41-EFT.WP.Comms.Navigation v1.0 | 第12章 接口与实现绑定

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第12章 接口与实现绑定

I. 范围与原则

• S120-1（目标）：本章固化跨团队/跨管线的对外接口与实现绑定，覆盖路径/到达时、观测构造、几何/布设、同步链、动力学、融合估计、鲁棒层、测量矩阵与仿真栈。
• S120-2（统一口径）：请求/响应对象必须包含 unit_system:"SI"、references:["<卷名 vX.Y: 锚点>"]、contract_version、schema_version；所有公式/符号/定义统一英文并通过 check_dim。
• S120-3（命名与幂等）：接口代号 I12-*；幂等操作需携带 request_id 与重放策略。
• S120-4（到达时口径）：凡涉 T_arr 必须在 contracts 中声明二选一的口径 pulled_const|integrand，并给出 delta_form、gamma(ell)、d_ell。
• S120-5（错误模型）：统一错误对象
• { "code":"E/…","message":"…","at":"stage.name","hint":"…","refs":["…"] }

其中 code ∈ {E/INPUT,E/UNIT,E/CONTRACT,E/NUMERIC,E/IDENTIFIABILITY,E/RESOURCE,E/INTERNAL}。

II. 接口总览与别名映射

1. S120-6（家族分组）：
   • AT（路径/到达时）：I12-AT-* ↔ 第3章 I3-*
   • OBS（观测构造）：I12-OBS-* ↔ 第4章 I4-*
   • GEO（几何/布设）：I12-GEO-* ↔ 第5章 I5-*
   • SYNC（同步链）：I12-SYNC-* ↔ 第6章 I6-*
   • KIN（动力学/预积分）：I12-KIN-* ↔ 第7章 I7-*
   • FUSE（融合估计）：I12-FUSE-* ↔ 第8章 I8-*
   • ROB（鲁棒层）：I12-ROB-* ↔ 第9章 I9-*
   • MAT（测量矩阵/设计）：I12-MAT-* ↔ 第10章 I10-*
   • SIM（仿真栈/合成数据）：I12-SIM-* ↔ 第11章 I11-*
2. S120-7（别名表·节选）：I3-1≡I12-AT-deembed_path，I4-2≡I12-OBS-build_jacobian，I5-1≡I12-GEO-compute_dop_maps，I6-1≡I12-SYNC-estimate_clock，I7-2≡I12-KIN-imu_preintegrate，I8-1≡I12-FUSE-ekf_step，I9-3≡I12-ROB-robust_reweight，I10-2≡I12-MAT-compute_fisher，I11-6≡I12-SIM-make_synthetic。

III. 通用数据契约与对象模式

• S120-8（Request 原型）
• {
• "request_id":"uuid",
• "inputs":{...},
• "contracts":{
• "unit_system":"SI",
• "arrival_time":{
• "convention":"pulled_const|integrand",
• "delta_form":"c_ref^-1 * ∫ n_eff dℓ | ∫ (n_eff/c_ref) dℓ",
• "gamma":"piecewise: free|fixture|substrate|device|environment",
• "d_ell":"m"
• }
• },
• "cal_bundle":{...},
• "priors":{...},
• "references":["EFT.WP.Core.Equations v1.1:Ch.2 S20-*","..."],
• "schema_version":"12.0.0",
• "contract_version":"1.0"
• }
• S120-9（Response 原型）
• {
• "request_id":"uuid",
• "outputs":{...},
• "meta":{"ci":{...},"units":{...},"runtime":{...}},
• "warnings":[{"code":"W/…","message":"…","refs":["…"]}],
• "errors":[]
• }
• S120-10（单位与量纲）：所有张量/数组带 units 字段，如 {"T_arr":{"unit":"s"},"AOA":{"unit":"rad"}}；实现必须 check_dim 通过。

IV. AT（路径/到达时）接口

• I12-AT-deembed_path（别名 I3-1）
• in : {standards, scheme}
• out: {n_bg(ω), T_arr_bg, drift_model}
• I12-AT-unwrap_and_delay（I3-2）
• in : {S21_or_trace}
• out: {phi(ω), τ_g, seg_uncertainty}
• I12-AT-compute_arrival_time（I3-3）
• in : {phi_or_τg, convention, path}
• out: {T_arr(ω), meta}
• I12-AT-estimate_doppler（I3-4）
• in : {trace_or_phase, f_c, mode}
• out: {f_D, f_CFO, ci}
• I12-AT-nlos_mitigation（I3-5）
• in : {features, cfg}
• out: {NLOS_flag, b_NLOS, Σ_y_updated}

V. OBS（观测构造）接口

• I12-OBS-build_observation（I4-1）
• in : {y_channels, config, cal_bundle}
• out: {y, meta}
• I12-OBS-build_jacobian（I4-2）
• in : {x, y_channels, geometry}
• out: {H, blocks}
• I12-OBS-update_covariance（I4-3）
• in : {y, flags, models}
• out: {Σ_y, robust_weights}
• I12-OBS-fix_ambiguity_cp（I4-4）
• in : {y_CP, H_CP, mode}
• out: {N_hat, status, cov}
• I12-OBS-fuse_channels（I4-5）
• in : {y, H, Σ_y, priors}
• out: {x̂, P, innovations}

VI. GEO（几何/布设）接口

• I12-GEO-compute_dop_maps（I5-1）
• in : {anchors, y_channels, Σ_y, grid}
• out: {maps, stats}
• I12-GEO-select_anchors（I5-2）
• in : {anchors, grid, objective, budget}
• out: {selected, score}
• I12-GEO-plan_layout（I5-3）
• in : {area, constraints}
• out: {S_positions, GDOP_map}
• I12-GEO-reconfigure_runtime（I5-4）
• in : {state, flags, thresholds}
• out: {actions, expected_DOP}

VII. SYNC（同步链）接口

• I12-SYNC-estimate_clock（I6-1）
• in : {sync_obs}
• out: {b_t, dot_b_t, cov}
• I12-SYNC-calibrate_asymmetry（I6-2）
• in : {path_logs, env}
• out: {b_asym_model, ci}
• I12-SYNC-fuse_sources（I6-3）
• in : {gnss, ptp, twr, priors}
• out: {post, cov}
• I12-SYNC-propagate_cov（I6-4）
• in : {cov_clock, channels}
• out: {Σ_y_updated}
• I12-SYNC-holdover_predict（I6-5）
• in : {clock_state, horizon}
• out: {pred_state, pred_cov}

VIII. KIN（动力学/预积分）接口

• I12-KIN-imu_propagate（I7-1）
• in : {x, P, imu_stream, calib, dt}
• out: {x_pred, P_pred}
• I12-KIN-imu_preintegrate（I7-2）
• in : {imu_stream, calib}
• out: {ΔR, Δv, Δp, Σ_Δ, J_Δ}
• I12-KIN-build_wheel_factor（I7-3）
• in : {y_w, model, cov}
• out: {factor_w}
• I12-KIN-build_vision_factor（I7-4）
• in : {tracks, K, T_BC, timing}
• out: {factors_vo}
• I12-KIN-calibrate_extrinsics（I7-5）
• in : {sync_data}
• out: {T_BC, Δt_cam, cov}

IX. FUSE（融合估计）接口

• I12-FUSE-ekf_step（I8-1）
• in : {x̂,P,u,y,H,R,Q}
• out: {x̂+, P+, stats}
• I12-FUSE-ukf_step（I8-2）
• in : {x̂,P,u,y,f,h,Q,R,usp}
• out: {x̂+, P+, stats}
• I12-FUSE-pf_step（I8-3）
• in : {particles, u, y, models, cfg}
• out: {particles+, est, Neff}
• I12-FUSE-build_graph（I8-4） / I12-FUSE-optimize_graph（I8-5） / I12-FUSE-marginalize（I8-6）
• in : {factors, priors, cfg} / {A,b,cfg} / {graph, keep_vars}
• out: {A,b,info} / {δξ, cov, report} / {graph+, prior_factor}
• I12-FUSE-assess_consistency（I8-7）
• in : {tracks, P, S}
• out: {NEES, NIS, pass@coverage}

X. ROB（鲁棒层）接口

• I12-ROB-extract_features（I9-1）
• in : {raw, meta}
• out: {ϕ, stats}
• I12-ROB-score_nlos（I9-2）
• in : {ϕ, model}
• out: {score, nlos_flag, ci}
• I12-ROB-robust_reweight（I9-3） / I12-ROB-correct_bias（I9-4）
• in : {y, score, cfg} / {y, map_or_net}
• out: {w, Σ_y_updated} / {y_corr, μ̂_NLOS}
• I12-ROB-switchable_factor（I9-5）
• in : {y, score, cfg}
• out: {factor, switch_var}
• I12-ROB-drift_monitor（I9-6）
• in : {scores, residuals}
• out: {alarms, new_thresholds}

XI. MAT（测量矩阵/设计）接口

• I12-MAT-build（I10-1）
• in : {config, cal_bundle, contracts}
• out: {J, B, Σ_y, meta}
• I12-MAT-fisher（I10-2） / I12-MAT-identifiability（I10-3）
• in : {J, Σ_y, priors?}
• out: {F, cond, rank, C} / {scores, weak_dirs, advice}
• I12-MAT-optimize_experiment（I10-4）
• in : {design_space, budget, criterion}
• out: {x_design*, F*, covθ*}
• I12-MAT-propagate_uncertainty（I10-5） / I12-MAT-stack_multi（I10-6）
• in : {J, Σ_y, Σ_ν?, priors?} / {mats, weights}
• out: {covθ, ci} / {J_stack, Σy_stack}
• I12-MAT-repro_bundle（I10-7）
• in : {J, Σ_y, F, config}
• out: {bundle, hash}

XII. SIM（仿真栈/合成数据）接口

• I12-SIM-make_scene（I11-1） / I12-SIM-place_anchors（I11-2）
• in : {area, constraints, tag, seed} / {scene, policy}
• out: {scene, anchors, visibility} / {anchors, metrics}
• I12-SIM-simulate_channels（I11-3） / I12-SIM-simulate_clock（I11-4）
• in : {traj, scene, anchors, models, clocks} / {allan, sources, schedule}
• out: {y, Σ_y, meta} / {b_t, dot_b_t, cov_clock}
• I12-SIM-emit_contracts（I11-5） / I12-SIM-make_synthetic（I11-6）
• in : {cal_bundle, arrival, Σ_y, clocks} / {sim_config}
• out: {dataset_card} / {data, truths, repro_bundle}
• I12-SIM-run_sbc（I11-7） / I12-SIM-benchmarks（I11-8）
• in : {prior, sim_config, estimator, K} / {scene_set, configs}
• out: {coverage, ranks, report} / {scores, tables}

XIII. 数据卡与管线卡：接口段模板（强制字段）

interfaces:

api_version: "12.0.0"

bindings:

- name: "I12-AT-compute_arrival_time"

request_id: "uuid"

inputs: {...}

contracts:

unit_system: "SI"

arrival_time:

convention: "pulled_const" # or "integrand"

delta_form: "c_ref^-1 * ∫ n_eff dℓ"

gamma: "piecewise: free|fixture|substrate|device|environment"

d_ell: "m"

references:

- "EFT.WP.Core.Equations v1.1:Ch.2 S20-*"

- "EFT.WP.Core.Metrology v1.0:Ch.1–3,5"

outputs:

- name: "T_arr(ω)"

unit: "s"

ci: {level: 0.95}

reproducibility:

bundle: {scripts:"...", env:"...", anchors:["S120-*","I12-*","M12-*"]}

schema_version: "12.0.0"

contract_version: "1.0"

XIV. 质量门、校验与回归

• M12-1（契约校验）：自动检查 unit_system、到达时四项 convention/delta_form/gamma/d_ell 与引用锚点/版本。
• M12-2（量纲校核）：对返回数值统一 check_dim；单位缺失或不一致抛 E/UNIT。
• M12-3（可辨识性前置）：调用 I12-MAT-fisher；若 cond(F) > κ_th 抛 E/IDENTIFIABILITY 并返回几何/频段建议。
• M12-4（数值稳健）：检测雅可比奇异、PDE/解缠失败、图优化不收敛；抛 E/NUMERIC 并附 hint。
• M12-5（回归测试）：接口升级需通过 I12-SIM-benchmarks 与案例回放，误差门限与覆盖度达标。
• M12-6（复现包）：每次运行输出 repro_bundle = {scripts, params, env, anchors, hash}，支持确定性重放。

XV. 资源与配额（实现侧约束）

• S120-11（配额控制）：为 EKF/UKF/PF、图优化与仿真分配 cpu_time、gpu_mem、max_walltime；超配返回 E/RESOURCE。
• S120-12（日志与审计）：记录 request_id、时间戳、随机种子、cal_bundle 摘要与哈希；审计模式导出重放所需全部信息。

XVI. 跨卷引用与本章锚点

1. 跨卷引用（固定写法）：见本卷第3–11章对应接口来源；见《EFT.WP.Core.Equations v1.1》Ch.2 S20-* 与《EFT.WP.Core.Metrology v1.0》Ch.1–3,5。
2. 本章锚点：
   • 规范：S120-1—S120-12
   • 流程：M12-1—M12-6
   • 接口：I12-AT-*,I12-OBS-*,I12-GEO-*,I12-SYNC-*,I12-KIN-*,I12-FUSE-*,I12-ROB-*,I12-MAT-*,I12-SIM-*

XVII. 小结
本章以统一契约—稳定接口—质量门为核心，整合路径/到达时、观测构造、几何/同步/动力学、融合估计、鲁棒层、测量矩阵与仿真栈；通过别名映射与回归套件保证兼容与可复现，为本卷跨场景/跨平台的工程化落地与协同提供标准化实现路径。