювана потужність. Потужність передавача, помножена на коефіцієнт підсилення антени в напрямку приймача.

Цілісність і доповнення#

Цілісність — це питання довіри: не «наскільки велика моя похибка?», а «чи можу я її обмежити і чи мене попередять, коли межу буде порушено?». Ось авіаційні терміни для цього.

RAIM — автономний контроль цілісності приймачем. Простими словами: приймач звіряє супутники між собою. Якщо супутників більше за чотири, потрібні для визначення місця, залишки (нев'язки) мають бути малими; велика нев'язка означає, що один супутник бреше, і приймач може сказати про це без допомоги з боку землі. Реалізовано в src/raim.rs.

ARAIM — вдосконалений автономний контроль цілісності приймачем. Сучасна дводіапазонна форма RAIM для кількох орбітальних угруповань. Вона отримує повідомлення підтримки цілісності з припущеною похибкою та ймовірністю несправності кожного супутника і повертає рівні захисту замість прапорця «пройдено/не пройдено». Повний виклад з усіма припущеннями — у ARAIM_REFERENCE.md.

SISRE — похибка дальності в просторі сигналу. Простими словами: наскільки розрив між транслюваною орбітою та годинником супутника спотворює дальність, яку вимірює типовий користувач. Похибку орбіти розкладають на радіальну, трасову та поперечну складові, зважують за тим, наскільки кожна проявляється вздовж середньої лінії візування, а потім поєднують із похибкою годинника (Montenbruck et al. 2018). Для супутника низької навколоземної орбіти трасова й поперечна складові важать набагато більше, ніж для GPS, бо користувачі бачать його далеко від надира. Використовується типом leo-navmsg.

RAC — радіальна, трасова, поперечна. Три напрямки, на які розкладається похибка орбіти: від центра Землі, уздовж напрямку польоту та перпендикулярно до площини орбіти. Модель kepler-rac типу leo-navmsg додає в кожному з них поліном поправки.

SVID — ідентифікатор космічного апарата. Номер, яким навігаційне повідомлення називає супутник, що його надіслав.

IOD — випуск даних. Лічильник, що змінюється щоразу, коли змінюється вміст навігаційного повідомлення супутника, щоб приймач відрізняв нове повідомлення від повторення. (Не плутати з демонстрацією на орбіті, також скорочено IOD, як-от Celeste IOD від ESA.)

TOW — час тижня. Секунди від початку поточного тижня ГНСС (неділя 00:00).

CRC-24Q — 24-бітна циклічна перевірка надмірності (поліном Qualcomm). Перевірка виявлення помилок, яку містять повідомлення RTCM 10403 і Galileo: 24-бітний залишок від ділення бітів повідомлення на поліном 0x1864CFB. Приймач перераховує її та відкидає повідомлення, що не збігається.

URE — похибка дальності користувача. Простими словами: наскільки неправильною робить кожну дальність до супутника його власна транслювана орбіта та годинник. Також називається похибкою в просторі сигналу (SISE); це бюджет похибок окремого супутника, який подається в ARAIM та RAIM (sigma_ure_m у src/raim.rs).

MHSS — розділення розв'язків за множиною гіпотез. Метод, який використовує ARAIM. Для кожного способу, яким орбітальне угруповання може мати несправність, він формує розв'язок без підозрюваних супутників і обмежує, наскільки далеко цей частковий розв'язок може відстояти від розв'язку за всіма супутниками в полі зору.

HPL / VPL — горизонтальний / вертикальний рівень захисту. Простими словами: радіус, у межах якого система обіцяє справжню похибку за заданого ризику цілісності. Це межа, яку обчислює алгоритм, а не виміряна похибка. Прогін вважається доступним, коли рівень захисту залишається нижчим за допустиму межу тривоги для операції (VAL — вертикальна межа тривоги; HAL — горизонтальна).

SBAS — супутникова система функціонального доповнення. Наземна мережа, що спостерігає за ГНСС, обчислює поправки та межі цілісності й транслює їх із геостаціонарних супутників. WAAS — система широкозонного доповнення — американська; EGNOS (Європейська геостаціонарна навігаційна оверлейна служба) — європейський еквівалент. Kshana обчислює рівні захисту у формі зваженого методу найменших квадратів за DO-229E (DO-229E — мінімальний стандарт експлуатаційних характеристик RTCA для приймачів SBAS; RTCA раніше розшифровувалася як Радіотехнічна комісія з аеронавтики) (src/sbas.rs).

Оцінювання та геометрія#

Оцінювач. Алгоритм, що передбачає справжнє положення/час під час перерви за моделлю датчика. У Kshana є аналітичний предиктор holdover і фільтр Калмана.

Фільтр Калмана. Простими словами: алгоритм, що відстежує величину й водночас відстежує, наскільки вона невизначена. Kshana використовує його межу невизначеності для обчислення цілісності.

EKF — розширений фільтр Калмана. Фільтр Калмана для нелінійної задачі: на кожному кроці він лінеаризує модель навколо поточної оцінки. Стандартний вибір для поєднання ГНСС з ІНС.

UKF — фільтр Калмана без запаху (unscented). Те саме завдання без лінеаризації: він пропускає невеликий набір детерміновано вибраних точок через справжню нелінійну модель і відновлює середнє та коваріацію за тим, де вони опиняються. Поводиться краще, коли нелінійність сильна, тому визначення орбіти використовує його.

DOP — геометричний чинник погіршення точності. Простими словами: наскільки геометрія супутників підсилює похибку вимірювання дальності до похибки положення або часу. Похибка положення ≈ PDOP × похибка дальності, тож мале число означає добру геометрію. Родина: GDOP (геометричний — положення й час разом), PDOP (положення), HDOP (горизонтальний), VDOP (вертикальний), TDOP (часовий).

Орбітальне угруповання Волкера. Стандартний спосіб описати орбітальне угруповання за кількістю орбітальних площин і супутників на площину (GPS — це приблизно оболонка Волкера 24/6).

Маска висоти. Мінімальний кут над місцевим горизонтом, за якого супутник уважається придатним до використання; надто низькі сигнали виключаються.

Затемнення (оккультація). Коли Земля фізично перекриває лінію візування до супутника.

Обрій (маска обрію). Простими словами: контур будівель, кранів або пагорбів на тлі неба, заданий як висота для кожного азимута. Супутник уважається в полі зору, лише коли він вище за max(elevation mask, skyline) у своєму азимуті, а супутник вище за маску, але за обрієм, «замаскований обрієм». Kshana будує його з таблиці, міського каньйону, секторів і рельєфу (їхній поточковий максимум) або із закладеного REPRESENTATIVE шаблону; лише пряма видимість, без відбиття чи дифракції (SKYLINE.md).

Геометрія неба. Які супутники бачить місце за певного обрію і що це робить із розв'язком: чинники DOP, коваріація східної, північної та вертикальної складових розв'язку методом найменших квадратів і його еліпс похибок, горизонтальна область, що містить задану частку визначень (95 % за замовчуванням) для незалежних однакових гауссових похибок дальності. MODELLED геометрія за заданою моделлю похибок, а не справжня похибка приймача (SKYLINE.md).

CTI — складена цілісність часу. Рівні захисту для часу, а не положення, що обчислюються під час передачі між різними джерелами часу — наприклад, від годинника, перевіреного за супутниками (з доступним RAIM), до вільного годинника в режимі holdover, — тож межа залишається чинною протягом переходу (src/integrity/mod.rs).

TIB — еталонний тест цілісності часу. Мірило для чужих моніторів часу: він вводить набір несправностей і перевіряє, чи заявлений рівень захисту монітора справді обмежував його похибку. Він не висуває власного твердження про точність, тож не може його завищити (src/benchmark/mod.rs).

Орбіти та цисмісячний простір#

CR3BP — коло-обмежена задача трьох тіл. Система Земля–Місяць, розглянута як два тіла на колових орбітах навколо спільного центра мас, плюс космічний апарат надто легкий, щоб впливати на них. Поблизу Місяця кеплерівський еліпс двох тіл — просто хибна форма; CR3BP — найдешевша динаміка, яка правильна (src/cr3bp.rs).

NRHO — майже прямолінійна гало-орбіта. Періодична орбіта CR3BP, що проходить близько над одним полюсом Місяця й далеко над другим, тож вона майже пряма лінія, якщо дивитися вздовж — звідси «майже прямолінійна». Це орбіта, обрана для місячної станції Gateway, і вона зберігає майже безперервну пряму видимість із Землею.

DRO — далека ретроградна орбіта. Ще одна родина CR3BP: велика стабільна орбіта, що обертається навколо Місяця у зворотному напрямку, якщо дивитися в системі, що обертається.

EOP — параметри орієнтації Землі. Виміряне, трохи нерегулярне хитання й обертання Землі (рух полюса, UT1 (всесвітній час 1, час обертання Землі)−UTC — час обертання Землі мінус всесвітній координований час — і тривалість доби), потрібне, щоб перевести положення в системі, закріпленій із Землею, в інерціальне з точністю краще за метри. Їх публікує IERS (Міжнародна служба обертання Землі та систем відліку); Kshana читає її файл finals2000A через --eop.

Стандарти, формати та організації#

Абревіатури, які README і сторінки пакетів використовують для стандартів, форматів файлів, шкал часу, систем відліку та організацій, що за ними стоять. Кожну також розшифровано при першому вживанні на цих сторінках.

Орбіти, системи відліку та час

• SGP4 / SDP4 — спрощені загальні збурення 4 / спрощені збурення в далекому космосі 4. Стандартні аналітичні пропагатори для опублікованих орбіт супутників.
• TLE — дворядковий набір елементів. Публічний формат орбіт, який читає SGP4.
• LEO / MEO / GTO / IGSO — низька навколоземна орбіта / середня навколоземна орбіта / геостаціонарна перехідна орбіта / нахилена геосинхронна орбіта. Режими орбіт; більшість супутників ГНСС літає на MEO.
• LMO — низька орбіта навколо Марса.
• ECI / ECEF — земна інерціальна / земна, закріплена із Землею. Система відліку, що не обертається із Землею, і така, що обертається.
• TEME — істинний екватор, середнє рівнодення. Система відліку, у якій видає результат SGP4.
• GCRS / ITRS / ITRF — геоцентрична небесна система відліку / Міжнародна земна система відліку / її реалізація, Міжнародна земна система координат. Сучасні інерціальні та закріплені із Землею системи відліку.
• CIO — небесний проміжний початок. Опорна точка сучасного ланцюга обертання Землі без рівнодення.
• LVLH — місцева вертикаль, місцева горизонталь. Система відліку, що рухається разом із космічним апаратом.
• WGS-84 — Всесвітня геодезична система 1984. Земний еліпсоїд, який використовує GPS.
• UTC / TAI / TT / UT1 / TDB — всесвітній координований час / міжнародний атомний час / земний час / всесвітній час 1 (час обертання Землі) / баріцентричний динамічний час.
• LTC / TCL — місячний координатний час (Temps-Coordonnée Lunaire). Запропонована шкала часу для Місяця.
• OD — визначення орбіти. Відновлення орбіти за вимірюваннями стеження.
• CR3BP, NRHO і DRO визначені вище в розділі «Орбіти та цисмісячний простір».

Формати файлів і повідомлення

• SP3 — стандартний продукт 3. Формат файлів точних орбіт Міжнародної служби ГНСС (IGS), у версіях c і d.
• RINEX — незалежний від приймача формат обміну. Стандартний формат файлів для спостережень ГНСС і транслюваних ефемерид.
• IONEX — формат обміну картами іоносфери.
• OEM / OMM / TDM — повідомлення ефемерид орбіти / повідомлення середніх елементів орбіти / повідомлення даних стеження. Стандартні повідомлення для орбіт і даних стеження від Консультативного комітету з космічних даних (CCSDS).
• TOML — Tom's Obvious, Minimal Language. Текстовий формат сценаріїв Kshana.
• KIF — формат обміну Kshana. Версійований, самоописовий конверт результатів Kshana.

Стандарти

• DO-229E / DO-316. Мінімальні стандарти експлуатаційних характеристик RTCA для приймачів SBAS і для бортового обладнання GPS із доповненням на борту повітряного судна.
• IS-GPS-200 / IS-GPS-705. Специфікації інтерфейсу GPS (друга охоплює сигнал L5).
• NIST SP 1065. Довідник з аналізу стабільності частоти Національного інституту стандартів і технологій.
• TRL — рівень технологічної готовності. Шкала зрілості апаратного забезпечення від 1 до 9.

Організації

• ESA / ESOC / ESTRACK — Європейське космічне агентство, його Європейський центр космічних операцій і його Європейська мережа космічного стеження.
• NASA / JPL / NAIF / DSN — Національне управління з аеронавтики і дослідження космічного простору США, його Лабораторія реактивного руху, його Навігаційна та допоміжна інформаційна служба (що публікує інструментарій SPICE — Spacecraft, Planet, Instrument, C-matrix, Events) і його Мережа далекого космосу.
• IGS — Міжнародна служба ГНСС. IERS — Міжнародна служба обертання Землі та систем відліку. IAU — Міжнародний астрономічний союз (чия бібліотека SOFA, Standards of Fundamental Astronomy, і її відкритий порт ERFA, Essential Routines for Fundamental Astronomy, є опорними для систем відліку Kshana).
• CCSDS — Консультативний комітет з космічних даних. AIAA — Американський інститут аеронавтики й астронавтики. RTCA — раніше Радіотехнічна комісія з аеронавтики.

Програмне забезпечення та ланцюг постачання

• CLI — інтерфейс командного рядка. MCP — Model Context Protocol, протокол, яким розмовляє агентський сервер Kshana. IDE — інтегроване середовище розробки.
• SBOM — специфікація програмних компонентів. SLSA — Supply-chain Levels for Software Artifacts, фреймворк походження збірок, за яким засвідчуються випуски Kshana.

Усі інші абревіатури від A до Z#

Кожна абревіатура, що вживається в документації репозиторію (docs/ і чотирьох README), яку не визначає жоден розділ вище, а також деякі з тих, які визначає, повторені для довідки. Кожна сторінка також розшифровує свої абревіатури при першому вживанні; ця таблиця — єдине місце, де їх можна знайти всі. Деякі записи є ідентифікаторами чи назвами, а не абревіатурами, і про це сказано.

Відтворюваність і ліцензування#

Відтворюваність (детермінованість). Той самий вхід завжди дає побітово ідентичний вихід — scenario + seed + version → identical result. Жодної прихованої випадковості.

Зерно (seed). Число, що ініціалізує (детермінований) генератор випадкових чисел, щоб прогони були повторюваними.

Відкрите ядро (open core). Бізнес-модель: рушій вільний і має відкритий код (AGPL-3.0, GNU Affero General Public License, визначена нижче; з подвійним комерційним ліцензуванням); бізнес, що його підтримує, — це супровід, інтеграція, комерційні ліцензії та закриті надбудови, а не плата за робочі місця на відкритому рушії.

AGPL-3.0. GNU Affero General Public License v3 — схвалена OSI (Open Source Initiative) ліцензія відкритого коду із суворим копілефтом. Подібна до GPL (GNU General Public License), але з додатковим положенням (§13) щодо програмного забезпечення, яке пропонують користувачам через мережу: змінена версія, доступна через мережу, мусить надавати цим користувачам свій відповідний вихідний код. Відкрита ліцензія Kshana.

Подвійне ліцензування. Пропонування того самого коду за двома ліцензіями на вибір користувача: тут це AGPL-3.0 (відкрита, з копілефтом) або комерційна ліцензія від Ashforde OÜ (естонського товариства з обмеженою відповідальністю; OÜ = osaühing) для закритого/пропрієтарного використання, якому AGPL не підходить. Див. LICENSING.md.

Також використовується на kshana.dev

Абревіатури, які використовує вебсайт і яких немає в глосарії репозиторію вище.

GPS

Global Positioning System

C/N₀

спектральна густина відношення несівної до шуму, у дБ·Гц

L-band

радіодіапазон від 1 до 2 ГГц, який використовує ГНСС (GNSS)

C/A

код грубого захоплення (coarse/acquisition) сигналу GPS L1

AFS

розширений прямий сигнал (місячний)

MEMS

мікроелектромеханічні системи

UAS

безпілотна авіаційна система

PL · AL

рівень захисту · поріг тривоги

APV-I

заходження на посадку з вертикальним наведенням, рівень I

LEO · GEO

низька навколоземна орбіта · геостаціонарна орбіта

OEM · OMM · TDM

повідомлення CCSDS: ефемериди орбіти, середні елементи орбіти та дані стеження

IGRF

Міжнародне еталонне геомагнітне поле

DSN

Deep Space Network

VLBI

радіоінтерферометрія з наддовгими базами

LLR

лазерна локація Місяця

TCXO · OCXO

кварцовий генератор з температурною компенсацією · термостатований кварцовий генератор

RAFS

рубідієвий атомний еталон частоти

PHM

пасивний водневий мазер

USO · DSAC

ультрастабільний генератор · атомний годинник для далекого космосу

MTIE · TDEV

максимальна похибка часового інтервалу · девіація часу

PRTC · ePRTC

первинний еталонний годинник часу · розширений PRTC

ADEV · σy(τ)

девіація Аллана за часу усереднення τ

ITU-T

Міжнародний союз електрозв'язку, сектор стандартизації електрозв'язку

NIS · NEES

нормований квадрат інновації · нормований квадрат похибки оцінки

IEEE

Інститут інженерів з електротехніки та електроніки

WASM

WebAssembly

JSON · CSV · SVG

JavaScript Object Notation · значення, розділені комами · Scalable Vector Graphics

CLI · API · IDE

інтерфейс командного рядка · прикладний програмний інтерфейс · інтегроване середовище розроблення

SBOM · SLSA

специфікація програмних компонентів · Supply-chain Levels for Software Artifacts

NDA

угода про нерозголошення

DOI

Digital Object Identifier

водоспад C/N₀

діаграма спектральної густини відношення несівної до шуму для кожного супутника в часі

HPL · VPL

горизонтальний · вертикальний рівень захисту

LROC

Lunar Reconnaissance Orbiter Camera