能力地图:Kshana做什么、部分做什么、不做什么
Kshana是一个PNT(定位、导航与授时)性能与韧性证据引擎,而不是完整的空间系统工具包。它以授时和守时(holdover)为先,这是其验证得最充分的领域(见POSITIONING.md)。本页是诚实的范围地图:对采购方或研究评审者可能核查的每个能力领域,它都说明其状态、代码中实际存在的内容、缺失的内容,以及它在路线图上的位置。状态为以下之一:
- 完整:端到端实现,并按该行所述的程度做了验证;
- 部分:真实但有限的模型(范围在下文明确限定);
- 无:未建模(目前不在范围内)。
状态列只取这三个值。它们评定的是能力成熟度,与VERIFICATION-MATRIX.md中的VALIDATED / MODELLED / PARTNER等级不是同一个维度,后者逐行评定的是证据来源,并由src/verification.rs做机器检查。
这里没有任何内容是出于愿景:“部分”从不意味着“快完成了”,而是意味着“仅限于此,不更多”。另见VALIDATION.md、INTEGRITY.md、QUANTUM-MODELS.md,以及夸大声明的关闭台账CLAIMS-VS-REALITY.md(每一项历史上的夸大声明、其如何得到解决,以及使其保持已解决状态的CI(持续集成)守卫)。
核心PNT(Kshana真正发挥作用之处)#
| 能力 | 状态 | 现有内容 | 缺失内容 | 路线图 |
|---|---|---|---|---|
| 定轨与传播 | 部分 | 无依赖的SGP4/SDP4(SGP4:简化通用摄动4;SDP4:简化深空摄动4),对照AIAA(美国航空航天学会)2006-6753的全部666个向量,经外部参考核对达到4.12 mm(位置和速度,后者达到1 mm/s);解析开普勒 + J2长期项;惯性速度被提供,并通过可运行的ephemeris场景(src/ephemeris.rs,可从CLI/Python/WASM/MCP使用(CLI:命令行界面;WASM:WebAssembly;MCP:模型上下文协议))端到端呈现。每一步它输出TEME(真赤道平春分点)和 GCRS(地心天球参考系)状态(位置 + 速度)、ITRF/ECEF(ITRF:国际地球参考框架;ECEF:地心地固)位置、WGS-84(WGS:世界大地坐标系)星下点轨迹(纬度/经度/高度),以及测站方位角/仰角/距离 + 距离变化率/多普勒(径向距离变化率与真实位置导数在不含JD(儒略日)噪声的情况下一致,达到6e-9 m/s),并通过CCSDS(空间数据系统咨询委员会)OEM(轨道星历消息)带速度的星历导出(--export-oem)输出。数值(Cowell)传播器(src/propagator.rs)对可配置的带谐重力力模型积分,即直至6阶的完整地球带谐场(forces::zonal_accel,已公布的EGM-96(EGM:地球重力模型)J2..J6),并可选用自适应积分器:RK4(四阶龙格–库塔)步长加倍,或Dormand–Prince RK5(4)嵌入式对(integrate_dopri / propagate_dopri,一种更廉价的7次求值嵌入式误差估计,通过同一道开普勒关卡,并与RK4路径的差异< 1 m,在J2..J6轨道上)。其对照的是强于数值交叉工具的解析真值:无摄动轨道在24 h内与精确的通用变量开普勒解相差不到一米(比里程碑所要求的“对参考< 10 m”更严的关卡),能量和角动量守恒到约1e-9相对量级,J2节点回归与闭式长期速率在一阶理论内吻合,带谐加速度被验证为其自身势的精确梯度(并退化为经666个向量核对的J2闭式解),而且当牛顿法不收敛时(例如近地点e = 0.999),solve_kepler_checked 返回Err,而不是给出错误的答案。由历元驱动的第三体(太阳和月球)引力已接入随时间变化的积分器(ForceModel::third_body / accel_at,使用src/ephem.rs中Montenbruck & Gill的低精度太阳和月球星历,不需要DE/SPK(DE:开发星历;SPK:行星星历内核)内核):每次RHS(右端项)计算都在推进后的历元epoch_jd_tt + t/86400对摄动体位置取样,因此太阳/月球在积分期间沿其轨道运动。该摄动被验证为其扰动势的精确梯度,在地心处为零,并具有教科书上的LEO(低地球轨道)量级(太阳约5e-7 m/s²,月球约1.1e-6 m/s²);太阳星历命中手工推导的J2000锚点(近日点距离、冬至赤纬约 −23°、日运动约1°/天),月球星历命中其近地点/远地点包络、约384,400 km的平均距离、≤ 5.3° 的倾角界限,以及恒星月方向的回归;并且积分接线被证明为逐位精确(在t = 0和t = 1天,RHS项在取样位置等于third_body_accel),而四分之一年的历元平移则产生不同的轨迹。太阳辐射压(SRP)使用同一个由历元驱动的RHS(forces::srp_accel / ForceModel::solar_radiation):球形卫星模型ν·P☉·cᵣ·(A/m)·(AU/d)²·d̂,带有forces::conical_shadow本影 + 半影食因子(平滑的 ν ∈ [0,1],验证了它通过一段单调的半影逐渐过渡,该半影延伸到本影柱之外),并对照教科书上1-AU(AU:天文单位)处的压力(≈ 4.54e-6 N/m²)、背离太阳的约1.36e-7 m/s² 的LEO量级、平方反比衰减(日距加倍则降为四分之一)、本影柱内恰好为零的加速度,以及随A/m近似线性变化的传播位移。大气阻力是第一个与速度相关的项(forces::drag_accel / ForceModel::drag + 新的accel_rv / 传递速度的RHS):相对于共转大气v_rel = v − ωₑ ẑ × r的二次阻力−½·ρ(h)·(C_D·A/m)·|v_rel|·v_rel,其中ρ为Vallado分段指数forces::atmospheric_density。验证依据包括1.225 kg/m³ 的海平面锚点、严格单调的LEO衰减及约58 km的物理标高、与相对速度方向相反的约2e-6 m/s² 阻力量级,以及耗散特征(300 km轨道的比能单调损失,其半长轴以有界的约km/天 衰减,而真空轨道则能量守恒)。后牛顿(Schwarzschild)相对论修正是第二个与速度相关的项(forces::relativistic_accel / ForceModel::relativity):IERS(国际地球自转与参考系服务)β = γ = 1形式a = (μ/c²r³)·{[4μ/r − v²]·r + 4(r·v)·v},是相对论近地点进动的主要来源;其验证依据为其圆轨道闭式值3μ²/(c²r³)·r̂(径向向外)、其相对于二体的教科书≈1.9e-9 LEO比值、手工简化的径向速度形式,以及保守特征(它扰动轨道,但把半长轴保持在每天不到一米,与阻力在结构上相反)。Lense–Thirring框架拖曳项(forces::lense_thirring_accel / ForceModel::lense_thirring,IERS 2010 §10)是超出Schwarzschild的引力磁修正:需自行启用,在LEO比后者低约1–2个数量级,已验证在没有地球自转时消失,且低于Schwarzschild量级。定轨(OD,src/orbit_determination.rs)把观测量闭合回状态:Gauss–Newton批处理修正器(src/batch_ls.rs)使候选[r, v]趋向在弧段上传播的地面站测距的最佳拟合(无噪声测距下亚米级 / mm·s⁻¹;有噪声时约2 m,拟合后残差处于5 m噪声底,这是一致的最小二乘拟合的特征),并带有基于无迹滤波器的序贯递推变体 |
默认的Cowell力模型只带有带谐场:高阶EGM2008(地球重力模型2008)田谐场(src/gravity_sh.rs,阶/次70,带用于ICGEM(国际地球重力模型中心)文件的from_gfc加载器)只被组合进精密星历拟合引擎(src/precise_od.rs;见AGENCY-ORBIT-VALIDATION.md);阻力密度是静态的 Vallado分段指数(与太阳活动无关),不是 NRLMSISE-00(美国海军研究实验室质谱仪与非相干散射雷达扩展大气模型;即< 5 % 热层密度条款);SRP是球形卫星模型,带几何锥形本影 + 半影阴影(没有太阳临边昏暗,没有扁球地球阴影,没有卫星形状/姿态);相对论涵盖Schwarzschild和Lense–Thirring(框架拖曳)项,两者均需自行启用,但没有PPN参数(PPN:参数化后牛顿)调校;第三体/SRP使用低精度星历(太阳约0.005°,月球约0.3°),而不是DE/SPK内核的精度。保守力模型的各级(二体 → J2–J6 → 太阳/月球 → SRP)已对照Orekit 12.2完成VALIDATED(24 h内最差0.08 m,tests/numerical_cowell_propagator_reference.rs),批处理/序贯定轨已对照Orekit 12.2的估计器完成VALIDATED(tests/batch_sequential_orbit_determination_reference.rs);阻力一级以及绝对的星历/密度输入保真度仍为MODELLED;没有GMAT(通用任务分析工具)交叉检查 |
默认Cowell模型中的田谐重力 + NRLMSISE-00阻力 + 太阳临边昏暗 + DE级星历 + GMAT交叉验证 + 定轨的距离变化率/角度测量及解析STM(状态转移矩阵):P2+ |
| 时间系统 | 部分 | src/timescales.rs:儒略日API(公历↔JD、MJD(简化儒略日))、通过完整的IERS闰秒表(10→37 s,1972→2017)实现UTC↔TAI(UTC:协调世界时;TAI:国际原子时)、TAI→TT(TT:地球时)、通过DUT1(地球自转时间与协调世界时之差)实现UT1(世界时1,地球自转时间),以及IAU-2000(IAU:国际天文学联合会)地球自转角(ERA已对照SOFA(基础天文标准)eraEra00向量逐位核对一致)。SGP4路径的DUT1≈0近似已在gstime调用处明确记录(GMST(格林尼治平恒星时)误差 ≤ 约13″,远在SGP4自身的模型误差之内),而ephemeris场景接受显式的dut1_s/xp_arcsec/yp_arcsec参数,或内联的真实IERS finals2000A序列(eop_finals2000a / kshana --eop <file>,通过precise_od所用的同一个EopSeries插值),因此星下点轨迹是通过真实的IERS UT1 / 极移归算的,而不只是名义标量 |
地球轨道路径仍使用单个f64 JD(分辨率约50 µs,在2020年前后,这是有限差分交叉检查的下限,与算法无关);两部分JD已存在(timescales::TwoPartJd,用于射频测量、CCSDS-TDM、地面段模拟器和太阳系路径,以及src/jd2.rs Jd2),并已贯穿SGP4(Sgp4::propagate_at(Jd2))、过境预测、几何和Walker设计(已对照SOFA核对,tests/jd2_sofa_time_oracle.rs),以及轨道路径上的地球自转(jd2::gmst82、cio::gcrs_to_itrs_matrix_jd2、orbit::Propagator::position_in_frame_jd2,星历场景中需自行启用的two_part_jd;已对照ERFA完成VALIDATED,tests/jd2_earth_rotation_erfa_oracle.rs),并在Jd2与TwoPartJd之间提供无损转换;默认的地球轨道路径保留单个f64日期,除非设置了two_part_jd,而Cowell力模型的历元则有意保持为单个f64(其解析太阳/月球误差远大于40 µs的舍入);1972年以前的橡皮秒UTC(1960–1971)在两部分路径上有建模(jd2、timescales::tai_minus_utc_on_date,已对照ERFA完成VALIDATED,tests/jd2_pre1972_sofa_oracle.rs),但单个f64的timescales::tai_minus_utc在1972年以前仍钳位到10 s;最小二乘 + 自回归的地球定向预测器(src/eop_ls_ar.rs,作为一项发现与IERS公报A比较)现在可以把EOP序列延伸到其最后一行之外(EopSeries::with_ls_ar_prediction,需自行启用;tests/eop_prediction_beyond_table.rs),因此超出表格的坐标系参数遵循预报而不是钳位;默认序列仍然钳位,而且目前还没有场景键可以开启这一预测 |
已完成(基础);贯穿轨道路径上地球自转的两部分JD:已完成(在星历场景中需自行启用);表格之外的EOP预测:已完成(库,需自行启用);两部分路径上的1972年以前UTC:已完成 |
| 参考坐标系 | 完整 | src/frames.rs:基于GMST的TEME↔ECEF、WGS-84大地↔ECEF(精确解 + 迭代反解,在所有高度上达到机器精度),以及大地测站观测者(方位角/仰角/距离);IAU 2006岁差(src/precession.rs:Fukushima–Williams角(γ̄, φ̄, ψ̄, ε̄_A) + GCRS↔平历元的偏差-岁差矩阵);IAU 2000A/2000B章动 + 完整的TEME→GCRS链(src/nutation.rs:完整的IAU 2000A级数,包含678个日月项 + 687个行星项,nutation_iau2000a / nutation_matrix_2000a,该表由tools/gen_nut00a.py根据ERFA(基础天文基本例程)nut00a参考机器生成,与77项的2000B级数并列,还有Delaunay参数、SOFA iauNumat章动矩阵、二分差,以及经TEME→TOD→MOD→GCRS(TOD:真历元;MOD:平历元)的teme_to_gcrs(r, v, jd_tt);两种级数均已对照SOFA/ERFA nut00a/nut00b参考向量逐位核对一致,Δψ/Δε 达到1e-13 rad);IERS极移 PEF→ITRF(伪地固到地球参考框架)(teme_to_itrf / polar_motion_matrix,SOFA iauPom00,由调用方提供x_p/y_p,在轨道半径处是几十米量级的影响);基于CIO(CIO:天球中间零点)的IAU 2006/2000A归算(src/cio.rs:不含春分点的GCRS↔CIRS↔ITRS(CIRS:天球中间参考系;ITRS:国际地球参考系)链,包括来自2006/2000A NPB(章动-岁差-偏差)矩阵的CIP(天球中间极)X,Y、66项的CIO定位量s级数、gcrs_to_cirs_matrix、地球自转角,以及完整的gcrs_to_itrs_matrix,已对照SOFA eraXys06a/eraC2ixys/eraEra00向量逐位核对一致)。端到端变换现在已对照一个已公布的权威算例,而不只是自洽性检验:对照Vallado AIAA 2006-6753状态(2004-04-06,带其IERS EOP(地球定向参数);tests/frame_reference_vectors.rs),TEME→PEF吻合到0.1 mm,TEME→ITRF吻合到0.6 mm,完整的CIO GCRS→ITRS吻合到4 mm,而ECEF→大地坐标则复现了Vallado例3-3的纬度/经度/高度,直到最后一位已公布的数字。整条链用户可达,通过ephemeris场景(每步输出ITRF/ECEF位置 + WGS-84星下点轨迹) |
默认的TEME→GCRS链使用2000B(约1 mas,低于其自身速度坐标系旋转简化所造成的误差);< 0.1 mas的完整2000A路径可通过nutation_matrix_2000a使用,严格的CIO (X, Y, s)归算可通过src/cio.rs使用。传统的TEME路径使用IAU-1982 GMST(SGP4约定)。独立的ANISE/SPICE(ANISE:姿态、导航、仪器、航天器、星历,一个纯Rust行星几何工具包;SPICE:航天器、行星、仪器、C矩阵、事件)数值交叉检查已交付(xval/anise-frames/:gcrs_to_itrs_matrix对照ANISE的GCRF→ITRF93(GCRF:地心天球参考框架;ITRF93:国际地球参考框架1993),涵盖2020–2023年的八个历元,地面上 ≤ 0.86 m,在GNSS(全球导航卫星系统)轨道处 ≤ 3.6 m);它是位于默认CI关卡之外的独立crate。precession_matrix和teme_to_gcrs_matrix也已在1950–2100年的40个历元上直接对照ERFA检查,CIO链接受IERS天极偏移dX、dY(cio::gcrs_to_cirs_matrix_with_offsets;tests/frames_erfa_vector_oracle.rs);默认路径仍忽略dX、dY。验证矩阵把这一行评为VALIDATED(SOFA/ERFA向量 + Vallado) |
TEME↔ECEF + 大地坐标:已完成(经Vallado核对);惯性TEME→GCRS:已完成(2000B + 完整2000A);极移ITRF:已完成(经Vallado核对);CIO GCRS→ITRS:已完成(经Vallado核对) |
| 授时与频率 | 部分 | 精确的van-Loan-Q双状态卡尔曼时钟(NIST(美国国家标准与技术研究院)SP(特别出版物)1065),带有Joseph稳定化协方差更新(在极端Q/R比下保持半正定,在CI中经Cholesky检查)和滤波器一致性健康监测器(src/filter_health.rs):针对 χ² 置信带的蒙特卡罗NIS/NEES(NIS:归一化新息平方;NEES:归一化估计误差平方)评估,在结果JSON(JavaScript对象表示法)中以filter_health给出,并在playground中以绿/琥珀色卡片显示,另有Q/R失配扫描测试,证明当调参有误时监测器会翻转为不一致(Bar-Shalom §5.4);重叠的ADEV(阿伦偏差)、MDEV(修正阿伦偏差)、TDEV(时间偏差)、HDEV(哈达玛偏差)估计器 + 基于 χ² 的置信区间,带有随噪声类型而定的有效自由度(WPM/FPM/WFM/FFM/RWFM采用NIST SP 1065表5的闭式解(WPM:白相位调制;FPM:闪烁相位调制;WFM:白频率调制;FFM:闪烁频率调制;RWFM:随机游走频率调制),即Stable32所用的那一套;导出的ADEV曲线根据其MDEV斜率识别记录的幂律类型,并在每个 τ 处附上95% 置信带,见src/allan.rs),数值上已对照经典NBS14数据集的Stable32参考偏差核对,达到1e-4(tests/allan_reference.rs),其edf则通过蒙特卡罗白FM(FM:调频)集合交叉检查;如实标注为受网格限制的守时(holdover)性能指标(FoM);时钟集合;双向时间传递模型,带互易延迟抵消 + 非互易随机游走FM差分延迟下限(src/timetransfer.rs,报告阿伦特征);GNSS拒止时钟守时计算器(src/holdover.rs),把闭式van-Loan滑行误差增长σ_x²(t) = q_wf·t + q_rw·t³/3 + q_drift·t⁵/20作为面向用户的从守时到阈值的反演(时钟自由运行多久,授时误差才会超出预算)开放,并带有有代表性的量子时钟类别(光晶格/囚禁离子/汞离子):由模型计算,未经外部核对:已与多步clock_state协方差递推交叉验证,并如实说明,对于非常稳定的时钟,到严格阈值的守时取决于假定的长 τ 红噪声下限,而不是所引用的ADEV(要得出站得住脚的数字,请使用实测下限)。条件授时保护级(src/tpl.rs)基于同一套守时机制处理欺骗情形:在有独立交叉检查的前提下,对未检出时间误差的界限,即k-σ 监测下限加上检测延迟内的van-Loan滑行方差,再加上CUSUM(累积和)报警时间,并以一次真实记录的欺骗(JammerTest 2024,Zenodo 15911589)校准,可通过cargo run --example tpl_jammertest复现。这是以检测为条件的模型组合:不存在有限的无条件界限(足够缓慢的斜坡可以躲过单个时钟辅助监测器)。最大时间间隔误差(MTIE)和TDEV已对照allantools完成VALIDATED(tests/mtie_reference.rs、tests/mdev_tdev_reference.rs),守时滑行方差反演已对照SciPy完成VALIDATED(tests/gnss_denied_clock_holdover_reference.rs);telecom-timing类型把它们应用于ITU-T(国际电信联盟电信标准化部门)G.8272 / G.8272.1 / G.8273.2 / G.8271.1模板,见TELECOM-TIMING.md |
完整的Greenhall算法edf(简单闭式解的偏差有界,但比精确的BasicSum更粗略),以及多噪声混合识别 | 精确edf + 混合噪声识别:P2 |
| GNSS / PNT处理 | 部分 | 测量域伪距模拟(gnss-sim类型,src/gnss_sim.rs):对每颗可见卫星合成ρ = geometric range + c·δt_rx − c·δt_sv + I + T + noise + multipath和L1多普勒,其中Klobuchar单频电离层(IS-GPS-200(IS:接口规范;GPS:全球定位系统)§20.3.3.5.2.5)和Saastamoinen天顶对流层(Davis 1985)经Niell(1996)映射函数投影,各模型均已通过手工计算的单元测试;随后把残差送入快照RAIM(接收机自主完好性监测),得到逐历元的HPL/VPL(HPL:水平保护级;VPL:垂直保护级),并输出一个gnss_measurements[]数组(每个SV(空间飞行器,即卫星)的伪距、多普勒、C/N₀、电离层/对流层改正)。另有DOP/可用性(DOP:精度因子)以及基于轨道的解分离RAIM;RINEX(接收机无关交换格式)3多GNSS NAV摄取(通过IS-GPS-200的GPS/Galileo/QZSS/BeiDou(QZSS:日本准天顶卫星系统),以及GLONASS(俄罗斯全球导航卫星系统)状态向量)经解析得到SV的ECEF位置和钟差,既可用作一等的Propagator来源,也可用作内联的星座rinex块(scenarios/orbit-rinex.toml);RINEX 3观测摄取(预期4.00观测布局可以解析,但尚未用任何4.00文件演练过;RINEX 4导航文件按名称被拒绝,而不是被错误解码);单点定位解算器(pvt类型,src/pvt.rs),通过迭代加权最小二乘,把真实的RINEX码伪距 + 广播星历变成接收机位置:Sagnac/地球自转改正、带−TGD的广播卫星钟差、双频L1/L2无电离层组合(或单频Klobuchar)、Saastamoinen/Niell对流层、高度角加权、DOP,以及快照RAIM,并在真实的IGS(国际GNSS服务)数据(测站ABMF,瓜德罗普,2018-05-13)上对照该测站的测量坐标,经外部核对达到5.7 m 3-D RMS(均方根)/ 1.1 m水平(tests/pvt_abmf.rs、scenarios/pvt-abmf.toml);以及SP3(标准产品3,精密轨道格式)精密轨道的读写 |
码定位引擎,并且自0.36起在真实观测上增加载波相位处理:pvt解算器从真实码测量计算出真实位置(单点定位,米级,带双频无电离层组合);rtk_real::run_rtk在真实的双频GPS码和相位上做短基线RTK(双差、浮点卡尔曼滤波、带比值检验的LAMBDA整周模糊度固定、src/lambda.rs),并有一个静态浮点PPP滤波器在真实码和相位上运行,使用IGS最终轨道和钟差。两者都已对照IGS测站(WTZR/WTZZ、tests/rtk_real_wettzell_oracle.rs、tests/ppp_real_wettzell_oracle.rs,判据已预先登记)已公布的ITRF2020坐标完成VALIDATED;仍然缺少的是PPP整周模糊度解算、动态或网络RTK以及实时运行。Hatch载波平滑是一项固定的MODELLED发现(其预先登记的判据未达到)。leo-ppp类型在其自行模拟的测量上运行浮点PPP滤波器,用于收敛研究;前向gnss-sim包仍然是基于真值的模拟器;不含BeiDou-GEO(GEO:地球静止轨道) |
PPP模糊度固定、动态或网络RTK、实时运行:请使用RTKLIB/gLAB(RTKLIB:开源实时动态定位库) |
| 传感器融合 / INS(惯性导航系统)航位推算 | 完整 | 3轴捷联库(src/inertial/{attitude,mechanization,imu_errors}.rs):带圆锥/划船补偿的四元数姿态、完整的NED(北东地)机械编排(地球自转率 + 转移率,WGS-84 Somigliana重力),以及确定性的IMU(惯性测量单元)误差模型(对比例因子、失准角、g敏感性、量化、速率斜坡建模)。捷联导航器现已接入可运行的松耦合GNSS/INS包,并带有性能指标(src/fusion/pack.rs,kind = "gnss-ins"):三轴机械编排在GNSS可用期间由15状态误差状态EKF(扩展卡尔曼滤波器)(src/fusion/{gnss_ins_ekf,closed_loop}.rs,位置/速度/姿态/偏置反馈)校正,然后在中断期间滑行,用真正的融合取代了向真值重置,并报告融合后的水平误差与开环自由INS滑行的对比。单独的传统inertial包仍运行带向真值重置的1-DOF(DOF:自由度)标量预算。另外还实现了紧耦合伪距更新(update_tightly_coupled / fuse_tightly_coupled):它在距离域形成新息(对 δp的视线雅可比),并在少于四颗卫星时继续校正,而此时松耦合的PVT(位置、速度和时间)解已不存在。完整的17状态紧耦合GNSS/INS UKF(无迹卡尔曼滤波器)(src/fusion/tightly_coupled17.rs)包含位置、速度、姿态误差、加速度计和陀螺偏置,以及接收机钟(偏置 + 漂移),并带有量子CAI(CAI:冷原子干涉仪)航位推算:速度随机游走过程噪声是冷原子加速度计推导出的q_va,在120秒中断内滑行,误差限制在几百米之内(对比导航级自由INS的数公里)。这个17状态UKF现已作为可运行场景提供(src/fusion/hybrid_ukf.rs,kind = "hybrid-ukf",可从CLI/Python/WASM/MCP使用):15个INS误差状态被增广以CAI推导的加速度计偏置修正(冷原子干涉仪设定速度随机游走下限q_va)和一个2状态相位 + 频率时钟,其过程噪声来自q参数时钟引擎(clock_state::q_from_allan,阿伦剖面 → q_wf/q_rw),由加括号的CAI误差模型驱动,因此该运行展示了经典IMU短期 + 量子长期的混合。其性能指标是滤波器自洽性:在蒙特卡罗集合上对照其95% χ² 置信带的汇总NEES + 新息白度(NIS)(匹配的滤波器落在置信带内;失谐的滤波器会被标出,这是可客观检查的关卡)。这是在所建噪声模型下的自洽性陈述,不是对现实世界精度的保证:CAI/时钟输入是加括号的/由模型计算的,CAI硬件由合作方负责,这里的任何内容都不意味着TRL(技术成熟度)>3、飞行传承或外部核对。确定性的IMU误差模型可按传感器在gnss-ins TOML(Tom的极简标记语言)场景文件中配置([imu_*.error_model]:比例因子、失准角、g敏感性、量化、速率斜坡),省略时默认为纯常值偏置源 |
紧耦合仅用伪距(载波相位在路线图中);hybrid-ukf场景使用单一的匀速水平轨迹,在该轨迹上姿态和IMU偏置误差状态只有微弱的可观测性,因此NEES一致性是在可估计子集(位置、速度、钟 = 8个状态)上评估的:full-17可观测性需要机动轨迹(路线图);松耦合的加速度计偏置/倾斜对只能微弱地分离,因此不声称对每个偏置分别标定;IMU误差模型省略了振动整流、温度梯度漂移;17状态UKF和紧耦合路径是自行核对的(解析匀速积分、GNSS辅助收敛、偏置恢复、受CAI限制的120-s中断界限,以及NEES/NIS χ² 一致性参考基准);捷联机械编排本身已对照NaveGo v1.4完成VALIDATED(tests/classical_strapdown_ins_reference.rs:姿态逐位一致,速度/位置在指明的解析界限之内),但尚未进行滤波器层面的交叉验证(NaveGo或KF-GINS车辆数据集) |
载波相位紧耦合、机动轨迹下的full-17可观测性、轨迹库、滤波器层面的NaveGo/KF-GINS交叉验证:P2 |
| 完好性 / RAIM / ARAIM(先进接收机自主完好性监测) | 部分 | src/raim.rs中的真实快照RAIM:最小二乘解 + 残差 χ² 故障检测(精确阈值来自无依赖的不完全伽马 χ²)和基于斜率的HPL/VPL(针对所配置的P_fa/P_md,由非中心 χ² 得到pbias);带故障检测/识别的解分离(MHSS)RAIM;ARAIM完好性风险(P_HMI)预算(araim_raim),求解使其累计的P_HMI = Σ_k p_fault,k·Q((PL−T_k)/σ_k)满足明确的完好性风险分配的最小HPL/VPL,以及双星座/多星座的星座级故障模式(araim_dual_raim,欧盟(EU)ARAIM技术说明(TN)/ DO-316;P_const = 0 ⇒ 逐位等同于araim_raim)、明确的完好性支持消息(IntegritySupportMessage:σ_URA/σ_URE/b_nom/P_sat/P_const,带WG-C(WG:工作组)GPS+Galileo参考值),外加斯坦福(-ESA,欧洲航天局)完好性图(integrity场景类型,以及独立的stanford_svg渲染器,绘出四个区域 + PL=error边界)。已在ARAIM_REFERENCE.md中端到端记录。另有场景FoM的滤波器自洽性(k-σ 界限) |
RAIM可通过integrity场景类型使用,并且(0.36,需自行启用)在时钟/守时(holdover)FoM旁作为单独的integrity_fom块提供([integrity]:在来自所述站点的预设天空上的快照RAIM,GNSS被拒止时不可用;MODELLED),绝不并入仍报告自洽性的守时FoM;快照RAIM带有单卫星FDE(故障检测与排除,raim::snapshot_raim_fde,已对照RTKLIB raim_fde在tests/integrity_snapshot_raim_rtklib_oracle.rs中完成VALIDATED);ARAIM ADD v4.2带多卫星子集确定的多假设解分离位于src/araim_reference.rs(已对照Stanford MAAST完成VALIDATED,tests/integrity_araim_stanford_oracle.rs),但等sigma的raim::araim_raim预算仍只涵盖单SV和星座级故障,并不符合ADD(0.36,需自行启用:通过推广到成对以上的ADD v4.2子集规则处理同时发生的多SV子集故障,araim_subset_raim、add_v42_protection_levels_to_order;MODELLED,成对以上没有MAAST运行),多SV排除也未建模;araim_dual_raim通过araim_dual标志(scenarios/araim-gps-galileo.toml)接入TOML场景运行器,并带有逐历元可用性路径araim_dual_constellation_availability;快照/MHSS/ARAIM内核已在真实的IGS精密轨道(SP3)几何(tests/igs_real_data.rs)和真实的Celestrak GPS+Galileo TLE(tests/araim_dual_real_data.rs,每颗卫星都传播到同一个公共UTC历元,即该组中最新的TLE(两行根数)历元2026-06-07T07:21:04)上演练,对象是一名位于45° 倾角、400 km的用户,历时24 h:在12 m VAL(垂直告警限值)/ 10 m HAL(水平告警限值)下,仅GPS的可用性为0.993,GPS+Galileo汇集为1.000,星座故障稳健的双星座模式为0.990;此处先前发布的数字,即稳健模式下0.21→0.67(“limited”),来自从各颗卫星自己的TLE历元起分别传播,得到的是一个从未存在过的天空,现已撤回);先前的“EU-ARAIM-TN Table A-3”比较已撤回(没有公开来源),而对公开的EU-US WG-C ARAIM里程碑3最大URA条目(表5至7,Depleted和Baseline行)的复现,正在xval/araim-m3/中在所述偏差下尝试进行(MODELLED,见INTEGRITY.md);未经DO-229/ARAIM认证 |
多故障ARAIM(ADD v4.2):已完成;raim中的多SV子集 + 接收机域gLAB对等检验 + FoM接线:P2(见INTEGRITY.md) |
| 欺骗干扰 / 压制干扰威胁建模 | 部分 | 随机时间欺骗检测器(spoof类型,src/spoof.rs + src/detection.rs):四种注入形态(线性斜坡、阶跃、meaconing、重放),对抗带双侧χ²₁ 能量 / Neyman–Pearson检验的时钟辅助监测器,检测阈值由目标虚警预算P_fa设定,漏检概率P_md同时以闭式解和蒙特卡罗方式报告(两者在几个 ×1/√N之内一致);安全性能指标为1 − P_md。另有链路预算压制干扰模型(jamming类型,src/jamming.rs):根据几何计算干信比(自由空间路径损耗 + 各方向的接收天线增益)、标准的抗干扰有效C/N₀ 方程(解扩处理增益 + 频谱分离因子Q;Kaplan & Hegarty §9.4)、按可配置跟踪门限计算的逐卫星失锁,以及在Walker星座上的availability_under_jamming性能指标。另有多层射频/测量(RF:射频)欺骗监测套件(src/spoof_monitors.rs):多卫星RAIM一致性奇偶检验(parity_raim_test,加权残差SOS(平方和)对照 χ²(m−4) 阈值,并正确指出共模偏置对RAIM不可见)、AGC(自动增益控制)监测器(AgcMonitor,接收功率超出预期底噪的部分)、信号质量 / SQM(信号质量监测)监测器(SqmMonitor,超前/滞后相关器不平衡),以及一个层融合组合器(fuse_spoof_layers)。它们组成集成的CombinedSpoofDetector,其evaluate摄取一个历元的观测量(几何 + 残差、AGC功率、超前/滞后抽头),并通过加权融合一次调用运行全部三层,返回各层诊断;它作为可运行的spoof-detect场景(src/spoof_detect.rs,可通过CLI / Python / playground使用,JSON + SVG(可缩放矢量图形))提供,并对照已公布的TEXBAT(得克萨斯欺骗测试集)场景参数完成了特征刻画(Humphreys等,ION(导航学会)GNSS 2012;tests/spoof_texbat_validation.rs),复现了文献记载的可检测性模式,包括负面结果:功率过大的ds2被AGC + SQM抓到,功率匹配的ds3仅由SQM抓到,位置推移的ds4由RAIM抓到,而载波相位对齐、功率匹配的ds7则(正确地)留给时钟辅助检测器 |
jamming类型是链路预算:它没有多路径,也没有随时间变化的AGC动态。自0.36起,它接受四个可选部分:[crpa],即逐通道自适应阵列波束(来自src/crpa.rs的零点操纵或MVDR,已对照独立的numpy重新计算核对;MODELLED);[terrain],即干扰源路径在SRTM图块上的单刃峰绕射损耗(src/jamming_terrain.rs,ITU-R P.526-15 §4.1,已在真实图块上对照独立的numpy重新计算核对;MODELLED,仅单个刃峰);[acquisition],即捕获与跟踪之间的迟滞;以及[front_end],即稳定后的AGC读数和ADC的高斯输入量化器损耗(src/jamming_rx.rs;对非高斯干扰源标记为无效;MODELLED)。镜面多路径、陆地移动衰落和AGC存在于IQ层(src/iq/channel/multipath.rs、src/iq/channel/land_mobile.rs、src/iq/frontend/agc.rs),并未接入jamming类型;频谱分离Q表保存教科书上各类型的取值(CW和窄带1,宽带和扫频自0.36起为2),并固定为由navsignal中的功率谱密度(PSD)推导出的系数(见导航信号一行)。时钟辅助欺骗检测器是单时钟的;射频/测量监测器现已集成(CombinedSpoofDetector),并对照已公布的TEXBAT场景参数完成了特征刻画(Humphreys等);其余部分是对照原始向量的核对,即TEXBAT IQ(同相/正交)采样(这需要kshana所没有的SDR(软件定义无线电)捕获/跟踪前端,因为它是模拟器,不是接收机)或获得许可的Spirent场景,这是已记录的后续工作 |
时钟辅助 + 集成的多SV RAIM一致性 + AGC + SQM 组合检测器 + TEXBAT参数特征刻画:已完成;原始向量(TEXBAT IQ / 获得许可的Spirent)核对:后续工作 |
| 导航信号调制与码跟踪性能 | 部分 | src/navsignal.rs:位于链路预算和测量域之间的信号层。BPSK-R(n)(二进制相移键控,矩形码片)和正弦BOC(m,n)(二进制偏移载波)的单位面积功率谱密度(在CI中对照单位面积、BPSK自身频谱分离系数(SSC)闭式解κ = 2/(3R_c),以及BOC的频谱分裂核对:载波处为零,在 ±f_s处出现峰值);频谱分离系数 κ = ∫ G_s(f)G_i(f) df,现从实际的信号/干扰源频谱(Q = 1/(R_c·κ))推导出jamming所用的抗干扰Q,而不是有代表性的常数(宽带参考值已在CI中交叉检查);RMS(Gabor)带宽(BOC > BPSK,即测距信息 / Cramér–Rao度量);相干超前–滞后DLL(延迟锁定环)码跟踪热噪声抖动(Kaplan & Hegarty §8,在45 dB-Hz时C/A约为亚米级,随C/N₀ 单调变化);以及多路径误差包络(相干EML(超前减滞后),通过求取复合鉴别器的零点得到,已验证窄相关器的抑制作用)。测距码设计权衡层(CodeFamily)增加了m序列/Gold码周期自相关旁瓣(m序列为1/L)和三值的Gold互相关界限t(n)/L,复现了已公布的GPS C/A −23.9 dB Gold互相关(外部锚点)和φ(2ⁿ−1)/n m序列个数,再加上码长↔无模糊距离的反演;在不存在优选对的地方(n mod 4 = 0),Gold保证如实返回None,而不是报告一个并不成立的界限。 |
自0.31.0起,独立的IQ层(src/iq/,kshana iq命令;设计见design/GNSS-IQ-PLAN.md)增加了一条软件接收机链:FFT(快速傅里叶变换)捕获、多通道DLL/PLL/FLL(延迟、相位和频率锁定环)跟踪组、前端滤波和1至14位量化,以及记录数据集的流式处理。独立的软件接收机能恢复其场景中注入的真值,GPS L1 C/A码和LNAV(传统导航电文)比特与gps-sdr-sim逐位一致。仍然缺少的是:环路鉴别器假定理想的BPSK相关三角形,因此没有BOC跟踪模糊度解算;信道和环路模型为MODELLED,已对照闭式解和注入的真值核对,没有对照实测的外场IQ;只有标量环路(没有矢量跟踪)。天线/射频有效载荷硬件设计(辐射方向图、前端)有意不在范围之内,那是有效载荷合作方的角色。 |
BOC模糊度 + IQ层的外场IQ核对:P2+ |
| 量子PNT传感器物理 | 部分 | 大多数传感器采用已公布的阿伦/噪声预算系数(CSAC、光学),外加src/inertial/quantum_imu.rs中基于第一性原理的冷原子干涉仪(CAI)加速度计:三脉冲Mach–Zehnder相位Φ = k_eff·a·T²、量子投影(散粒)噪声σ_Φ = 1/(C√N)、惯性堆栈所使用的推导速度随机游走PSD q_va、对比度衰减、振动传递函数|H(ω)| + 白PSD方差,现在又有科里奥利/转动(coriolis_phase,等效偏置2Ω×v)和AC-Stark(AC:交流)光频移(ac_stark_phase,对称抵消)系统误差 + 周期时间漂移扫描(cai_drift_sweep),以及组合的量子惯性航位推算误差预算(QuantumNavBudget),它把CAI白噪声速度随机游走与残余偏置(½·b·t²,已与独立的AccelModel欧拉积分器交叉验证)、比例因子误差,以及可选的长期稳定性劣化(有别于单次退相干)合并为一个守时期间的位置漂移数值,外加惯性的从守时到阈值反演,即时钟守时在航位推算上的对应物。由模型计算的量子下限被界定在范围内(并未与之对等),对照Freier等2016的移动式重力仪的96 nm/s²/√Hz(arXiv:1512.05660):它低于该值,且在其约2个数量级之内。记录于QUANTUM.md |
波前/波束指向系统误差未建模;Mach–Zehnder条纹模糊度极限已建模(src/inertial/quantum_imu.rs中的max_unambiguous_accel、dynamic_range_cells),但解算该模糊度未建模;确切的CARIOQA-PMP(CARIOQA:轨道上用于量子加速度测量的冷原子铷干涉仪)/ Boeing-AOSense飞行试验预算(需要已公布的平台PSD + 单次SNR(信噪比))和JS(JavaScript)playground预设仍属遗留项 |
波前系统误差 + 飞行试验复现:P2+(QUANTUM-MODELS.md) |
| 星座设计 | 部分 | 合成Walker(解析开普勒和SGP4平根数两种,后者通过达到4.12 mm经外部核对的核心传播,src/walker.rs)+ 真实TLE多星座可见性与DOP(GPS+Galileo达100%),已对照真实的Celestrak gps-ops快照核对(tests/igs_real_data.rs);对{planes × sats × inclination}网格的PDOP(位置精度因子)设计扫描,以及覆盖率 / 重访时间性能指标;可运行的constellation-design类型(i: T/P/F约定的Walker delta和star构型、明确的根数列表、多壳层设计和已公布的预设,围绕地球、月球、火星或任何其他已编目天体),其Walker几何以及已公布的GPS、Galileo和GLONASS轨位已对照已公布的表格完成VALIDATED,其全球GPS基线精度因子已对照GPS标准定位服务性能标准完成VALIDATED,而任意设计的覆盖图仍为MODELLED;无梯度设计优化器(optimize_walker_design),在所选目标(MinSatellitesForCoverage / MaxCoverage / MinWorstPdop)下在网格中搜索最佳设计,经核对能返回暴力搜索的胜出者;以及解析的覆盖带几何(coverage_half_angle_rad、street_half_width_rad;Rider/Beste闭式解,经手工验证:GPS在5° 掩角下:λ ≈ 71.2°,4星覆盖带半宽 ≈ 62.8°) |
已有理想化的覆盖带最少卫星数规模估算(walker::StreetsCoverageDesign);在反向旋转轨道面边界处的接缝精确Rider修正尚未实现;playground绘制无依赖的3-D轨道视图(web/studio/lib/orbit3d.mjs),CZML(Cesium语言)导出--export czml把几何载入CesiumJS地球;DOP内核已对照gnss_lib_py完成VALIDATED(tests/dop_reference.rs),完整的多星座可见性流水线已对照Orekit 12.2 + gnss_lib_py端到端交叉检查(tests/coverage_dop_full_oracle.rs):地球设计在每条判据上都一致,但月球和火星设计在数值奇异的几何上未达到DOP判据,因此该行仍为MODELLED;DOP坐标系中的大地“上”与地心“上” |
覆盖带规模估算 + 3-D轨道视图 + 端到端地球交叉检查:已完成;接缝精确Rider修正 + 病态的地外DOP:P2 |
| 验证与确认 | 部分 | 贯穿引擎的外部参考基准(oracle)检查(SGP4对照666个AIAA向量、阿伦族对照Stable32和allantools、坐标系对照SOFA/ERFA、力模型和定轨对照Orekit、ARAIM对照WG-C算例,等等;实时数量见VERIFICATION-MATRIX.md自动生成的页眉);确定性的阿伦检查;机器检查的验证矩阵(src/verification.rs),即要求→模块→测试→参考基准(oracle)→状态的交叉引用,其诚信不变量经单元测试:只有带有独立的外部参考基准(oracle)(NIST/AIAA/SOFA/IGS/已公布的数值)的行,才可标注为已独立检查,这样内部自洽性检查就不会冒充独立检查;可渲染为Markdown/CSV(CSV:逗号分隔值),作为ECSS-E-ST-10-02(ECSS:欧洲空间标准化合作组织)验证交叉引用,并把四项由合作方负责的硬件/PA(PA:产品保证)缺口如实记录为这样 |
校准集合目前涵盖三项单随机种子检查(CALIBRATION-ENSEMBLES.md,已预先登记:蒙特卡罗自助法区间在200个随机种子的96 % 上覆盖;一个百分位容差对随机种子脆弱,在91.5 % 时为NOT MET);其他行仍在单个随机种子上校准。该矩阵强制执行行的分类,CI现在还检查某一行所引用的每一项测试、文件和crate内条目都存在(tests/verification_rows_name_a_test_that_exists.rs、tests/verification_rows_cite_evidence_that_exists.rs),且已发布的数字仍能复现(tests/published_figures_still_reproduce.rs);它不给参考基准(oracle)本身评级,这仍由评审人员阅读 |
校准集合:P1 |
| LEO-PNT(来自低地球轨道的定位、导航与授时) | 部分 | 七种类型,与具体系统无关,带有命名的公开预设:leo-signal(任何频段和结构的信号设计:BPSK、BOC、MBOC(复用BOC)或类OFDM(正交频分复用)的平坦分量、码跟踪、捕获、GNSS兼容性、频段权衡),leo-pass(设计的、星历根数的、TLE的或Walker的过境,带逐频段链路预算:ITU-R(国际电信联盟无线电通信部门)降雨、闪烁和建筑物穿透损耗、电离层、天线、多普勒,对照可见的MEO(中地球轨道)GNSS卫星),leo-navmsg(基于Galileo ICD(接口控制文件)开普勒基础或可选LEO模型的广播星历和钟差,经拟合并以CRC-24Q(24位循环冗余校验)帧校验编码),leo-pvt(在任意星座上融合MEO + LEO的伪距和多普勒定位),leo-ppp(有无LEO增强的PPP收敛,基于模拟测量),ntn-positioning(5G NTN,非地面网络,由信号带宽决定的定位界限),以及leo-pnt-chain(端到端的一个系统,每一级的输出交给下一级)。VALIDATED的部分:ITU-R链路项对照建议书的表格和验证算例,最大多普勒对照已公布的表格,Galileo用户算法对照RTKLIB达到1 mm,CRC-24Q,SISRE(空间信号测距误差)权重 |
没有外场数据或记录的信号;定位、PPP、NTN和授时的数字为MODELLED(闭式解、滤波器一致性、与已公布趋势的比较);预设来自公开来源或推导得出,不是运营方数据 | 真实记录信号的核对:P3 |
| 频谱 / 射频环境 | 部分 | spectrum类型(src/spectrum.rs):GNSS L频段(以及特高频(UHF)、S频段和C频段多频段设计)作为一张功率谱密度,频率在横向、时间在纵向,处于脚本设定的干扰源时间线之下(连续波、窄带、啁啾和匹配宽带干扰源),带逐频段J/S(干信比)和有效C/N₀(载噪密度比);SigMF记录的读入与写出,以及复数采样的Welch频谱估计。闭式的信号频谱和频谱分离系数为VALIDATED;瀑布图为MODELLED |
GLONASS、BeiDou和Galileo E6信号未建模;没有接收机前端或记录IQ(同相/正交)的核对 | 记录信号的比较:P3 |
| 接收机日志信任度(船舶与通用) | 部分 | src/receiver_trust/:对接收机自身日志的监测(载噪密度、位置、速度与航向一致性、时间),事件和预测在运行前声明;在船舶平台上给出0-100分及原因;对数据流的实时模式,带$PKSHT语句和可选的门限。MODELLED;咨询性,不是经型式认可的导航设备 |
阈值是已声明的默认值,没有对照已部署的接收机实测;一份日志只为该日志评分;没有射频输入或输出;不是经型式认可的导航设备 | docs/RECEIVER-TRUST.md, docs/MARITIME-TRUST.md |
| 证据包与信任度遥测 | 部分 | src/evidence/:一个带签名、哈希链接的包,含日志窗口、其配置和引擎的结果,可离线核验,可选带RFC 3161时间戳令牌。src/telemetry/:信任度数据流,以Prometheus指标、syslog事件(CEF或LEEF)和可选的OpenTelemetry形式输出,并带有示例Grafana仪表板 |
证据包是技术记录,不是法律意见,也不说明某个事件的起因;不核验时间戳机构的签名;遥测只传输遥测 | docs/EVIDENCE-PACKS.md, docs/TRUST-TELEMETRY.md |
| 船员训练数据流与干扰地图 | 部分 | src/nmea_synth/:带脚本设定的压制干扰、拖离、时间欺骗和重放事件及教员日志的合成驾驶台NMEA(仅文本)。src/interference_map/:由公开许可的飞机和船舶报告得到的汇总降级导航地图,以及某条路线的暴露情况,均来自本地文件 |
这些数据流是训练数据,绝不用于船舶的实时导航系统;这些地图是汇总的,不是预报,并取决于所提供的报告 | docs/NMEA-TRAINING.md, docs/INTERFERENCE-MAP.md |
| Test-bench导出 | 部分 | src/interop/testbench.rs:把gnss-ins、jamming或gnss-sim场景的载体运动和事件,导出为供实验室GNSS模拟器使用的运动CSV、NMEA、航路点文本和事件文件 |
不写出任何信号;不声称任何模拟器或接收机的性能;这些文件已按某一开源模拟器(gps-sdr-sim)的运动读取器读回的方式检查,但场景自身真值轨迹的物理并未经外部检查 | docs/TEST-BENCH.md |
| Galileo OSNMA验证 | 部分 | src/osnma/和kshana osnma verify:读取Galileo I/NAV页或UBX数据流,并按卫星和历元报告导航数据是否经过认证(带签名的Merkle根密钥、TESLA链、MAC),给出检查失败的原因,以及用于新鲜度的可选独立参考时间;在Python和WebAssembly中另有osnma_verify |
依据用户提供的密钥对数据进行认证;不声称具有抗欺骗性能,也不是导航完好性服务或经型式认可的设备;已在合成向量上检查,官方ICD测试向量需另行下载 | docs/OSNMA.md |
| 公开框架compliance映射 | 部分 | src/compliance/和kshana compliance-report:把Kshana的输出映射到六个公开的韧性框架和标准,并在每一行给出来源和差距;只有当某次运行的结果带有其类型所写出的字段时,该运行才会被计入 |
映射是一种判断;报告只说明一组运行为哪些内容提供证据支持,绝不表示某个框架已达成或某个产品已获批准;EN 16803仅引自目录文本 | docs/compliance/README.md |
| 船舶集成 | 部分 | 一个Signal K插件、通过TCP上的gate-mode NMEA接入的OpenCPN,以及供接收机旁小型计算机使用的参考构建(integrations/、deploy/) |
已在录制的合成输出上测试;该插件尚未发布到npm;仅供参考,不是经型式认可的导航设备 | docs/MARINE-INTEGRATIONS.md |
更广泛的空间系统领域(目前不在范围内)#
其中若干项为无;另一些现为一阶partial模型(v0.17.0系列中新增的任务分析/环境类场景)——列出这些是为了让范围明确,而不是靠沉默来暗示。Kshana是PNT仿真器,不是GMAT/STK/Orekit(STK:Systems Tool Kit);这些相邻模型有意保持一阶,且为MODELLED,绝不是经独立核对的飞行工具。
| 能力 | 状态 | 说明 / 路线图 |
|---|---|---|
| 任务设计 / 轨迹优化 | 部分 | src/maneuver.rs:脉冲式 ΔV节点,带6×6协方差传播(ECI/LVLH(ECI:地心惯性系;LVLH:当地垂直、当地水平)执行误差坐标系);有限推力燃烧积分,与闭式Tsiolkovsky方程核对至< 0.01 %;Izzo-2015单圈Lambert求解器,加上精确的通用变量开普勒传播器(Lambert输出与二体真值做往返核对);以及porkchop(发射 × 到达)C3 / 到达V∞ 扫描,以JSON等值线网格输出,其最小值与解析的Hohmann下限核对。没有轨迹优化器;多圈Lambert求解器(maneuver::lambert_multirev,最多三圈,两个分支)已VALIDATED,对照pykep 3.0.1(tests/lambert_multirev_oracle.rs);porkchop运行于合成的共面圆轨道模型,或借助maneuver::porkchop_kernel运行于DE440 SPK(VALIDATED,对照SPICE状态与pykep的Lambert,tests/porkchop_de440_oracle.rs);maneuver::optimise_transfer_kernel在DE440上求得连续的日期最优解(最小C3或最小到达V∞,Type I或II),VALIDATED,对照独立的SPICE + pykep + SciPy优化器(tests/transfer_optimiser_oracle.rs);对照已发布的NASA/TM-2010-216764 2026年地球—火星最小值,它与Type II的值吻合,而Type I的最小C3偏差 −5.18 %(已记录)。GMAT本身未运行;pykep是库级参考基准(oracle)。深空行星星历接口(src/ephem_provider.rs)和DE440(Development Ephemeris 440)交叉核对(xval/anise-mars-od,137 m @ 1天火星弧段)现已具备——见深空 / 行星际PNT一行。这是位于GMAT/Orekit之上的性能仿真层,不是替代品。P3 |
| AOCS(姿态与轨道控制系统)/ GNC(制导、导航与控制)/ 姿态 | 部分 | attitude-budget类场景(src/attitude_budget.rs):最坏情况的重力梯度力矩 1.5·(μ/R³)·ΔI + 基于各项贡献1σ 的RSS(方和根)指向误差预算——一个MODELLED的硬件前标量指向/扰动预算。采用四元数状态的无力矩刚体姿态动力学(src/attitude_dynamics.rs:欧拉方程 + 四元数运动学,RK4)已VALIDATED,对照Basilisk 2.9.1航天器本体(tests/attitude_dynamics_basilisk_oracle.rs,在1e4 s内四元数偏差在1e-9以内),重力梯度力矩峰值则对照Basilisk的GravityGradientEffector(tests/attitude_gg_torque_basilisk_oracle.rs);Wahba姿态确定见src/wahba.rs。aocs类场景(src/aocs.rs、src/aocs_kind.rs、AOCS.md):在MRP反馈下,带平衡反作用轮的惯性指向机动,采用带电机限幅的最小范数轮力矩;该闭环在三个预先登记的算例上已对照Basilisk 2.9.1 VALIDATED,精确到舍入误差。由陀螺和星敏感器构成的MEKF(src/aocs_mekf.rs)可以用自身估计闭合回路(MODELLED,滤波一致性)。不含跟踪制导、积分反馈、动量管理、磁力矩器、推力器、飞轮摩擦或转速限制;姿态动力学中没有外力矩环境;不是飞行控制器。P3 |
| 参考系 → 地固系 | 完整 | 已完成——TEME→ECEF/ITRF、极移以及基于CIO的GCRS→ITRS链路均已实现并VALIDATED(与SOFA/ERFA逐位一致;对照Vallado端到端4 mm)。参见上方的参考系一行 |
| 通信与链路预算 | 部分 | src/linkbudget.rs:深空Friis链路预算(发射功率 · 天线增益 · 噪声 → C/N₀ · Eb/N₀ · 余量),供给射电测量/GSE(GSE:地面支持设备)路径,另有光学/射频时间传递链路(src/timetransfer*.rs),以及可运行的link-budget类场景——单向CCSDS-401/DSN-810-005(DSN:深空网)链路方程C/N₀ = EIRP − FSPL − L_other + G/T − k,输入为EIRP(等效全向辐射功率)/ G-T,并可选择S/X/Ka频段(MODELLED的工程链路预算,不是经校准的终端数据手册)。没有接入调度,没有自适应编码。P2 |
| 地面段与运行 | 部分 | passes类型(src/passes.rs):地面站升落轨道过境预报——给出AOS/TCA/LOS(AOS:信号捕获;TCA:最近接近时刻;LOS:信号丢失)、最大仰角、每次过境的时长以及某一时间范围内的总可见时间,输入为SGP4根数集,采用IAU 2006/2000A地固坐标系,并计入ITU-R P.834-9大气折射与光行时——在海平面测站上对照Orekit 13.1.8为VALIDATED(60个算例 / 1210次过境,tests/pass_predictor_on_path_orekit_oracle.rs);几何部分的passes::predict_passes对照Orekit 12.2的仰角检测器为VALIDATED(22个场景 / 129次过境,tests/ground_station_pass_prediction_reference.rs);没有调度优化器,也没有冲突消解。P3 |
| 遥测 / TT&C / CCSDS | 部分 | 自定义的TOML输入 / JSON输出;通过可运行的oem-interop类型提供CCSDS OEM(轨道星历报文)导出及导入(502.0-B KVN(关键字-值记法),GMAT/Orekit/STK)(src/oem.rs的parse_oem往返桥接;符合规范的单目标交换格式对照独立的oem 0.4.5解析器为VALIDATED);CCSDS-TDM(503)跟踪数据报文的解析与生成(src/ccsds_tdm.rs,深空无线电测量的交换格式);以及space-packet类型(src/space_packet.rs):CCSDS 133.0-B空间包主头的编码/解码,往返结果逐位一致。CCSDS OMM(轨道平均根数报文,502.0-B-2,属于ODM系列)写出器(src/omm.rs)以KVN格式发布SGP4平均根数,纯Rust实现的NAIF SPICE核读取器(src/naif_kernel.rs:DAF容器、SPK类型2、二进制PCK类型2)则为ephem_provider::KernelEphemeris提供支持。其他CCSDS报文类型(OPM、OCM、AEM(AEM:姿态星历报文))以及SPICE写入仍属路线图事项(P2) |
| 互操作性与标准(RINEX/SP3/SPICE/CCSDS) | 部分 | RINEX 3 多GNSS导航文件——GPS、Galileo、QZSS、北斗MEO/IGSO(IS-GPS-200)以及GLONASS(PZ-90(PZ:Parametry Zemli,俄罗斯大地基准)状态矢量RK4)——可读入、外推,并作为一个混合星座运行;RINEX 3观测文件解析器(按观测码给出伪距/载波/多普勒/SNR,带LLI/SSI(LLI:失锁指示;SSI:信号强度指示)标志;4.00预期可解析,尚未测试);SP3-c/d精密星历读取 ↔ 写出往返(解析并导出,供Ginan/RTKLIB/gLAB使用)以及10阶(11点)拉格朗日外推器(Propagator::Sp3Precise);SP3导出可通过命令行调用(kshana <orbit.toml> --export-sp3 out.sp3,或export_sp3 = true),并针对真实的GPS星座做了往返验证,24 h内小于0.5 m(tests/sp3_export_roundtrip.rs);CCSDS OEM 2.0星历写出器——为飞行动力学工具导出携带速度的TEME状态——现已可通过命令行调用(kshana <orbit.toml> --export-oem out.oem,或export_oem = true),并与外推器状态做了往返核对(tests/sp3_export_roundtrip.rs)。RINEX观测文件解析器现已为单点定位解算提供输入(pvt,在真实IGS数据上经独立核对,见GNSS / PNT一行)。另有CCSDS-TDM(503)跟踪数据报文的解析与生成(src/ccsds_tdm.rs)。面向查看器和任务分析工具的几何导出:CZML、KML(Keyhole标记语言)、GeoJSON和STK星历(--export、src/interop/),每种格式都由依据该格式规范编写的校验器解析回读(tests/interop_formats.rs),另有GeoJSON航线导入(--import-route)、供spectrum类型使用的SigMF(信号元数据格式)录制文件的读入与写出,以及面向LEO导航电文的RINEX-4风格 / CSV文本(INTEROP.md、STANDARDS.md)。目前没有北斗GEO,没有PPP整周模糊度固定,也没有动态RTK(真实数据上的静态浮点解PPP与短基线RTK已有,见GNSS / PNT一行),没有SPICE写出器,也没有OPM/AEM(OEM读取器已通过oem-interop类型提供,OMM写出器在src/omm.rs中,SPICE SPK/PCK读取器在src/naif_kernel.rs中)——P2“通过标准格式接入相邻领域” |
| 空间天气 / 环境(电离层/大气/辐射) | 部分 | space-weather类型(src/space_weather.rs):太阳/地磁指数(Kp↔ap对应IAGA(国际地磁与超高层大气学协会)的28级对照表、日Ap、居中的81日F10.7a)、Jacchia-71外逸层温度,以及在静态大气之上的由活动驱动的热层密度耦合——为MODELLED一阶模型,不是 NRLMSISE的绝对密度模型。电离层:Klobuchar广播模型(对照RTKLIB为VALIDATED)和IONEX(电离层图交换格式)TEC(总电子含量)图读取器(src/ionex.rs,已做单元测试)。一幅真实的CODE全球电离层图(CODG1330.18I)是几何无关斜向TEC一行的实测参考基准(tests/geometry_free_tec_gim_oracle.rs),但该测试是在其自身的测试夹具生成器中对该图求值,因此src/ionex.rs读取器本身尚未对照真实产品做交叉核对;没有基于物理的、或由空间天气驱动的电离层模型;P2+ |
| 重力图 / 替代PNT导航 | 部分 | src/gravimeter.rs:一个冷原子重力仪测量模型,其白噪声下限由CAI加速度计的ASD推导而来(σ = ASD/√τ);一个低阶完全归一化球谐重力异常场(已对照闭式勒让德函数和手工推导的单项异常做了验证),外加合成的质量瘤;以及一个重力图匹配粒子滤波器(由mapmatch + particle_filter组成),可根据飞越时所经历的异常序列恢复GPS拒止条件下的航迹。60分钟GPS拒止基准(run_gps_denied_gravity_nav,scenarios/gps-denied-gravity-nav.toml)飞行约700 km / 一小时的中断,惯性解漂移至约70 km,而带有重力仪确定性种子白噪声的由粗到细分层匹配器将其恢复至约145 m(< 500 m)——在各次噪声实现之间保持稳定,并且可证明受细化程度限制(单一粗网格会停滞在约2 km)。另有完整的IGRF-14(IGRF:国际地磁参考场)地磁主磁场模型(src/igrf.rs:IAGA施密特归一化球谐场,阶/次至13,2025.0历元加长期变化,系数由官方igrf14coeffs.txt机器生成;已对照闭式倾斜偶极子、标量位的有限差分以及已知的地磁极/强度做了验证)——这是平台可用于磁异常导航地图匹配的磁场。另有地形参考导航(TERCOM/SITAN(TERCOM:地形轮廓匹配;SITAN:桑迪亚惯性地形辅助导航))和重力+磁场+地形组合导航器(src/altpnt/terrain.rs):手写的SRTM(航天飞机雷达地形测绘任务).hgt数字高程模型(DEM)解析器(16位有符号大端、按行存储、北行在前、空洞值 -32768;已对照GDAL(地理空间数据抽象库)SRTMHGT(航天飞机雷达地形测绘任务高程文件格式)驱动规范以及闭式双线性中点参考基准做了验证)、雷达/气压高度计模型,以及run_terrain_nav匹配器,后者根据地面高程剖面对照DEM恢复GPS拒止条件下的航迹;还有run_combined_altpnt,它在每个航路点融合三个标量场通道(Δg mGal · |B| nT地壳异常 · 高程m),使联合后验比任何单一场都更尖锐(CRLB(克拉美-罗下界)更低)——保持在< 500 m以内(60分钟的中断期间),且在期望意义上不劣于最佳的单一通道。另有序贯(递归)地形参考导航——作为运行滤波器的SITAN(src/altpnt/sequential.rs,run_sequential_trn):同样的高度计对DEM的测量模型逐历元通过particle_filter的SIR(重要性采样重采样)引擎运行(以INS增量加过程噪声预测 → 按地形匹配重新加权 → 在退化时重采样),因此随时间变化的 INS漂移会沿航迹被跟踪,而批处理匹配器只能恢复单个恒定偏移——递归估计保持有界并能重新收敛(最终约70 m),而无辅助解则无界发散至约5 km,每历元误差随地形的可区分度变化,并带有有效样本量健康监测。诚实的适用范围:地图是已知且固定的——针对已存储DEM的递归定位(地形SLAM(同步定位与建图)中的定位那一半);联合地图估计是下文单独的RBPF。这四种现在都已接入场景引擎的kind=(gravity-map、terrain-nav、combined-altpnt、terrain-slam),并带有SVG漂移图(scenarios/terrain-nav.toml、scenarios/combined-altpnt.toml、scenarios/terrain-slam.toml)。0.36(WP-10):gravity-map导航器可选用真实的参考场([reference]:内置至70阶的EGM2008,或ICGEM .gfc文件),其异常合成与ICGEM计算服务吻合至约1e-8 mGal(VALIDATED,xval/icgem-egm2008/);在该70阶场上,60分钟基准的结果为3106 m,因此< 500 m的判据为NOT MET(已预先登记并已预测:70阶过于平滑)。可选用的地图误差蒙特卡罗([map_error_mc],scenarios/gravity-map-error-mc.toml)表明,合成的144 m定位结果以地图精确为前提(在2 mGal相关误差下,20次实现中有1次落在500 m以内;探索性)。combined-altpnt可选用EMAG2v3地壳磁场网格([magnetic_grid];EMAG2为按需获取,不随仓库提供,且不声称在其上取得任何导航结果)。terrain-nav按设计保持仅使用DEM:它是单通道TERCOM/SITAN匹配器,磁场匹配位于combined-altpnt中,后者将地形与磁场和重力通道融合;在terrain-nav中再加磁场通道会与之重复,因此“将EMAG2并入terrain-nav”这一审计项已由combined-altpnt的接入覆盖(RM-16)。真实SRTM的检查在CI中针对两个已提交的全分辨率裁剪块运行(与GDAL 3.8.4逐节点一致,xval/srtm-ungate/)。联合地图估计已存在(run_sequential_trn_on_map,FastSLAM风格的RBPF):在单次飞越中,它在错误地图上比已知地图的SITAN提高1.5 %,未达到其预先登记的10 % 判据(xval/terrain-slam-rbpf/)。仍然缺少:在导航运行中使用高阶重力模型(需要新的预先登记)、真实网格的磁场导航结果,以及重访(回环闭合)的SLAM案例。P3 |
| 再入 / EDL(进入、下降与着陆)、发射分析、EO/载荷(EO:对地观测) | 部分 | 通过三个可运行的类型提供一阶MODELLED几何:reentry(src/reentry.rs,Allen-Eggers弹道走廊——峰值减速度、峰值过载与峰值热流所处速度、峰值过载高度)、launch-window(src/launch.rs,二体发射方位角 sin Az = cos i/cos lat、轨道面变更 Δv、场址自转增益、每日发射机会),以及eo-coverage(src/eo_payload.rs,SMAD(空间任务分析与设计)空间三角形的EO 幅宽 / GSD(地面采样距离)/ 可达性 / 重访几何)。没有 6-DoF的EDL/气动热仿真,没有轨迹优化器,也没有传感器辐射度/MTF(MTF:调制传递函数)。P3 |
| 月球 / 地月空间PNT(LunaNet) | 部分 | src/lunar.rs:一个月球ARAIM引擎,复用地球侧的MHSS内核,并采用LunaNet LNIS(LunaNet互操作性规范)参数(σ_URE ≈ 30 m,P_sat ≈ 1e-4);MCI↔MCMF(MCI:月心惯性系;MCMF:月心月固系)地月空间坐标系转换(mci_to_mcmf / mcmf_to_mci,一种按恒星自转速率的简化平均自转模型)和月面坐标经纬高(mcmf_to_selenographic);以及南极保护级过境分析(south_pole_hpl_pass),用以量化完好性缺口——在30 m测距精度下,HPL为有限值,但超过50 m的月面作业告警限值。src/cr3bp.rs增加了地月CR3BP(圆形限制性三体问题)(旋转系动力学 + RK4外推器 + 雅可比常数 + 五个拉格朗日点,已对照已发布的L1/L2/L3数值和精确的L4/L5做了验证)——这是真实NRHO(近直线晕轨道)所需的三体核心——以及状态转移矩阵 + 单次打靶微分修正器(cr3bp_jacobian、propagate_state_stm、differential_correct_halo),可生成真正周期的L2晕轨道/NRHO:STM已对照有限差分验证,修正后的晕轨道在机器精度内自行闭合(雅可比常数守恒),以已发布的远月点状态为种子可复现L2南向9:2 NRHO(Gateway轨道),周期约6.57 d,近月点约3,250 km——与已发布的约6.56 d / 约3,370 km一致 | 经微分修正的NRHO初始条件(ICs)现已接入,但修正后轨道的去归一化月心(MCI/MCMF)转换以及族延拓仍是后续工作;具有真实物理天平动的DE440主轴月球定向已经存在(src/lunar_orientation.rs,来自moon_pa_de440 PCK,已对照tests/lunar_pa_orientation_spice_oracle.rs中的SPICE pxform核对),但较早的lunar::mci_to_mcmf路径仍使用不带天平动、也不带进动极的平均自转;该NRHO是CR3BP(圆形、不含太阳)的解,没有对照真实的LANS/Gateway(LANS:月球增强导航服务)星历做验证;可运行的lunar-integrity场景类型(scenarios/lunanet-araim.toml)可从命令行展示南极过境 | 月心转换 + 族延拓 + SPICE/LunaNet接口:P3 |
| 深空 / 行星际PNT(火星,无线电测量) | 部分 | 已随v0.17.0发布。一个无线电测量导航引擎:迭代光行时 + 夏皮罗延迟、双向/单向/三向多普勒与测距(Moyer两段)、相干转发器转换、再生/PN(PN:伪噪声)测距(CCSDS 414)、Δ-DOR(CCSDS 506)、太阳等离子体/对流层/电离层媒质(src/radiometric.rs);CCSDS-TDM(503)解析与生成(src/ccsds_tdm.rs);简约动力学SRIF(平方根信息滤波器),带有RTN(径向、横向、法向)经验加速度 + 3状态星载时钟 + 火星大气阻力(src/deepspace_od.rs、clock_state.rs、mars_atmos.rs),在合成闭环中实现火星LMO(LMO:低火星轨道)定轨约0.2 m;单向+双向融合;多天体动力学核心(src/body.rs、火星GMM-3(GMM:戈达德火星模型)、IAU火星坐标系src/mars_frame.rs、位于src/ephem_provider.rs的EphemerisProvider接口、两部分JD + TT↔TDB(TDB:质心动力学时));以及mars-pnt中继PNT场景(MARCONI火星静止星座,src/mars_pnt.rs)+ 端到端GSE性能仿真器(src/gse_sim.rs)。经仿真验证(协方差/闭环品质因数);以太阳为中心的动力学已对照JPL(喷气推进实验室)DE440做了交叉核对(1天弧段下137 m,xval/anise-mars-od)。缺少:真实的DSN/ESTRACK(ESTRACK:欧洲空间跟踪网)跟踪数据验证;在其自身坐标系中的火星重力(GMM-3 120阶/次场从PDS SHADR表加载,from_shadr,对照pyshtools为VALIDATED,并通过Body::with_gravity_field附加,但在IAU坐标系而非其自身的Konopliv-2006坐标系中求值);核心中的DE级星历(在xval中需核文件才启用)。P3 |
| 太阳系与任意天体周围的PNT | 部分 | solar-system类型:给出某一历元下太阳、各行星、冥王星、月球以及七颗主要卫星的位置、速度和物理常数,并给出天体之间的光行时;行星位置(JPL Standish根数)和光行时对照JPL Horizons为VALIDATED(tests/solar_system_horizons_reference.rs),卫星、冥王星和外行星表仍为MODELLED。body-pnt类型:围绕任意已编目天体(火星、月球、木卫二、木卫三、土卫六等)的轨道器或着陆器,利用来自本地Walker星座的单向伪距,外加可选的来自地球的双向测距进行导航——MODELLED。核心中没有行星星历核文件(采用解析根数),body-pnt中继轨道仅使用J2(完整的火星GMM-3 120阶/次场和月球GRAIL GL0660B 660阶/次场从PDS SHADR表加载,并附加到供外推器使用的Body,src/gravity_pds.rs)。P3 |
| 测评活动 / 任务组合 | 部分 | campaign类型(src/campaign.rs):把现有各类型串接在同一条共享时间线上(例如先压制干扰,再欺骗干扰,再带有INS惯性滑行的守时,再到完好性告警,最后恢复),在任意类型上做参数扫描和带种子的蒙特卡罗集合,以及在共享条件下运行多个场景并给出合并汇总;每个数字都读取自成员类型的一次真实运行。组合恒等式已经过测试(tests/campaign_composition_reference.rs:单阶段campaign可逐字节复现独立运行);MODELLED。[optimize]段(在一至三个键上做网格或有界Nelder–Mead,一个指标,取最小、最大或逼近目标值)达到其预先登记的闭式解与暴力搜索判据(tests/campaign_optimize_reference.rs);MODELLED,属于局部搜索,不声称得到全局最优,也没有梯度法或贝叶斯方法。P3 |
| 报告、动画与输出 | 部分 | 每次运行都会写出result.json、一幅图表和一份报告(report.html、report.json),其标签读取自验证矩阵,所记录的命令可逐字节复现结果(tests/advanced_report_cli.rs);--animate(svg、html或frames)把时间序列渲染为动画(src/animation.rs、ANIMATION.md);--export写出互操作性一行中的各种交换格式。这些只是运行结果的呈现,不是关于物理的证据。 |
生态与就绪程度(如实跟踪,不属于代码能力)#
| 领域 | 状态 | 备注 |
|---|---|---|
| 语言绑定与打包 | 部分 | Rust + Python(abi3)+ WASM,发布于三个注册中心。类型化接口(0.36,CAP-34):Python的RunOutput,带有NumPy访问器(array、columns、series)以及带存根类型的ScenarioKind / ErrorKind / KindMeta;JavaScript的run_typed(类型化的RunOutput对象)和scenario_kinds,TypeScript声明中使用相同的词汇。结果文档仍为各类型各自的JSON,仅由其共用的信封(units、版本)加以类型化 |
| 教育 / 入门用户体验(UX) | 部分 | 浏览器演练场,已提供引导模式:随场景自适应的引导滑块(web/studio/lib/guided.mjs,每个场景最多六个旋钮)和交互式引导教程(web/studio/lib/tour.mjs,可在演练场中重播)。每次运行还会得到一句通俗的含义说明及其关键数据,读取自结果文档(web/studio/lib/meaning.mjs,各类型的模板位于meaning-kinds.mjs;没有模板的类型则以通俗语言陈述其第一个主要数据)。缺少:除这一句之外针对各个数据的引导式解释(通俗的GLOSSARY.md对此有所涵盖) |
| 社区 / 治理 | 部分 | 治理框架已就位——GOVERNANCE.md(仁慈维护者模式 + 技术判据 + 开放/封闭边界)、CODE_OF_CONDUCT.md、CONTRIBUTING.md、SECURITY.md、议题/PR(PR:拉取请求)模板、FUNDING.yml、dependabot。由单一创始人维护;活跃的外部社区(贡献者、引用)取决于人员和时间,仍在建设中(外联工作待审) |
| 资金与采购就绪程度 | 无 | TRL约3;尚无机构引用/合同(见战略说明) |
于2026-10-29针对引擎0.40.0更新(92个场景类型,来自kshana kinds --json;0.40.0中新增:mission-thread、lunar-orbit-rendezvous、lunar-descent、lunar-surface和lunar-ascent)。2026-10-22:引擎0.39.0,87个类型,无新增类型。2026-10-19:引擎0.38.0,87个类型(0.38.0中新增:holdover-test、gnss-ssv和lunar-infrastructure)。2026-10-18:84个类型(0.37中新增:optical-atmosphere)。2026-10-16:83个类型(0.36中新增:acm-link、aocs、ascent-losses、contact-schedule、entry-heating、eo-radiometry、lunar-station-coverage和time-transfer-budget)。2026-10-10:引擎0.35.0,75个类型,无新增类型。2026-10-09和2026-10-08:先前的修订。2026-10-04:导航信号一行注明了0.31.0的IQ层。2026-09-29:新增LEO-PNT、频谱、太阳系 / 任意天体PNT、测评活动和输出各行。更早:与2026-06-02总审计的27行能力矩阵对齐;深空 / 火星PNT一行已在v0.17.0中新增。量子PNT的新增内容(GNSS拒止条件下的时钟守时(holdover)src/holdover.rs、组合的量子惯性航位推算预算QuantumNavBudget、测距码设计权衡CodeFamily、机器核查的验证矩阵src/verification.rs)已并入授时、量子PNT传感器、导航信号和V&V各行——每一项都按其实际的参考基准标注为经独立核对或由模型计算得出。
FutureNAV演示器新增内容(由模型计算得出,经内部交叉核对——没有经外部独立核对):(1)机器学习射频损伤检测评估试验台 src/impairment_eval.rs——带标注的合成(以参数为依据,不是IQ)损伤语料库 + 与检测器无关的ROC/AUC/混淆矩阵/Pfa-Pmd(ROC:接收者操作特征;AUC:曲线下面积)测试框架,带有泄漏防护和分层划分;内置的检测器是透明的、已发表方法的基线,不是SOTA(最先进水平),这里较高的AUC说明的是流水线可用,而不是外场性能。(2)量子对经典PNT的权衡引擎 src/quantum_trade.rs——实测ADEV的读入(对σ_y²(τ)=q_wf/τ + q_rw·τ/3 + q_drift·τ³/20做NNLS(非负最小二乘)拟合,并对照q_from_allan做往返核对)、在产物上带有下限假设警示的授时/惯性守时收益表,以及GNSS拒止条件下的韧性随时间变化包络;它是对合作方的量子收益进行量化,绝不对器件做验证。两者都经过对抗式评审(发现并修复了一处 τ²→τ³ 漂移基底的错误,以及一处错误的“无限期有界”韧性说法)。该项新增时有911个库测试,fmt+clippy无警告。
交换 / 标准格式新增内容(src/interchange.rs):Kshana交换格式(KIF)——一个中立的、带版本的、自描述的Envelope,可包裹任何制品(场景、结果、权衡研究),带有可识别的format标签、唯一权威来源的SCHEMA_VERSION(该模式版本以前曾作为字面量复制在15处,现在由整个crate引用的单一常量持有)、生成方engine_version,以及明确且经过测试的兼容性约定(compatibility():在只增字段的约束下,同主版本 / 次版本相同或更旧的可读取;更新的次版本或不同的主版本由Envelope::parse在边界处拒绝,而不是被悄悄地错误解析)。可往返(wrap→to_json→parse→payload_as::<T>()),适用于任何Deserialize载荷;有意设计为不含时间戳,以保持Kshana的逐位可复现性。记录于SCHEMA.md,使该格式可被引用,而不只是被输出——即开放核心的“待成标准”定位。该项新增时有923个库测试,fmt+clippy无警告。
FutureNAV主导性构建新增内容(由模型计算得出,经内部交叉核对——没有经外部独立核对):(1)节俭型的每覆盖成本 / ROI(投资回报)层 src/frugal.rs——位于星座规模确定引擎(walker)之上的收益表述层,报告每提高一个百分点覆盖率的成本,以及相对于基线的每欧元覆盖率ROI;每颗卫星的成本是由调用方提供、有来源依据的低/标称/高区间(不虚构单点价格),因此输出是区间,而不是虚假的单点值;这是对由模型计算得出的覆盖率数字所作的由模型计算得出的经济性表述,不是报价。(2)漏检的完好性影响映射 src/integrity_impact.rs——把未被检测到的欺骗干扰/压制干扰所引起的定位偏差映射为其等效误差 → Stanford区域(可用 / 系统不可用 / 误导 / 危险误导),对照针对具体情境的告警限值(开阔天空对城市、HAL对VAL),并组合了有外部锚定的RAIM classify_stanford;漏检→告警限值之间的这座桥梁是由模型计算得出的,不是经认证的完好性分配。两者都已映射进机器核查的验证矩阵(src/verification.rs,Validated⇒ExternalDataset不变式保持完好;实时行数以VERIFICATION-MATRIX.md的生成表头为准)。面向AI评估框架的交叉验证 / 泄漏防护 / 按参数分层划分,已在src/impairment_eval.rs中提供(stratified_split、Split::has_leakage)。该项新增时有951个库测试,fmt+clippy无警告。
FutureNAV乐观差距研究新增内容(由模型计算得出,已对照闭式解做内部交叉核对——没有经外部独立核对,不是从仿真到外场的声明):针对射频损伤检测器,对分布内→分布外AUC 乐观差距所做的受控合成研究。(1)学习型检测器 src/impairment_ml.rs——固定的特征映射 + 由训练集拟合的标准化器、逻辑回归基线(确定性的全批量梯度下降),以及一个单隐藏层的MLP(多层感知机;带种子的反向传播SGD(随机梯度下降)),均位于已发表方法基线所用的同一ImpairmentDetector trait之后。(2)手工推导的统计量 src/eval_stats.rs——百分位自助法置信区间(CI)、DeLong AUC方差/置信区间、Spearman ρ,以及岭回归,每一项都对照闭式解做了核对(双正态AUC Φ(d′/√2)、手工推算的DeLong方差、教科书式的结秩 ρ、精确的OLS(普通最小二乘)恢复)。(3)研究本身 src/impairment_study.rs——逐类别AUC、逐(detector,class)的缩放律趋势(差距对1−严重程度),以及一个仅用分布内数据的岭回归差距预测器,它仅凭分布内诊断量估计乐观差距,并以留一检测器和留一类别的方式,对照“预测均值”基线打分。可通过cargo run --release --example optimism_study一条命令生成制品。每个数字都是在合成的、以参数为依据的语料库上,对由模型导出的标签所取的AUC;该差距是合成→合成的严重程度偏移,绝不是外场检测结果。已映射进机器核查的验证矩阵(src/verification.rs,Validated⇒ExternalDataset不变式保持完好)。