标准与互操作
Kshana使用GNSS（全球导航卫星系统）、飞行动力学和授时社区的标准交换格式，使其能够与RTKLIB（开源实时动态定位库）、gLAB、Ginan、GMAT（通用任务分析工具）、Orekit以及IGS（国际GNSS服务）分析中心的工具并肩工作，而不是孤立于一座私有的孤岛。本页把引擎解析或输出的交换格式，对应到实现各格式的模块和权威规范。
范围限于格式，即有读写方向的对象。引擎实现而非解析的信号和算法标准（IS-GPS-200（IS：接口规范；GPS：全球定位系统）、IEEE（电气电子工程师学会）1139、RTCA（原为无线电技术委员会）DO-229E、IGRF-14（IGRF：国际地磁参考场）、ARAIM（先进接收机自主完好性监测）WG-C（WG：工作组）参考、CCSDS（空间数据系统咨询委员会）401/DSN（DSN：深空网））改在VERIFICATION-MATRIX.md中逐行给出证据。
引擎使用的格式#
| 标准 | 方向 | 模块 | 规范 / 权威来源 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| CCSDS OEM（轨道星历消息） | 可读也可写 | src/oem.rs |
CCSDS 502.0-B轨道数据消息，KVN（关键字-值表示法）形式 | 由GMAT、Orekit、STK（Systems Tool Kit）摄入的列表式状态矢量星历。parse_oem将其读回；通过复现CCSDS 502.0-B-3图G-11蓝皮书的逐字示例得到核验（tests/ccsds_reference.rs）。可选的6×6位置/速度协方差块（COVARIANCE_START … COVARIANCE_STOP，21个元素的下三角KVN序列化，可带可选的COV_REF_FRAME）既可写出（covariance_block_kvn）也可读入（parse_covariance_block），往返对称（src/oem.rs测试）。 |
| CCSDS OMM（轨道平均根数消息） | 写 | src/omm.rs |
CCSDS 502.0-B-2，KVN形式 | SGP4/TLE（SGP4：简化通用摄动4；TLE：两行根数集）平均根数（平均运动、e、i、Ω、ω、M、BSTAR（轨道传播器的阻力项））的标准轨道发布形式。在orbit场景上可经--export-omm <out.omm>或export_omm = true通过CLI（命令行界面）使用（每颗由TLE定义的卫星生成一条OMM，带有其真实的NORAD（北美防空司令部）编号、COSPAR（国际空间研究委员会）标识符和历元；tests/sp3_export_roundtrip.rs）。XML（可扩展标记语言）形式和读取器属于后续工作。 |
| CCSDS TDM（跟踪数据消息） | 可读也可写 | src/ccsds_tdm.rs |
CCSDS 503.0-B跟踪数据消息，KVN形式 | DSN/ESTRACK（ESTRACK：欧洲空间跟踪网）一次过境向OD（定轨）系统交付的距离 / 多普勒 / 角度跟踪记录。通过复现CCSDS 503.0-B-2图E-9蓝皮书的逐字示例得到核验（tests/ccsds_reference.rs）。 |
| CCSDS空间包（133.0） | 可读也可写 | src/space_packet.rs |
CCSDS 133.0-B-2空间包协议 | 地面系统交换的6字节TM/TC（TM：遥测；TC：遥控）主头部封装。编码器复现了独立的spacepackets-py库所发布的字节级测试向量（src/space_packet.rs测试）。 |
| SP3-c（SP3：标准产品3，精密轨道格式）/ SP3-d（精密星历） | 可读也可写 | src/sp3.rs |
IGS标准产品3（c/d） | 地固系（ECEF）位置加钟差时间序列。在真实的gps-ops快照上，往返核验至< 0.5 m（tests/sp3_export_roundtrip.rs）。 |
| RINEX（接收机独立交换格式）3（广播导航） | 读 | src/rinex.rs |
RINEX 3.x NAV（IS-GPS-200、Galileo ICD（接口控制文件）、北斗ICD、GLONASS（俄罗斯全球导航卫星系统）ICD） | 多GNSS的NAV摄入（GPS LNAV（传统导航电文）、Galileo F/NAV、QZSS（日本准天顶卫星系统）、北斗MEO/IGSO（MEO：中地球轨道；IGSO：倾斜地球同步轨道）、GLONASS状态矢量）；可作为一等的Propagator来源使用。 |
| TLE / 3LE（两行 / 三行根数） | 读 | src/tle.rs |
NORAD / Celestrak，AIAA（美国航空航天学会）2006-6753 | 由经独立核验的SGP4/SDP4（SDP4：简化深空摄动4）核心传播（对666个官方AIAA向量为4.12 mm）。 |
| RINEX 3.0x（观测） | 读 | src/rinex_obs.rs |
RINEX 3.0x OBS（预期可解析4.00，但从未在4.00文件上演练过） | RINEX的另一半：接收机自身的码 / 载波 / 多普勒 / SNR（SNR：信噪比）记录（parse_obs）。这是pvt单点定位求解器与广播导航文件一并使用的输入（tests/pvt_abmf.rs，真实的IGS站ABMF）。 |
| IONEX（电离层图交换格式；全球TEC（总电子含量）图） | 读 | src/ionex.rs |
IONEX 1.x（IGS电离层产品） | parse_ionex读取IGS全球总电子含量格网，这是广播Klobuchar改正的实测替代方案，带有双线性空间和时间插值以及到斜向延迟的倾斜因子映射。 |
IERS（国际地球自转与参考系服务）finals2000A / Bulletin B（地球定向） |
读 | src/eop.rs, src/frame_eop.rs |
IERS约定；IERS EOP（地球定向参数）14 C04 / finals2000A.all |
来自官方产品的UT1（世界时1，地球自转时间）−UTC（协调世界时）和极移，包括预测行，因此坐标系归算可以实时运行，其预测误差的增长也可纳入预算（tests/operational_eop_predictor_reference.rs）。 |
| KIF（Kshana交换格式） | 可读也可写 | src/interchange.rs |
本仓库，见SCHEMA.md |
中性、带版本的封装，每种产物都可以包装其中：format / schema_version / kind / engine_version / payload，并为使用方给出明确的主版本-次版本兼容性判定。不是外部标准；在此记录是因为外部工具必须能识别它。 |
| LunaNet / IOAG（跨机构运行咨询组）月球交换 | 写（时间元数据也可读） | src/lunar_interop.rs |
LunaNet互操作性规范 / IOAG月球通信架构，基于CCSDS 502.0 | 以与LunaNet/IOAG对齐的CCSDS形式输出的月球坐标系、月球时标和月球星历（export_lunar_oem、export_kif_lunar、export_lunar_time_metadata），并对所输出的OEM做字段检查（tests/lunar_interoperability_export_reference.rs）。 |
| CZML（Cesium语言） | 写 | src/interop/czml.rs |
CesiumJS CZML数据包格式 | 用于CesiumJS地球的带时间标签的数据包JSON（JavaScript对象表示法）流；运动物体以GCRS写出（INERTIAL）。适用于任何把物体放在地球上的类型，用--export czml。 |
| KML（Keyhole标记语言） | 写 | src/interop/kml.rs |
OGC（开放地理空间联盟）KML 2.2 | 供Google Earth和GIS（地理信息系统）工具使用的地固系经度、纬度和高度。--export kml。 |
| GeoJSON | 可写也可读（路线） | src/interop/geojson.rs |
IETF（互联网工程任务组）RFC 7946 | 供网络地图和GIS工具使用的地固系几何（--export geojson）；LineString可被读回，作为沿直线航迹飞行的各类型的输入（--import-route <route.geojson>）。 |
STK星历（.e、EphemerisTimePosVel） |
写 | src/interop/stk.rs |
Ansys STK星历文件格式 | 供STK及读取其星历格式的工具使用的惯性（ICRF）位置和速度。--export stk。 |
| SigMF（信号元数据格式） | 可读也可写 | src/sigmf.rs |
SigMF规范 | 复基带记录加JSON元数据：spectrum类型写出其合成的同相/正交（IQ）采样（--export sigmf），并通过其[recording]块读取记录。 |
| LEO导航电文文本（RINEX-4风格和CSV（逗号分隔值）） | 可读也可写 | src/leo_navmsg/text.rs |
RINEX 4导航布局，经改编 | leo-navmsg类型为近地轨道（LEO）卫星给出的广播星历和钟差，可导出并重新导入；这是有文档记录的改编，不是已注册的RINEX消息类型（在验证矩阵中为MODELLED）。 |
参考系与时间#
引擎输出的坐标系是明确的，而非隐含的。基于CIO（CIO：天球中间零点）的IAU（国际天文学联合会）2006/2000A归算（src/cio.rs）和春分点/GMST（GMST：格林尼治平恒星时）的TEME（真赤道平春分点）归算（src/frames.rs、src/nutation.rs），已对照SOFA/ERFA（SOFA：基础天文学标准；ERFA：基础天文学核心例程）参考向量逐位核验（见VALIDATION.md）。
| 帧 | 实现 | 备注 |
|---|---|---|
| TEME | SGP4原生 | 真赤道平春分点，即SGP4/SDP4的输出坐标系。 |
| GCRS（地心天球参考系）/ J2000 | IAU 2006岁差加IAU 2000A/2000B章动 | teme_to_gcrs（春分点链）。 |
| CIRS（天球中间参考系） | IAU 2006/2000A CIO（X, Y, s） | gcrs_to_cirs_matrix (eraC2ixys). |
| ITRS（国际地球参考系）/ ECEF | ERA（地球自转角）加IERS极移（CIO），或GMST加极移（春分点） | gcrs_to_itrs_matrix（CIO，eraC2tcio）/ teme_to_itrf（春分点）。 |
| WGS-84（WGS：世界大地测量系统）大地坐标 | 精确正解加迭代反解 | ecef_to_geodetic / geodetic_to_ecef. |
| 时标 | 用途 |
|---|---|
| TT（地球时） | 岁差/章动/CIO参数的求值（jd_tt）。 |
| UT1 | 地球自转角 / GMST（jd_ut1）。 |
| 两段式JD（儒略日） | src/jd2.rs Jd2，用于亚微秒的历元分辨率。 |
输出字段 → 标准的对应关系（CCSDS 502.0）#
两个轨道消息写出器在每个CCSDS ODM（轨道数据消息，502.0）字段中写入的内容，读自对scenarios/orbit-sgp4-gps.toml以--export-oem和--export-omm运行的结果：
| Kshana输出 | CCSDS ODM字段 | 值 / 单位 |
|---|---|---|
| OEM段元数据 | CENTER_NAME / REF_FRAME / TIME_SYSTEM |
EARTH / TEME / GPS：传播器所积分的坐标系以及历元网格的时标，不做重新标注 |
| OEM状态历元 | 每个数据行的第一列 | ISO-8601（ISO：国际标准化组织）日历时间，GPS时标 |
| OEM位置、速度 | X Y Z X_DOT Y_DOT Z_DOT数据列 |
km、km/s |
| OMM元数据 | REF_FRAME / TIME_SYSTEM / MEAN_ELEMENT_THEORY |
TEME / UTC / SGP4 |
| OMM历元 | EPOCH |
ISO-8601年积日形式（TLE历元） |
| OMM平均根数 | MEAN_MOTION / ECCENTRICITY / INCLINATION / RA_OF_ASC_NODE / ARG_OF_PERICENTER / MEAN_ANOMALY / BSTAR |
圈/天、–、度、1/地球半径 |
ephemeris类型的结果JSON（JavaScript对象表示法）按每个采样以SI（国际单位制）单位携带同样的状态：jd_utc、teme_r_m / teme_v_m_s、gcrs_r_m / gcrs_v_m_s、ecef_r_m（m、m/s），外加lat_deg、lon_deg、alt_km。
范围的如实说明#
- OEM、TDM、空间包、KIF、SigMF和LEO导航电文文本可读也可写；OMM、CZML、KML和STK星历是写出器（OMM读取器和XML序列化属于后续工作）；GeoJSON可写出并作为路线读回；RINEX NAV、RINEX OBS、IONEX、IERS EOP产品和TLE是读取器；LunaNet/IOAG月球导出是写出器，其时间元数据可往返。
INTEROP.md列出了每个自带场景适用哪种导出。 - 上面的CCSDS/IGS字段对应关系是文档，并不表示满足任何标准；针对这些标准的正式评估（以及在ESA（欧洲空间局）ESSR（欧洲空间软件库）/ NASA（美国国家航空航天局）开放目录中的登记）另行跟踪，目前尚待审查。
- 对坐标系归算的独立SPICE/ANISE（SPICE：Spacecraft, Planet, Instrument, C-matrix, Events；ANISE：Attitude, Navigation, Instrument, Spacecraft, Ephemeris，一个纯Rust的行星几何工具包）数值交叉检验，由独立的、不在工作区内的crate
xval/anise-frames/提供：gcrs_to_itrs_matrix与ANISE的GCRF（地心天球参考架）→ ITRF93（国际地球参考架1993）旋转，在2020–2023年间八个历元上比较，地面上吻合至 ≤ 0.86 m，在GNSS轨道上吻合至 ≤ 3.6 m（见VALIDATION.md）。它需要SPICE内核，因此不是默认的持续集成（CI）门禁。