MEO与LEO融合定位、导航与授时

三种场景种类利用低地球轨道（LEO）卫星单独或与中地球轨道（MEO）全球导航卫星系统（GNSS）融合，提供定位、导航与授时（PNT）：leo-pvt（位置、速度和时间）、leo-ppp（精密单点定位）和ntn-positioning（5G非地面网络）。来源：src/leo_fusion/。

引擎与系统无关。每个星座都是Walker壳层、显式轨道根数或constellation-design种类的GNSS预设；每个信号都是一个载波、一个码片速率和一条载噪密度（C/N0）包络；每份误差预算都是一个显式的一西格玛。具名系统是可选预设，每个一份文件，每项能力、测试和内置场景无需其中任何特定一个即可运行。

系统与预设#

场景将其系统列为[[system]]表。这个完整场景把GPS基线星座与一个通用LEO层合并，按原样运行（kshana <file>.toml；引擎0.40.0给出的位置精度因子中位数，仅GPS为2.43，融合后为1.17，3D误差均方根分别为2.06 m和0.47 m）：

kind = "leo-pvt"
mode = "joint"
seed = 3
duration_s = 600.0
step_s = 60.0
[user]
lat_deg = 40.42
lon_deg = -3.70
height_m = 650.0
[[system]]
name = "GPS"
preset = "gps-baseline"
cn0_dbhz = [38.0, 48.0]
sisre_m = 0.6

[[system]]
name = "Any LEO layer"
carrier_hz = 1.5e9          # any band
chip_rate_hz = 10.23e6      # omit with doppler_only = true for a signal of opportunity
cn0_dbhz = [45.0, 55.0]     # at the elevation mask and at the zenith
sisre_m = 0.3               # signal-in-space range error of orbit and clock, one sigma
clock = "estimated"         # its own receiver clock (inter-system bias solved) or "known"
isb_ns = 40.0               # true inter-system bias used to simulate its pseudoranges
[[system.shell]]
total = 240
planes = 12
phasing = 1
altitude_km = 1000.0
inclination_deg = 60.0

preset = "gps-baseline"（全球定位系统，GPS；或galileo、beidou-meo、glonass）取用已公布的GNSS星座；leo_preset = "..."用某个LEO预设补全表中未写出的内容。C/N0自截止角至天顶随仰角正弦线性变化（建模选择：真实的过境包络取决于发射天线方向图）。伪距一西格玛是引擎的延迟锁定环（DLL）热噪声（navsignal::dll_code_jitter_chips）在该C/N0下与空间信号测距误差（SISRE）的合成，除非sigma_pr_m将其固定；距离变化率一西格玛是波长乘以sigma_doppler_hz。由于该sigma是输入，一个独立的信号模型可以向其供值，而定位代码无需知道它的来源。

所有源自研讨会的数值都位于src/celeste_iod.rs的fusion模块中，由scenarios/celeste-iod-fused-pvt.toml使用（tests/workshop_preset_isolation.rs强制规定它们可以出现在何处）。预设如何不予发布：引擎中每一个源自研讨会的数字都存放于一个文件src/celeste_iod.rs中，build.rs仅在该文件存在时才将其编译进来，并存放于仅限仓库的场景scenarios/*celeste-iod*.toml中。删除该文件和这些场景即不再发布该预设，无需修改任何源码；其他所有测试、参考基准（oracle）和场景无需它也能运行，而README中的场景文件数仍把未予发布的文件计入在内。

leo-pvt#

一个种类，四种模式（mode = "doppler" | "joint" | "polar" | "timing"）。

多普勒。接收机测量多普勒f_D（波长λ），观测到距离变化率ρ̇ = −λ f_D = u·(v_s − v_u) + ḋ，其中u为视线方向，ḋ为接收机钟漂。批量Gauss-Newton拟合解算位置、钟漂以及可选的恒定速度，并带解析偏导∂ρ̇/∂r = −(I − u uᵀ)(v_s − v_u)/ρ：只有卫星垂直于视线的速度携带位置信息，因此几何即视线在窗口内如何转动。报告给出误差随窗口长度的变化、各系统的多普勒、多普勒变化率和加加速度包络，以及单次过境表。一次过境可定出用户沿轨方向（零多普勒的时刻）和横向（多普勒曲线的陡度）的位置；过境越接近头顶，横向误差无限增大，而跨越星下点轨迹的镜像位置几乎同样吻合（只有地球自转能将二者区分）。仅多普勒系统（doppler_only = true，即starlink-sop预设）以该模式运行。

联合。每个历元，对仅GNSS系统、仅LEO系统和全部系统的伪距做加权最小二乘，每个系统一个接收机钟（估计系统间偏差，ISB）或参考时间尺度上已知的广播偏移。报告几何、位置、水平、垂直和时间精度因子（GDOP、PDOP、HDOP、VDOP、TDOP）、各项误差、估计出的偏差，以及DOP随加入GNSS几何的LEO卫星数的变化。

极区。视野内卫星数、DOP中位数和可用性随纬度的变化，分别针对MEO GNSS、LEO以及两者。

授时。在已知位置，每个LEO伪距都是一次钟测量。接收机运行两状态（相位、频率）Kalman滤波器，其过程噪声为振荡器等级的白频率噪声和随机游走频率噪声（slot-timing和钟模型），在过境之间保持时间，并用IS-GPS-200的表达式Δt_UTC = Δt_LS + A0 + A1 (t_E − t_ot + 604800 (WN − WN_t))把系统时转换为协调世界时（UTC）；广播偏移的不确定度是每次运行的一个偏差。

leo-ppp#

浮点解精密单点定位（PPP）扩展Kalman滤波器（EKF），基于无电离层码和相位：静态坐标、白噪声接收机钟、每多一个系统一个系统间偏差、随机游走的天顶湿延迟，以及每个卫星弧段一个浮点模糊度。精密轨道与钟误差对同一卫星的码和相位是共同的，因此每颗卫星是一次相关的两行更新，采用Joseph稳定形式，使协方差在数千次毫米级相位更新中保持正定。观测量由同一模型模拟，因此位置的归一化估计误差平方（NEES）必须服从三个自由度的卡方分布；该检验在蒙特卡罗随机种子（seed）上核对这一点。收敛指这样的第一个历元：此后直到运行结束，水平和垂直误差均保持在阈值（10 cm）以下。

一颗LEO卫星约十分钟划过天空，一颗MEO卫星只移动几度，因此LEO弧段能更早得多地把模糊度与位置分开。

ntn-positioning#

移动卫星业务（MSS）S频段的5G非地面网络（NTN）下行链路，第3代合作伙伴计划（3GPP）频段n256（2170至2200 MHz）。到达时间的Cramér-Rao下界（CRB）为c / (2π β sqrt(2 (C/N0) T))，其中β为均方根（Gabor）带宽（平坦OFDM谱取B/√12），单音频率的下界为sqrt(3 / (2π² (C/N0) T³))。该种类通过接收机钟未知的下行到达时间定位，以及一次过境上的单卫星多普勒定位，比较各信道（默认为5 MHz的New Radio信道和200 kHz的窄带信道）。

随附场景#

这些种类也在其他场景内运行：leo-pvt是leo-focus-fused-pnt-sisre扫描的成员，也是leo-vertical-autonomous-vehicle、leo-vertical-polar-arctic、leo-vertical-critical-infrastructure-timing和leo-vertical-5g-network-timing复合场景（campaign）的成员；leo-ppp是leo-focus-ppp-altitude扫描的成员；ntn-positioning是leo-focus-ntn-bandwidth扫描的成员；leo-pvt和leo-ppp是leo-pnt-chain种类的融合定位解阶段和PPP阶段。其结果见LEO-PNT.md。

已发布的数值与标签#

其余一切均为MODELLED，其理由见验证矩阵（docs/VERIFICATION-MATRIX.md）：DOP对照手工推导的四卫星算例核对，定位解对照其协方差，多普勒模型对照距离加速度恒等式，PPP滤波器对照卡方NEES区间，各下界对照求积。

局限，直白陈述#

• 二体轨道，带来自J2（地球的二阶带谐项）的长期漂移；除SISRE一西格玛之外没有广播星历拟合误差，没有卫星天线方向图。
• leo-pvt中没有电离层或对流层延迟（PPP滤波器带有湿延迟状态；其无电离层组合去除一阶电离层），没有闪烁、多路径、周跳或整周模糊度解算。
• NTN精度是一个下界，而不是已达到的结果。
• 标为代表性的预设值是示意性的，不描述任何运营方的设计。