28-EFT.WP.Propagation.PathRedshift v1.0 | 第15章 用例与参考实现

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第15章 用例与参考实现

一句话目标：给出可复现的端到端用例，把第2–14章的分项建模 → 观测 → 融合/同步 → 校准 → 不确定度/guardband → 运行发布完整串接，形成可签名、可回放、可回退的 manifest.redshift.* 交付路径。

I. 范围与对象

• 对象：z_parts={z_kin,z_grav,z_med,z_cos,z_inst,z_proc}, 合成 z_path；到达时 T_arr^{form1/form2} 与一致化 T_arr*；清单与策略卡。
• 输入：用例配置 profile={geometry, carrier, bandwidth, SNR, ephemeris/gravity models, n_field/TEC/met sources, timebase, osc}；SLO/阈值与契约库。
• 输出：端到端 manifests = {redshift.ray, redshift.obs, redshift.refcond, redshift.cal, redshift.u, redshift.contracts, redshift.rt}；面板快照与审计证据 URI。
• 边界：全部用例默认弱场/弱色散工程口径；强场/强色散以扩展字段落盘来源与假设。

II. 名词与变量

• 关键量：z_path, z_meas, resid_z = z_meas - z_path, delta_form = |T_arr^{form1}-T_arr^{form2}|, ΔT_obs = |T_arr* - t̂_cont|。
• 配置主键：RefCond.hash, ephemeris.hash, gravity.hash, n_field.hash, TEC/met.hash, osc.hash, algo.hash。
• 质控主键：tol_Tarr, tol_z, tol_map, SNR_min, Δt_max, coverage。

III. 公设 P65-15x

• P65-1501（双口径贯通）：每个用例必须并行发布 T_arr^{form1/form2} 与 delta_form，并发布 z_path 与 z_meas 的窗口残差。
• P65-1502（量纲/RefCond刚性）：所有记录 check_dim( y - f(x) ) 通过；RefCond 与数据来源可追溯。
• P65-1503（Fail-Closed）：任一关键契约失败→执行策略卡（降级/旁路/回滚），动作与证据入清单。
• P65-1504（可回放）：清单包含重算 z_path/T_arr* 所需的最小充分字段与版本哈希。

IV. 最小方程 S65-15x（端到端拼装）

• S65-1501：1+z_path = ∏_{i∈{kin,grav,med,cos,inst,proc}} (1+z_i)，小量近似 z_path ≈ ∑ z_i。
• S65-1502：T_arr^{form1} = (1/c_ref)( ∫ n_eff d ell )，T_arr^{form2} = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )，delta_form = |…|。
• S65-1503：resid_z = z_meas - z_path，窗口分位 resid_z,p95；ΔT_obs = |T_arr* - t̂_cont|。
• S65-1504：覆盖区间 U = k·u_c（第13章），上线门 metric + k·u(metric) ≤ threshold。

V. 计量流程 M65-15（端到端就绪→实施→验证→签名→发布）

1. 就绪：装载 profile 与源（星历/势场/介质/气象/时基），设定窗口 W/H、SLO 与契约阈值，冻结 RefCond。
2. 实施：
   • 几何与路径（第8章）：solve_ray → integrate_path → T_arr^{form1/form2}；
   • 分项建模（第3–6章）：z_kin/z_grav/z_med/z_cos；
   • 观测（第9章）：z_meas（PLL/CFO/谱线）；
   • 融合/同步（第10章）：RefCond + offset/skew/J，得到 z_pred；
   • 校准（第11章）：z_cal/T_arr_cal（可选）；
   • 不确定度（第13章）：u/U 与 guardband；
   • 运行（第14章）：rt 窗口与面板。
3. 验证：两口径、解析 vs 观测、映射与守恒门；残差/分位与面板 SLI。
4. 签名：规范化并签发 manifest.redshift.*；生成回滚指针与策略卡。
5. 发布/灰度：小流量灰度→放量；面板与契约守护生效；归档审计证据。

VI. 契约与断言 C65-15x（端到端门槛，场景可覆写）

• C65-1501：delta_form_p95 ≤ tol_Tarr；ΔT_obs_p95 ≤ tol_align。
• C65-1502：resid_z_p95 ≤ tol_z；|z_bias| ≤ z_bias_max，|z_drift| ≤ z_drift_max。
• C65-1503：源新鲜度 age(source) ≤ Δt_max；覆盖 ≥ cov_min。
• C65-1504：发布覆盖 coverage(U) ≥ 95%；0.8 ≤ ρ(GUM/MC) ≤ 1.25。
• C65-1505：面板新鲜度 ≤ Δt_panel_max；回滚链完整可验。

VII. 实现绑定 I65-15*（端到端封装）

• I65-151 build_usecase(profile) -> {graph, sources.hashes, RefCond, thresholds}
• I65-152 run_pipeline(profile, inputs) -> {manifests[], panels[], kpis}（串联本卷 I65-*）
• I65-153 validate_end2end(manifests, kpis, rules) -> {report, pass}
• I65-154 publish_end2end(manifests, report) -> {uri, signature}
• I65-155 rollback_end2end(manifest_uri, reason) -> {status}
  不变量：two_forms_present=true；check_dim(*) 通过；签名链可验；策略卡与回放脚本齐备。

用例集（Profiles）

U15-A 深空测控链路（Ka/Ka′，深空探测器）

1. Profile：carrier=32 GHz, BW=10 kHz, range=1 AU–10 AU, SNR ≥ 20 dB/Hz；ephemeris=JPL DE, gravity=PN(1)；
2. 实施：
   • 几何/路径：直线近似 + 日心/地心切换（第8章）；
   • 分项：z_kin（相对论 Doppler + Sagnac）、z_grav（势差 + Shapiro）、z_med（等离子体：太阳风 TEC）、z_cos≈0；
   • 观测：PLL z_meas；
   • 融合/同步：EKF（offset/skew/J + 星历），得 RefCond；
   • 校准：频率比链 + 回环地面站（可选）；
   • 不确定度：GUM + MC（V_ξ 含 TEC、星历/势场）；
   • 运行：窗口 60 s，迟到 5 s，水位线 event-time。
3. KPIs & 门：resid_z_p95 ≤ 3e-12；delta_form_p95 ≤ 1e-3·T_arr；|ΔT_obs|_p95 ≤ 0.02·T_sym。
4. 清单：manifest.redshift.{ray,obs,refcond,cal,u,contracts,rt} 全量。

U15-B 地基→卫星下行（LEO/GEO，双频抑电离）

1. Profile：carrier=8.4/32 GHz 双频；LEO 500–800 km / GEO 36 Mm；met/iono 实时；
2. 实施：
   • solve_ray（对流层折射）+ integrate_path；
   • z_kin（Doppler + Sagnac）、z_grav（地球势差）、z_med（对流层 + 电离层，双频差分抑制）；
   • z_meas（CFO + PLL 融合）；
   • RefCond（GNSS/气象/TEC 融合，同步 PPS 或 Two-Way）；
   • u/U（源含 met/TEC 与钟 PSD）；
   • 运行窗口 10 s。
3. KPIs & 门：resid_z_p95 ≤ 1e-11；ΔT_map_p95 ≤ 0.1·tol_Tarr；age(TEC/met) ≤ Δt_max。
4. 清单：同 U15-A，并标注双频映射与 ΔT_map。

U15-C 光纤频率传递（往返/共路）

1. Profile：carrier=193 THz (1550 nm)；fiber length 100–1000 km；共路/往返对称假设与连接器反射控制；
2. 实施：
   • solve_ray（路由 + 段表），integrate_path 得 T_arr^{form1/form2}；
   • z_med（温压湿 → n_eff，Fizeau=0，必要时流动段记录）；
   • z_kin/z_grav≈0（台站同势同速）；
   • z_meas（相干 PLL）；
   • 回环校准 τ_loop → ΔT_bias（第11章）；
   • u/U（u(n_eff) 与连接器/背散射近似）；
   • 运行窗口 1 s。
3. KPIs & 门：resid_z_p95 ≤ 1e-13；delta_form_p95 ≤ 1e-3·T_arr；|Δτ_asym|_p95 ≤ τ_asym。
4. 清单：强调 segments.hash/Σ 与 ΔT_bias。

U15-D 地基天文谱线红移（工程估计）

• Profile：band=optical/radio；高 SNR 谱线（Voigt 拟合），T_obs 由分辨率设定；
• 实施：fit_spectral_line 得 z_meas；z_kin（地基自转/公转）、z_grav（地表势差）、z_med（大气）作为 z_pred；
• KPIs & 门：|z_meas - z_pred|_p95 ≤ tol_z；u(z_meas) 来自 Fisher/协方差；两口径 T_arr 仅用于记录与对齐（非必需控制量）。
• 清单：manifest.redshift.obs + contracts；标注方法 LINE 与线库 hash。

U15-E 混合路径（光纤 + FSO）与边缘网关

1. Profile：地面光纤 + 屋顶 FSO 转发；carrier=193 THz；FSO 1–5 km；
2. 实施：
   • 路径拆分：gamma = gamma_fiber ⊕ gamma_fso；
   • z_med：光纤（温压湿）+ FSO（湍流/指向/天气，见《Packets.Light》FSO 章）；
   • z_kin（短段可忽略）、z_grav（高程差可忽略或入 ΔT_grav）；
   • 观测、融合、校准、u/U 与运行同上。
3. KPIs & 门：联合 resid_z_p95 与 FSO 可用率 Avail；age(TEC/met) ≤ Δt_max。
4. 清单：在 RefCond 写明段级来源与窗口，manifest.redshift.ray/med/obs/u/rt 全量。

VIII. 交叉引用

• 前置：第2–11章（分项/观测/融合/校准）；
• 守护：第12–14章（契约/不确定度/运行）；
• 配套：附录 A/B/C/D/E（接口/契约/清单/指标/不确定度传播）。

IX. 质量与风控

• 端到端 SLI/SLO：delta_form_p95, resid_z_p95, ΔT_obs_p95, coverage, age(source)_p95, panel_freshness。
• 回退梯度：guardband↑ → 缩窗 → 模型回写/重估 → 旁路/回滚（策略卡落盘）。
• 审计：对照 baseline.manifest，记录 KPI 漂移、契约失败单与处置轨迹、面板快照与签名链。

小结

• 本章将本卷的口径汇聚为可运行的端到端用例：以双口径 + 契约 + 不确定度 + 清单为骨干，确保 z_path/T_arr* 的可复现、可审计、可回退；
• 结合 I65-15* 封装，工程团队可按用例模板快速搭建与发布路径红移服务，并通过面板与策略卡稳定运行。