28-EFT.WP.Propagation.PathRedshift v1.0 | 第10章 传感/星历/环境融合（RefCond/同步）

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第10章 传感/星历/环境融合（RefCond/同步）

一句话目标：把星历/势场/介质/气象/本地钟等多源信息融合为统一参考条件 RefCond，并解出同步参数 offset/skew/J，为 z_parts/z_path 与 T_arr^{form1/form2} 的计算提供同一时间轴与同一数据面，且可审计落盘。

I. 范围与对象

1. 输入
   • 星历/姿态与动力：ephemeris(t), {r(t), v(t), a(t), att(t), Ω(t)}（台站/载荷/目标）
   • 势场与参数：phi_grav(x,t), GM, 模型阶次/版本
   • 介质与环境：n_eff/n_phi/n_g(f,x,t), TEC/N_e(x,t), met(t)={T,P,RH}, iono, trop
   • 本地钟与对时：oscillator（offset/skew/J 先验）、对时观测 τ_sync（PPS/Two-Way/基准链）
   • 观测侧参考：z_meas(t)（第9章）、路径先验 gamma0（第8章）
2. 输出
   • 融合参考条件 RefCond（带 hash/有效期/覆盖）
   • 同步解 offset/skew/J 与其不确定度 u/U，统一发布时标 ts 与计算时标 tau_mono
   • 与 z_pred/z_parts、T_arr^{form1/form2} 的一致映射与清单 manifest.redshift.refcond.*
3. 边界
   本章处理数据融合与同步；分项模型见第3–6章；路径与积分见第8章；观测见第9章。

II. 名词与变量

• 状态与噪声：x = [r,v,a, att, Ω, offset, skew, J_params]^T，过程噪声 w ~ N(0,Q)
• 量测：y = [ephem_meas, att_meas, z_meas, τ_sync, met, TEC, …]^T，量测噪声 v ~ N(0,R)
• 对时模型：t_rx = (1+skew) t_tx + offset + J(t)；J(t) 可含白/粉噪（AR/MA）
• 参考条件：RefCond = {ephemeris.hash, gravity.hash, iono.hash, trop.hash, nfield.hash, osc.hash, tz, Δt/Δx, coverage, valid_from/to}
• 量纲：unit(offset)=[T], unit(skew)=1, unit(J)=[T], unit(coverage)=1。

III. 公设 P65-10x

• P65-1001（单一时间轴）：所有 z/T_arr 计算必须映射到统一计算时标 tau_mono 并在 ts 发布；offset/skew/J 必落盘。
• P65-1002（RefCond 可追溯）：星历/势场/介质/气象/钟的来源、版本、插值策略与覆盖在 RefCond 记录 hash/有效期/Δt/Δx/coverage。
• P65-1003（两口径配套）：融合与同步发布须配套 T_arr^{form1/form2} 与 delta_form ≤ tol_Tarr，并给出映射/插值对两口径的影响。
• P65-1004（测度显式）：任一融合/平滑/重采样明确窗口与测度 ( ∫_{t∈W} · dt )、栅格 Δt/Δx 与坐标框架。
• P65-1005（量纲合规）：check_dim( y - f(x) ) 必通过；对数量↔线性换算记录 scale.note。

IV. 最小方程 S65-10x

1. 状态空间/因子图融合（工程口径）

• S65-1001（离散状态）：
  典型子映射：
  • 星历→位置/速度：r_meas = r + ε_r, v_meas = v + ε_v
  • 对时→钟：τ_sync ≈ (1+skew) t_tx + offset + J(t) - t_rx + ε_τ
  • 介质→场：TEC_meas = TEC(x,t) + ε_TEC，met 同理
  • 观测→红移：z_meas = z_pred(x,RefCond) + ε_z（来自第3–6章合成）
  x_{k+1} = F_k x_k + G_k w_k，y_k = h_k(x_k) + v_k
• S65-1002（滤波/平滑）：EKF/UKF/RTS 或因子图最小二乘
  x̂ = argmin_x ∥x - x_0∥_{P_0}^{2} + ∑ ∥f_i(x) - y_i∥_{R_i}^{2}

2. 钟与抖动模型

• S65-1003（线性钟）
  t_rx = (1+skew) t_tx + offset + J(t)；
  J(t) 由多噪声过程叠加：J(t) = Σ J_i(t)，常见 PSD：白 PM、白 FM、随机游走 FM；工程上以 AR(1)/MA(1) 近似。

3. 插值/重采样与窗口

• S65-1004（时域重采样）
  对星历/介质：x(t_k) = Interp( x(t_i); Δt )（样条/分段线性），插值误差 ε_interp 入 Q/R。
• S65-1005（空间映射）
  n_eff(f,x) 与 TEC(x) 对路径 gamma(ell) 的线/面/体积分：( ∫_{gamma} · d ell )；离散化步长 Δell 落盘。

4. 统一导出 RefCond 与 z_pred

• S65-1006
  RefCond = pack( hashes, versions, Δt/Δx, coverage, frames, tz, osc )；
  z_pred = compose( z_kin(x̂), z_grav(RefCond,x̂), z_med(RefCond,γ), z_cos(RefCond) )（见第2–6章）。

5. 到达时一致化

• S65-1007
  T_arr^{form1/form2} 用同步后的 n_eff 与 gamma(ell) 并行积分；
  ΔT_sync 从钟解映射：ΔT_sync = offset + skew·T_window + E[J(t)]；
  T_arr* = T_arr^{form2} + ΔT_geom + ΔT_med + ΔT_inst + ΔT_proc + ΔT_sync（见第2/8章）。

V. 计量流程 M65-10（就绪→融合→同步→校核→落盘）

1. 就绪：对齐坐标与时标；加载星历/势场/介质/气象/钟源；设定窗口 W、栅格 Δt/Δx 与滤波/因子图配置；固化阈值与 SLO。
2. 融合：运行 EKF/UKF/因子图获得 x̂_k 与 P_k；生成 RefCond（含覆盖/新鲜度/哈希与插值策略）。
3. 同步：解算 offset/skew/J；将观测/模型映射到 tau_mono；计算 ΔT_sync。
4. 校核：
   • 量纲与两口径：check_dim(*)，delta_form ≤ tol_Tarr；
   • 一致性：z_meas 与 z_pred 残差 resid_z；钟噪声 PSD 与模型拟合（KS/χ²）；
   • 新鲜度/覆盖：age(source) ≤ Δt_max，空间覆盖 ≥ cov_min。
5. 落盘：
   manifest.redshift.refcond = {RefCond, sync:{offset,skew,J_model,u/U}, fusion:{method,Q/R,P}, z_pred, T_arr_forms, delta_form, coverage, sources.hashes, contracts.*, signature}。

VI. 契约与断言 C65-10x（建议阈值）

• C65-1001（两口径差）：delta_form_p95 ≤ tol_Tarr；|T_arr* - t̂_cont|_p95 ≤ tol_align。
• C65-1002（新鲜度/覆盖）：age(ephemeris/grav/iono/trop/n_field) ≤ Δt_max，coverage ≥ cov_min；插值步长 Δt/Δx 在允许区间。
• C65-1003（钟一致）：|J|_p95 ≤ J_max，|skew| ≤ skew_max（ppm），offset 漂移率 ≤ rate_max。
• C65-1004（残差门）：|resid_z|_p95 ≤ tol_z（绑定第9章 SNR/CRLB）。
• C65-1005（量纲合规）：所有发布字段 check_dim 通过；对数量↔线性换算记录 scale.note。

VII. 实现绑定 I65-10*（接口原型、输入输出、不变量）

• I65-101 fuse_refcond(sources, cfg) -> {RefCond, coverage, hashes}
• I65-102 solve_sync(rx_ts, tx_ts, priors) -> {offset, skew, J_model, u/U}
• I65-103 interp_sources(sources, Δt, Δx, policy) -> {streams_interp, ε_interp}
• I65-104 compose_z_pred(x̂, RefCond, gamma) -> {z_pred, meta}
• I65-105 compose_Tarr_forms(n_eff, gamma, c_ref) -> {T_form1, T_form2, delta_form}
• I65-106 assert_fusion_contracts(ds, rules) -> {report, pass}
• I65-107 emit_refcond_manifest(results, policy) -> {uri, status}
  不变量：two_forms_present=true；check_dim(*) 通过；时标/坐标/源哈希可追溯；新鲜度/覆盖达标。

VIII. 交叉引用

• 运动/引力/介质/宇宙学分项：第3–6章（供 z_pred 计算）；
• 频散与口径映射：第7章；路径积分：第8章；观测口径：第9章；
• 校准与不变量：第11章；不确定度/guardband：第13章与附录 C/E；运行与面板：第14章。

IX. 质量与风控

• SLI/SLO：delta_form_p95, |resid_z|_p95, age(source)_p95, coverage, |skew|_p95, |J|_p95, panel_freshness。
• 回退策略：源过期/稀疏→扩大 guardband 与降频发布；钟不稳→切换更稳基准/增对时带宽；残差大→缩窗/更新模型；两口径差高→统一 form2。
• 审计：源与版本 hash、融合/同步参数与协方差、残差与 PSD 证据、manifest.redshift.refcond 签名链与回放脚本。

小结

• 本章把多源传感/星历/环境与同步解算统一为可计算的 RefCond + offset/skew/J，并严格配套两口径到达时与 z_pred；
• 通过 M65-10/C65-10x/I65-10* 与 manifest.redshift.refcond.*，实现“同一时间轴、同一数据面”的可追溯、可审计、可回退的路径红移发布基础。