leo-navmsg（场景类型）
引擎v0.40.0的场景类型，所属系列为近地轨道导航。仅供参考：研究与工程工具的分析输出，不是经型式认可的导航设备，也不是生命安全服务。此处每个标签均由引擎或验证矩阵给出；除非矩阵另有说明，一个类型即为MODELLED（标签如何获得，见README的Evidence一节）。
作用#
LEO导航电文：低地球轨道（LEO）定位、导航与授时卫星的广播星历与钟，适用于任意轨道、载波和模型，并带可选的命名预设（Xona Pulsar、Iridium、Starlink、CentiSpace、一个具代表性的C波段系统、ATOMIC零钟模型、Celeste IOD）。内容：辅助数据（SVID、数据期号、频段、信号健康状态）、同步（周、周内时、关于toc的二阶钟多项式af0-af2）、四种模型之一的星历——Galileo OS SIS ICD 16参数开普勒集；该集加沿迹、横向与径向修正多项式；Liu等2025 22参数模型；不含钟项的ECEF多项式（ATOMIC零钟）——以及其他服务（Klobuchar广播集、带有效电离水平的NeQuick-G ai0-ai2，以及依ICD闰秒逻辑的系统时到UTC参数）。拟合器：用J2-J6带谐项或EGM2008引力（取到所选阶数）加阻力积分出的真值轨道，以及带随机种子的自由或受控钟；对非奇异根数做Levenberg-Marquardt拟合开普勒集，再做线性最小二乘修正多项式；钟的拟合扣除用户加入的相对论项。分析：fit-interval-trade（信号在空间中的测距误差，SISRE，采用该轨道高度的全球平均权重，随拟合区间与更新周期变化，仅轨道与含钟两种情形）、model-comparison（四种模型、参数个数、编码比特数，以及Kshana在Liu等所用高度上的拟合结果与已发表数值并列）、midpass-update（用户上空最高的一次过境、每次电文切换的位置、钟与用户测距跳变、最差几何下的跳变、对照连续性阈值的PASS/FAIL）、encode-decode（Kshana自己记录在案的带CRC-24Q的二进制帧、逐字段的半步量化预算、损坏帧检查、标注为Kshana扩展的RINEX-4风格记录导出与导入，以及CSV表）。VALIDATED：SISRE权重对照已发表的MEO/GEO表（Montenbruck等2018）；Galileo用户算法对照RTKLIB在真实Galileo广播星历上的结果；CRC-24Q对照其目录校验值与RTCM 1005示例帧。MODELLED：每个拟合与SISRE数值都是相对于Kshana积分所得真值的表示误差（不含定轨或预报误差）；与Liu等的比较所用轨道不同；编码与文本格式是Kshana自己的。
scenarios/leo-navmsg-celeste-iod.toml的一次运行汇总为：LEO navigation message — 510 km, 97.4 deg, gravity degree 20, model kepler-rac SISRE weights: w_R 0.459, w_AC^2 1/2.53 (mask 0 deg) encode-decode: kepler-rac model, frame 152 bytes (1156 payload bits, 891 ephemeris+clock bits), CRC-24Q 0x58ADF2 quantisation: largest position change 0.52 mm, clock 0.09 mm; SISRE exact 0.0013 m, quantised 0.0013 m corrupted frame rejected: true; RINEX round trip 4.43e-6 m; CSV round trip 0.00e0 m fit-interval trade over 1800 s (usage period = fit interval): kepler16 60 s SISRE orbit RMS 0.0003 m max 0.0015 m with clock RMS 0.0006 m kepler16 120 s SISRE orbit RMS 0.0003 m max 0.0015 m with clock RMS 0.0007 m kepler16 300 s SISRE orbit RMS 0.0036 m max 0.0141 m with clock RMS 0.0037 m kepler16 600 s SISRE orbit RMS 0.0293 m max 0.1023 m with clock RMS 0.0293 m kepler16 900 s SISRE orbit RMS 0.1073 m max 0.3812 m with clock RMS 0.1075 m kepler-rac 60 s SISRE orbit RMS 0.0000 m max 0.0000 m with clock RMS 0.0005 m kepler-rac 120 s SISRE orbit RMS 0.0001 m max 0.0002 m with clock RMS 0.0007 m kepler-rac 300 s SISRE orbit RMS 0.0005 m max 0.0021 m with clock RMS 0.0012 m kepler-rac 600 s SISRE orbit RMS 0.0097 m max 0.0395 m with clock RMS 0.0096 m kepler-rac 900 s SISRE orbit RMS 0.0388 m max 0.1143 m with clock RMS 0.0390 m The 16-parameter Keplerian set degrades from 0.0003 m at 60 s to 0.1073 m at 900 s: one Keplerian set with twice-per-revolution harmonics cannot follow the higher-frequency gravity terms and the drag of a LEO arc for more than a few minutes, and its least-squares residual oscillates across the window. The along/cross/radial polynomials, of higher degree than the Keplerian set spans, absorb what is left, giving 0.0388 m at 900 s.
输入#
来自模式（kshana kinds --json）：
- 必填字段：无
- 可选字段：
name、description、seed、analysis、preset、orbit、clock、message、trade、comparison、midpass
示例scenarios/leo-navmsg-celeste-iod.toml设置了以下内容等：
| 字段 | 取值 | 单位 |
|---|---|---|
analysis |
[encode-decode, fit-interval-trade] | 未说明 |
kind |
leo-navmsg | 文本 |
message.csv_schema |
celeste-iod | 文本 |
name |
Celeste IOD报文（workshop预设） | 文本 |
preset |
celeste-iod | 文本 |
seed |
15 | 未说明 |
trade.fit_intervals_s |
[60, 120, 300, 600, 900] | s |
trade.models |
[kepler16, kepler-rac] | 未说明 |
trade.span_s |
1800 | s |
trade.update_fit_interval_s |
300 | s |
trade.update_periods_s |
[60, 150, 300] | s |
运行#
kshana scenarios/leo-navmsg-celeste-iod.toml有5个内置场景使用该类型；其余见scenarios/。
给出什么#
该次运行的标量结果，单位为引擎所给出的单位：
| 结果 | 取值 | 单位 |
|---|---|---|
encode_decode.corrupted_frame_rejected |
true | 标志 |
encode_decode.crc24q |
0x58ADF2 | 文本 |
encode_decode.crc24q_check_value_123456789 |
0xCDE703 | 文本 |
encode_decode.csv_round_trip_max_pos_m |
0 | m |
encode_decode.csv_schema |
celeste-iod | 文本 |
encode_decode.ephemeris_clock_bits |
891 | bit |
encode_decode.frame_bytes |
152 | byte |
encode_decode.model |
kepler-rac | 文本 |
encode_decode.payload_bits |
1156 | bit |
encode_decode.quantised_max_clock_m |
9.4929e-5 | m |
引擎给出的结果标签：MIXED — 构件为VALIDATED，结果为MODELLED。SISRE权重复现已发表的MEO/GEO表（Montenbruck等2018），Galileo ICD用户算法在真实Galileo广播星历上复现RTKLIB，CRC-24Q复现其目录校验值与RTCM 1005示例帧
证据#
MODELLED 5 · VALIDATED 6：点名该类型的验证矩阵行。
- VALIDATED leo_navmsg::sisre::sisre_weights：径向权重w_R与横向权重平方w_AC^2，分别为视线天底角的cos^2与sin^2之半在均匀分布于仰角之上可见地球帽的用户上的平均值
- VALIDATED leo_navmsg::elements::kepler_point：Galileo OS SIS ICD开普勒求值（开普勒方程、二次谐波修正、地固升交点），与引擎的RINEX求值器分开编写，返回位置及其幅角 测试：leo_navmsg_reference.rs。
- VALIDATED leo_navmsg::codec::crc24q：生成多项式0x1864CFB，初值0，无反射，无最终异或，Kshana LEO帧对其之前每个字节所携带的校验
- VALIDATED
leo-navmsg类型的拟合器与权衡：用J2-J6带谐项或EGM2008引力（取到所选阶数）加阻力积分出的真值轨道，以及带随机种子的自由或受控钟；对非奇异根数做Levenberg-Marquardt拟合Galileo开普勒集 - 矩阵中另有7项。
本次运行实际涉及的各行，以及矩阵为每行给出的参考基准（oracle）（公开来源在矩阵中列出）：
- MODELLED确定性、场景哈希、SBOM加跨平台golden门限。参考基准（ExternalDataset）：SBOM与官方CycloneDX 1.5 JSON Schema（加有效的SPDX标识符）一致，这是已发布的外部标准，整个依赖图上零验证错误；FoM确定性与逐字节可复现性部分仍是固定的自洽性检查，因此该行仍为MODELLED
- VALIDATED leo_navmsg::sisre::sisre_weights：径向权重w_R与横向权重平方w_AC^2，分别为视线天底角的cos^2与sin^2之半在。参考基准（oracle，ExternalDataset）：Montenbruck、Steigenberger与Hauschild（2018）已发表的SISRE权重因子表，Multi-GNSS signal-in-space range error assessment - Methodology and results，Advances in Space Research 61(12):3020-3038，doi 10.1016/j.asr.2018.03.041：GPS 0.98与1/49，GLONASS 0.98与1/45，Galileo 0.98与1/61，BeiDou MEO 0.98与1/54，BeiDou IGSO/GEO 0.99与1/126。在LEO半径处计算同一平均值得到
- VALIDATED leo_navmsg::elements::kepler_point：Galileo OS SIS ICD开普勒求值（开普勒方程、二次谐波修正、地固升交点），分开编写。参考基准（oracle，ExternalDataset）：RTKLIB 2.4.2-p13 eph2pos的ECEF位置（同一ICD算法的独立实现），针对2024-09-10的真实BKG/IGS广播记录，两者均连同来源出处提交于tests/fixtures/rinex_sp3_interop（NOTICE、rinex_ecef_reference.txt、brdc_multignss_slice.rnx）。这验证的是开普勒用户算法；在其上叠加的沿迹/横向/径向修正由各自的行覆盖，而Liu项b
- VALIDATED leo_navmsg::codec::crc24q：生成多项式0x1864CFB，初值0，无反射，无最终异或，Kshana LEO帧对其之前每。参考基准（oracle，ExternalDataset）：这些参数的CRC目录校验值（reveng.sourceforge.io CRC目录，CRC-24/LTE-A：宽度24，poly 0x864CFB，init 0，check 0xCDE703），它们即RTCM 10403与Galileo OS SIS ICD的CRC-24Q参数，以及RTCM 10403中印出的1005号报文类型示例帧
- VALIDATED
leo-navmsg类型的拟合器与权衡：用J2-J6带谐项或EGM2008引力（取到所选阶数）加阻力积分出的真值轨道，以及带随机种子的自由或受控。参考基准（oracle，ExternalDataset）：以真实精密科学轨道为真值（TU Graz IfG/ITSG业务化简化动力学轨道，凭署名可任意使用；SHA-256值见夹具NOTICE），用16参数集在20与30 min弧段上拟合，对照Liu等2025（Remote Sensing 17(16):2894，CC BY 4.0）针对相同卫星与日期发表的统计：沿迹、横向与径向RMS各在1.5倍以内（实测0.804至1.087），SISR
局限#
本次运行自身的报告所说的未建模或未经独立验证的内容：
- SISRE是电文相对于其所拟合的真值的表示误差；定轨误差与轨道预报误差未建模。（结果
limitations[0]） - 真值轨道是Kshana的数值积分（带谐项或EGM2008引力，静态指数阻力），不是真实卫星的精密轨道；无第三体、太阳辐射压或潮汐。（结果
limitations[1]） - 二进制格式是Kshana自己记录在案的编码，依据已发表的电文组成部分建模；它不是Celeste或任何其他系统的比特布局（均未公开）。（结果
limitations[2]） - RINEX风格的块是有记录的Kshana扩展；RINEX 4.02未定义LEO导航记录。（结果
limitations[3]） - 携带了NeQuick-G系数并计算了有效电离水平，但将其转换为延迟的NeQuick电子密度积分并未实现；已实现的是Klobuchar延迟，按1/f^2缩放到载波频率，对在电离层内部飞行的卫星不作修正。（结果
limitations[4]） - Liu等2025的22参数项遵循该论文的用户算法（式1-7）和拟合策略（第2.3节）；其SISRE随高度变化的数值使用的是真实精密轨道，因此在Kshana积分所得轨道上做的这一比较为MODELLED，而非VALIDATED（真实轨道的比较见tests/leo_navmsg_fit_real_orbit_oracle.rs）。（结果
limitations[5]） - MIXED — 构件为VALIDATED，结果为MODELLED。SISRE权重复现已发表的MEO/GEO表（Montenbruck等2018），Galileo ICD用户算法在真实Galileo广播星历上复现RTKLIB，CRC-24Q复现其目录校验值与RTCM 1005示例帧。每个拟合、SISRE、连续性与量化数值均为MODELLED：即电文相对于一个（结果
label） - MODELLED：每个拟合与SISRE数值都是相对于Kshana积分所得真值的表示误差（不含定轨或预报误差）；与Liu等（类型目录（
kshana kinds --json））
另请参阅#
- 系列页面：近地轨道导航
- 所有类型：KINDS.md
- 主题页面：LEO-PNT.md
- 主题页面：LEO-NAVMSG.md