08-EFT.WP.Core.Sea v1.0 | 附录A 设备字段字典与样例

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附录A 设备字段字典与样例

I. 字段分层与命名约定

1. 名称空间
   sensor.*（设备标识与规格），cal.*（标定与系数），acq.*（采样配置），time.*（时基与同步），filt.*（调理与抗混叠），spec.*（频谱与特征），env.*（环境与修正），path.*（路径与到达时），quality.*（质量与漂移），io.*（序列化与清单）。
2. 基础规则
   • 所有符号与字段名均为英文与纯文本；内联符号使用反引号包裹，如 fs、ENOB、H(f)、T_arr、gamma(ell)。
   • 时间统一记录 ts（UTC，ISO8601）与 tau_mono（单调时钟）；涉及积分或除号的表达统一加括号并声明路径或测度，如 L_gamma = ( ∫ 1 d ell )。
   • 两口径到达时并存：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell ) 与 T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )；差异以 delta_form 报告。

II. sensor.* 设备标识与规格

• sensor.sid : str
  全局唯一传感器标识。示例 SNSR-IMU-0001.
• sensor.model : str
  设备型号。示例 ADX-1234.
• sensor.serial : str
  出厂序列号。
• sensor.class : str
  设备类别，class ∈ {"accel","mic","rf","imu","temp","pressure"}。
• sensor.cal_id : str
  当前有效标定版本号。
• sensor.A_gain : float，sensor.B_bias : float，sensor.C_offset : float
  一阶线性标定系数，应用口径 x_corr = A_gain * ( x_raw - B_bias ) + C_offset。
• sensor.ENOB : float，sensor.ADC_bits : int
  有效位数与量化位宽。
• sensor.DR : float
  动态范围（比值或 dB）。

III. acq.* 采样与采集配置

• acq.fs_nom : float，acq.fs_max : float，acq.fs : float
  名义、上限与实际采样率（Hz）。约束 fs <= fs_max；Nyquist 硬约束 fs >= 2 * f_max。
• acq.Delta_t : float
  分析窗口长度（s）。
• acq.window : str
  窗函数，{"rect","hann","hamming","blackman","flattop"}。
• acq.t0 : ts，acq.t1 : ts
  采集区间 UTC 时间戳。
• acq.pretrigger : float，acq.posttrigger : float
  触发前后保留时长（s）。
• acq.fs_hat : float
  实测采样率估计，fs_hat = ( N - 1 ) / ( tau_{N-1} - tau_0 )。

IV. time.* 时基与同步字段

• time.clock_id : str，time.sync_ref : str
  时钟与参考源，如 "ptp", "gps", "ntp"。
• time.alpha : float，time.beta : float
  同步模型 ts_i(t) = alpha_i * tau_mono + beta_i 中的 skew/offset。
• time.J : float
  抖动指标（s 或 ms）。
• time.u_alpha : float，time.u_beta : float
  alpha/beta 的不确定度估计。
• time.ts_start : ts，time.ts_end : ts
  数据块 UTC 边界。
• time.tau_start : float，time.tau_end : float
  数据块单调时钟边界（s，自本机启动或统一起点）。

V. filt.* 调理与抗混叠

• filt.H_rev : str
  滤波链路版本（不可与 T_fil/T_trans 概念混用）。
• filt.chain : list[dict]
  滤波器序列，元素形如 {type:"lp", order:6, f_c:4800.0, ripple_db:0.1, stop_db:80.0}。
• filt.f_c : float，filt.BW : float
  主截止与带宽（Hz），建议 f_c in [0.4, 0.45] * fs。
• filt.tau_g : float
  群时延估计（s）；报告口径 tau_g(H)。
• filt.AGC : dict|None
  自动增益控制参数，含 {target_dBFS, attack_ms, release_ms, limit_db}。

VI. spec.* 频谱与特征

1. spec.method : str
   PSD 估计法，缺省 "welch"。
2. spec.seg : int，spec.overlap : float，spec.window : str
   Welch 分段、重叠与窗。
3. spec.fft_len : int，spec.df : float
   FFT 点数与频率分辨率。
4. spec.S_xx_units : str
   PSD 单位（如 "power/Hz"）。
5. spec.features : dict
   特征字典，建议键：{"band_power_[f1_f2]","crest","THD","kurtosis","SNR_dB"}。
6. spec.E_psd : float
   • 频谱误差度量
   • 定义 E_psd = ( ∫_{0}^{BW} | S_xx_meas(f) - S_xx_ref(f) | d f ) / ( ∫_{0}^{BW} S_xx_ref(f) d f )。

VII. env.* 环境与修正

• env.temp : float，env.hum : float，env.press : float
  环境测量（单位按传感器定义，如 degC, %RH, Pa）。
• env.RefCond : dict
  参考条件，示例 {temp:23.0, hum:45.0, press:101325.0}。
• env.correction_applied : bool
  是否已应用 corr_env(x; RefCond)。
• env.U : float，env.u_c : float，env.k : float
  扩展不确定度口径 U = k * u_c。

VIII. path.* 路径与到达时

1. path.gamma_desc : str
   路径 gamma(ell) 的几何描述或索引。
2. path.L_gamma : float
   路径长度 L_gamma = ( ∫ 1 d ell )。
3. path.c_ref : float，path.n_eff_model : str
   参考速度与有效折射率模型版本。
4. path.T_arr_meas : float，path.T_arr_model : float
   到达时测量与模型（s）。
5. path.delta_form : float
   • 两口径差异
   • 定义 delta_form = | ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell ) - ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell ) |。
6. path.toa_model_rev : str
   到达时模型版本。

IX. quality.* 质量与漂移

• quality.q_score : float
  质量分数，q_score ∈ [0,1]。
• quality.clip_rate : float，quality.missing_rate : float
  剪切比例与缺失比例，缺失以 m ∈ {0,1} 标记来源统计。
• quality.D : float
  漂移度量（与第9章定义一致），如 D = || mu_x - mu_ref || / sigma_ref。
• quality.alert : dict|None
  最近一次告警摘要 {kind, ts, level}。

X. io.* 序列化与清单

• io.fmt : str
  文件或流格式，fmt ∈ {"jsonl","csv","parquet","nc","tfrecord"}。
• io.compress : str|None
  压缩算法，如 "zstd"。
• io.partition_by : list[str]
  入湖分区键，建议 ["ts_date","sid"]。
• io.bytes_raw : int，io.bytes_stored : int，io.bytes_compressed : int
  原始、落盘与压缩大小；存储效率 SE = bytes_raw / bytes_stored，压缩比 CR = bytes_raw / bytes_compressed。
• io.manifest_rev : str
  清单版本；须包含窗口、窗函数、滤波与模型版本锚点。

XI. 完整性与一致性校验（摘录）

• 采样稳定：fs >= 2 * f_max，并记录 fs_hat 与 |fs_hat - fs_nom| / fs_nom。
• 时基一致：所有延时与抖动以 tau_mono 评估，发布与审计用 ts。
• 抗混叠：提供 H(f) 与 f_c，并报告 tau_g(H)。
• 到达时：同时给出 gamma(ell)、d ell、c_ref、n_eff 与 delta_form。
• 质量闭环：缺失即 m=0，q_score 与 D 必可追溯到原始块与参数版本。

XII. 样例 1：实验室加速度计（LAB）

{

"sensor": {

"sid": "SNSR-ACC-0007",

"model": "ADX-1234",

"serial": "SN-A1B2C3",

"class": "accel",

"cal_id": "CAL-2025-01",

"A_gain": 0.9987,

"B_bias": 0.0012,

"C_offset": 0.0000,

"ENOB": 17.6,

"ADC_bits": 24,

"DR": 98.0

},

"acq": {

"fs_nom": 20000.0,

"fs_max": 25600.0,

"fs": 20000.0,

"Delta_t": 10.0,

"window": "hann",

"t0": "2025-08-30T09:00:00Z",

"t1": "2025-08-30T09:00:10Z",

"fs_hat": 19999.8

},

"time": {

"clock_id": "clk_lab_01",

"sync_ref": "ptp",

"alpha": 0.9999997,

"beta": 2.3e-06,

"J": 8.0e-06,

"u_alpha": 1.0e-07,

"u_beta": 5.0e-07,

"ts_start": "2025-08-30T09:00:00Z",

"ts_end": "2025-08-30T09:00:10Z",

"tau_start": 12345.0,

"tau_end": 12355.0

},

"filt": {

"H_rev": "H-acc-v2",

"chain": [

{"type": "lp", "order": 6, "f_c": 9000.0, "ripple_db": 0.1, "stop_db": 80.0}

],

"f_c": 9000.0,

"BW": 9000.0,

"tau_g": 2.1e-04,

"AGC": null

},

"spec": {

"method": "welch",

"seg": 16,

"overlap": 0.5,

"window": "hann",

"fft_len": 262144,

"df": 0.076,

"S_xx_units": "power/Hz",

"features": {"band_power_[0_2000]": 1.23, "crest": 3.7, "THD": 0.012, "kurtosis": 3.05, "SNR_dB": 42.1},

"E_psd": 0.018

},

"env": {

"temp": 23.2,

"hum": 45.1,

"press": 101322.0,

"RefCond": {"temp": 23.0, "hum": 45.0, "press": 101325.0},

"correction_applied": true,

"u_c": 0.003,

"k": 2.0,

"U": 0.006

},

"path": {

"gamma_desc": "bench-straight-1m",

"L_gamma": 1.000,

"c_ref": 343.0,

"n_eff_model": "n_air_std_v1",

"T_arr_meas": 0.00295,

"T_arr_model": 0.00292,

"delta_form": 3.0e-05,

"toa_model_rev": "toa-air-1.0"

},

"quality": {

"q_score": 0.992,

"clip_rate": 0.0,

"missing_rate": 0.0,

"D": 0.12,

"alert": null

},

"io": {

"fmt": "parquet",

"compress": "zstd",

"partition_by": ["ts_date","sid"],

"bytes_raw": 160000000,

"bytes_stored": 52000000,

"bytes_compressed": 48000000,

"manifest_rev": "mf-sea-1.0"

}

}

XIII. 样例 2：现场麦克风（FIELD，长时连续）

{

"sensor": {

"sid": "SNSR-MIC-1145",

"model": "UMK-500",

"serial": "SN-9F2E7Q",

"class": "mic",

"cal_id": "CAL-2025-02",

"A_gain": 1.002,

"B_bias": 0.0,

"C_offset": 0.0,

"ENOB": 19.2,

"ADC_bits": 24,

"DR": 102.5

},

"acq": {

"fs_nom": 48000.0,

"fs_max": 96000.0,

"fs": 43200.0,

"Delta_t": 60.0,

"window": "hann",

"t0": "2025-08-30T00:00:00Z",

"t1": "2025-08-30T01:00:00Z",

"fs_hat": 43199.7

},

"time": {

"clock_id": "clk_field_02",

"sync_ref": "ntp",

"alpha": 1.0000011,

"beta": -1.1e-05,

"J": 2.2e-04,

"u_alpha": 2.0e-07,

"u_beta": 2.0e-06,

"ts_start": "2025-08-30T00:00:00Z",

"ts_end": "2025-08-30T01:00:00Z",

"tau_start": 501234.0,

"tau_end": 505,

"note": "tau_end trimmed per rotation"

},

"filt": {

"H_rev": "H-mic-v3",

"chain": [

{"type": "hp", "order": 4, "f_c": 20.0, "ripple_db": 0.1, "stop_db": 60.0},

{"type": "lp", "order": 6, "f_c": 19000.0, "ripple_db": 0.2, "stop_db": 80.0},

{"type": "notch", "f0": 50.0, "Q": 30.0}

],

"f_c": 19000.0,

"BW": 18980.0,

"tau_g": 3.6e-04,

"AGC": {"target_dBFS": -12.0, "attack_ms": 10.0, "release_ms": 200.0, "limit_db": -1.0}

},

"spec": {

"method": "welch",

"seg": 8,

"overlap": 0.5,

"window": "hann",

"fft_len": 131072,

"df": 0.33,

"S_xx_units": "power/Hz",

"features": {"band_power_[20_20000]": 0.87, "crest": 4.1, "THD": 0.018, "kurtosis": 3.20, "SNR_dB": 36.7},

"E_psd": 0.041

},

"env": {

"temp": 31.5,

"hum": 65.0,

"press": 100850.0,

"RefCond": {"temp": 23.0, "hum": 45.0, "press": 101325.0},

"correction_applied": true,

"u_c": 0.006,

"k": 2.0,

"U": 0.012

},

"path": {

"gamma_desc": "urban-canyon-seg42",

"L_gamma": 142.3,

"c_ref": 343.0,

"n_eff_model": "n_air_urban_v2",

"T_arr_meas": 0.420,

"T_arr_model": 0.417,

"delta_form": 3.4e-03,

"toa_model_rev": "toa-air-1.1"

},

"quality": {

"q_score": 0.956,

"clip_rate": 0.002,

"missing_rate": 0.004,

"D": 0.38,

"alert": {"kind": "drift", "ts": "2025-08-30T00:47:00Z", "level": "warn"}

},

"io": {

"fmt": "parquet",

"compress": "zstd",

"partition_by": ["ts_date","sid"],

"bytes_raw": 2.4e9,

"bytes_stored": 8.3e8,

"bytes_compressed": 7.1e8,

"manifest_rev": "mf-sea-1.0"

}

}

XIV. 样例 3：流式清单（STREAM，微批入湖）

{

"sensor": {"sid": "SNSR-RF-2201", "model": "SDR-X9", "serial": "RF-77C1", "class": "rf", "cal_id": "CAL-2025-03", "ENOB": 12.8, "ADC_bits": 14, "DR": 70.0},

"acq": {"fs_nom": 2000000.0, "fs_max": 5000000.0, "fs": 2000000.0, "Delta_t": 1.0, "window": "hann", "fs_hat": 1999995.0},

"time": {"clock_id": "clk_sdr_01", "sync_ref": "gps", "alpha": 1.0, "beta": 0.0, "J": 4.0e-06, "ts_start": "2025-08-30T09:10:00Z", "ts_end": "2025-08-30T09:10:01Z", "tau_start": 201.0, "tau_end": 202.0},

"filt": {"H_rev": "H-rf-v1", "chain": [{"type": "bpf", "order": 8, "f1": 915000000.0, "f2": 916000000.0, "ripple_db": 0.5, "stop_db": 60.0}], "f_c": 915500000.0, "BW": 1000000.0, "tau_g": 1.0e-06},

"spec": {"method": "welch", "seg": 4, "overlap": 0.5, "window": "hann", "fft_len": 2097152, "df": 0.96, "S_xx_units": "power/Hz", "features": {"band_power_[915_916]": 2.78, "crest": 5.2, "SNR_dB": 28.4}},

"env": {"temp": 27.0, "hum": 40.0, "press": 101000.0, "RefCond": {"temp": 23.0, "hum": 45.0, "press": 101325.0}, "correction_applied": false},

"path": {"gamma_desc": "rf-los-200m", "L_gamma": 200.0, "c_ref": 299792458.0, "n_eff_model": "n_rf_free_v1", "T_arr_meas": 6.72e-07, "T_arr_model": 6.67e-07, "delta_form": 5.0e-09, "toa_model_rev": "toa-rf-1.0"},

"quality": {"q_score": 0.941, "clip_rate": 0.0, "missing_rate": 0.0, "D": 0.21},

"io": {"fmt": "tfrecord", "compress": "zstd", "partition_by": ["ts_minute","sid"], "bytes_raw": 8.0e7, "bytes_stored": 2.4e7, "bytes_compressed": 2.0e7, "manifest_rev": "mf-sea-1.0"}

}

XV. 清单最小必填集（落盘前检查）

• 标识层：sensor.sid、sensor.model、sensor.serial、sensor.cal_id。
• 采样层：acq.fs、acq.Delta_t、acq.window、acq.t0/acq.t1 或 time.ts_start/time.ts_end。
• 时基层：time.clock_id、time.sync_ref、time.alpha、time.beta、time.J。
• 调理层：filt.H_rev、filt.f_c、filt.BW、filt.tau_g。
• 频谱层：spec.method、spec.seg、spec.overlap、spec.window、spec.fft_len 或 spec.df。
• 环境层：env.RefCond、env.correction_applied。
• 路径层：path.c_ref、path.n_eff_model、path.gamma_desc、path.T_arr_meas 或 path.T_arr_model、path.delta_form。
• 质量层：quality.q_score、quality.clip_rate、quality.missing_rate。
• 入湖层：io.fmt、io.compress、io.partition_by、io.manifest_rev。

XVI. 约束与冲突检查（执行要点）

• 名称冲突
  严禁将 T_fil（张力）误作 T_trans（透射系数）；路径与到达时字段仅使用 c_ref、n_eff、T_arr 口径。
• 稳定性
  任一流式通道满足 rho = lambda / mu < 1；背压策略须在清单的运行时配置中留痕（见《Core.Threads》）。
• 口径锁定
  频谱结果与到达时报告须在 io.manifest_rev 中记录 H_rev、spec.window、spec.method、path.toa_model_rev 与 env.RefCond。

XVII. 跨卷引用锚点

• 到达时与路径：c_ref、gamma(ell)、d ell、L_gamma、n_eff(x,t)、T_arr（见《能量丝》与本卷第8章）。
• 并发与入湖：chan、cap、q_len、bp、W_q（见《Core.Threads》）。
• 计量与不确定度：U = k * u_c、u(alpha)、u(beta)（见《Core.Metrology》）。

XVIII. 变更与版本化字段（建议）

• sensor.hw_rev : str，filt.H_rev : str，spec.rev : str，path.toa_model_rev : str，env.RefCond_rev : str，io.manifest_rev : str。
• 每次版本变更须递增并在清单中留痕，以保证 replay 与 diff 的可追溯与可审计。