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电缆也有回声

TDR：利用反射极性和往返延迟定位边界

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目标

根据反射的符号和往返延迟还原一个阻抗边界，对于没有反射的情形，则保留为无法观测位置。

预计需要 80 分钟。请在默认的 60 分钟会话结束之前，用“＋时间”延长（最多 180 分钟）。Pod 中的文件在结束后会消失。请在结束之前另行保存源代码和结果。先修知识是前面的信号完整性实验，以及 Python 函数、列表、JSON、文件处理。

为什么重要

即使数值看起来正确，只要混淆了反射符号、时间原点或往返区间，报告出的就是另一个边界。要同时防止两种错误：把配置里写的位置原样写进结果，以及从没有反射的波形中凭空得出位置。电路是理想的单模无损线路，不能代替实物测量与认证。

步骤

  1. 编写 analyze.py 的 config(value)。对象的键只允许 lead_ns、tail_ohm、rise_ns。值分别是 2/3/4、25/50/100、0.2/0.6 中的一个。对于 bool、字符串、NaN、无穷大、缺失、多余的键，要以 ValueError 拒绝，并返回没有修改原始数据的新 dict。不要仅因 import 就执行或输出任何内容。
  2. read_trace(path) 读取 2MiB 以下、表头为 time v(tx)、以空白分隔的 TSV，返回 [(time_ns,voltage_v),...]。两列都必须是有限数值，时间必须是不小于 0 且严格递增。需要至少 100 行、第一个时刻为 0、最后一个时刻为 16ns（误差在 1e-9ns 以下）。损坏或不足的数据为 ValueError，并且不修改文件。最初文件的 time 单位是 s。
  3. plateaus(rows) 接收 ns/V 两列的列表，返回闭合窗口 [2,3]ns 内的中位数 launch_v，以及 [12,14]ns 内的中位数 settled_v。每个窗口至少需要两个点。行数不少于两行，时刻不小于 0 且严格递增，值必须是非布尔的有限数字，不足或损坏为 ValueError。不要修改原始行。
  4. reflection(launch_v,settled_v) 返回 gamma=(B-A)/A 以及 z_ohm=50*(1+gamma)/(1-gamma)。输入是有限数字，禁止 bool。如果不满足 A>0、-1
  5. crossing(rows,threshold_v,after_ns,direction) 返回 direction=整数 1 或 -1 的第一个穿越时刻 ns。上升是对满足 a.vthreshold>=b.v 的区间做线性插值，并选取结果时刻>=after_ns 的第一个事件。没有则为 None。rows 要满足与第 3 步相同的有效性条件，after_ns 是不小于 0 的有限数，阈值是有限数值。错误的值或 bool 方向为 ValueError。
  6. analyze(folder) 读取 config.json 和 trace.tsv，返回 config、launch_v、settled_v、gamma、z_ohm、launch_ns、return_ns、distance_m、echo、consistent、simulated、physical_certified。出发是 A/2 的上升穿越，如果有反射，返回则是 after=3ns 之后 (A+B)/2 的穿越（符号方向）。echo 是 |gamma|>1e-6，否则返回时刻和距离都为 None。距离是 0.2*(返回-出发)/2 m。如果没有时刻，距离也为 None。请保持 simulated=True、physical_certified=False。一致性标准遵循下面的参考。
  7. campaign(values,folder) 预先验证由 1–12 个互不重复的配置组成的整个 list 之后，创建新文件夹。对每个配置运行提供的 simulator.capture(config,folder/case-NN)，并用 analyze 分析。NN 按输入顺序从两位数 00 开始。如果分析结果的 config 与请求不同，则为 ValueError。返回 dict：cases 按顺序为结果列表，passed 表示所有 consistent 是否为 True，measured 为 False。配置错误时也不创建输出文件夹，也不覆盖已有的空文件夹。
  8. 编写 analyze.py --configs <JSON 목록 경로> --out <새 폴더>（占位符依次为 JSON 列表路径与新文件夹）命令行程序（CLI）。运行 campaign，把返回的对象以相同的 JSON 保存到 report.json 并输出到 stdout。passed=True 时以 0 退出，False 时以 2 退出，并保留报告。配置或文件错误时以非 0 退出，并把原因写入 stderr。要保留每个 case-NN 的 config.json、circuit.cir、ngspice.log、trace.tsv，不要重复使用已有的结果或已有的空输出文件夹。

参考

所有实现都保存到 /root/tdr-location/analyze.py 中。不需要额外安装、联网或真实设备。提供的辅助程序是 /opt/lab/fixtures/tdr_location/simulator.py，只负责配置验证、电路生成和真实运行。像下面这样指定 PYTHONPATH，代码中的 from simulator import capture 才能工作。

PYTHONPATH=/opt/lab/fixtures/tdr_location python3 /root/tdr-location/analyze.py   --configs /opt/lab/fixtures/tdr_location/cases.json --out /root/tdr-location/run-01

辅助程序 capture(config,新文件夹) 返回 Path，并留下 config.json、circuit.cir、ngspice.log、trace.tsv。错误的配置会在运行之前被拒绝。因为会拒绝已有的文件夹，所以重新运行时请使用像 run-02 这样的新名称。默认的 cases.json 是 TD 2/3/4ns × Z2 25/50/100Ω 的 9 个条件，rise_ns=0.2。

第 6 步中 consistent 的条件必须同时满足。要有出发时刻，A 与 0.5V 的差在 1e-6V 以下，观测的 gamma 与 (tail_ohm−50)/(tail_ohm+50) 的差在 1e-6 以下，echo 必须等于 tail_ohm!=50。如果配置上有反射，就要有两个穿越，并且观测到的往返时间与 2*lead_ns 的差在 0.02ns 以下。如果配置上没有反射，则 return_ns 必须是 None。即使模型不一致，也不删除观测值，而是以 consistent=False 保留。ngspice 原始文件是时间单位为 s 的 time v(tx) 两列 TSV。分析返回的时刻单位是 ns，距离单位是 m。

波形和配置只能读取。analyze.py 必须是 64KiB 以下的普通文件，并且 import 时不输出任何内容。评分会运行另外的小采样点和 4 个真实电路条件（包括慢边沿），数值容差默认为 1e-8，真实反推阻抗为 1e-6Ω，时刻为 0.001ns，距离为 0.001m。布尔值和 None 会被严格区分。评分进程的限制是 CPU 12 秒、文件 8MiB、总计 35 秒，结束后会清理子进程。这个运行限制与学习时间不同。被强制终止或输出缺失，都不算通过。

先固定实验条件

编写 analyze.py 的 config(value)。对象的键只允许 lead_ns、tail_ohm、rise_ns。值分别是 2/3/4、25/50/100、0.2/0.6 中的一个。对于 bool、字符串、NaN、无穷大、缺失、多余的键，要以 ValueError 拒绝，并返回没有修改原始数据的新 dict。不要仅因 import 就执行或输出任何内容。

在 Python 中，bool 是 int 的子类型。请显式检查类型，并确认所有字段都是有限的允许数值。

把秒换算成 ns，并拒绝被截断的波形

read_trace(path) 读取 2MiB 以下、表头为 time v(tx)、以空白分隔的 TSV，返回 [(time_ns,voltage_v),...]。两列都必须是有限数值，时间必须是不小于 0 且严格递增。需要至少 100 行、第一个时刻为 0、最后一个时刻为 16ns（误差在 1e-9ns 以下）。损坏或不足的数据为 ValueError，并且不修改文件。最初文件的 time 单位是 s。

先确认表头和行的长度。1e9 的换算只做一次，重复的时刻也要拒绝。如果不确认最后一行，部分输出就会看起来像完整的结果。

在不同窗口读取两个平台

plateaus(rows) 接收 ns/V 两列的列表，返回闭合窗口 [2,3]ns 内的中位数 launch_v，以及 [12,14]ns 内的中位数 settled_v。每个窗口至少需要两个点。行数不少于两行，时刻不小于 0 且严格递增，值必须是非布尔的有限数字，不足或损坏为 ValueError。不要修改原始行。

这不是整个波形的平均值，也不是两个端值的平均值。窗口边界上的采样点也要包含，采样点个数为奇数和偶数时，都要遵循中位数的约定。

把负的反射也还原成阻抗

reflection(launch_v,settled_v) 返回 gamma=(B-A)/A 以及 z_ohm=50*(1+gamma)/(1-gamma)。输入是有限数字，禁止 bool。如果不满足 A>0、-1

B/A 是连原来的前进波也包含在内的比值。必须用 B-A 分离出反射分量，不要用绝对值抹掉负的反射。

对上升沿和下降沿做插值

crossing(rows,threshold_v,after_ns,direction) 返回 direction=整数 1 或 -1 的第一个穿越时刻 ns。上升是对满足 a.vthreshold>=b.v 的区间做线性插值，并选取结果时刻>=after_ns 的第一个事件。没有则为 None。rows 要满足与第 3 步相同的有效性条件，after_ns 是不小于 0 的有限数，阈值是有限数值。错误的值或 bool 方向为 ValueError。

即使 after_ns 位于区间之内，只要插值结果满足条件就是有效的。起点已经为高的情形，或者平坦区间本身，不算作新的穿越。

从真实波形中读出边界的位置

analyze(folder) 读取 config.json 和 trace.tsv，返回 config、launch_v、settled_v、gamma、z_ohm、launch_ns、return_ns、distance_m、echo、consistent、simulated、physical_certified。出发是 A/2 的上升穿越，如果有反射，返回则是 after=3ns 之后 (A+B)/2 的穿越（符号方向）。echo 是 |gamma|>1e-6，否则返回时刻和距离都为 None。距离是 0.2*(返回-出发)/2 m。如果没有时刻，距离也为 None。请保持 simulated=True、physical_certified=False。一致性标准遵循下面的参考。

不要把配置中的 lead_ns 直接当作距离，而要使用观测到的两个穿越时刻。对于没有反射的情形，即使配置中有边界，也不要凭空得出观测位置。

验证全部配置之后再运行

campaign(values,folder) 预先验证由 1–12 个互不重复的配置组成的整个 list 之后，创建新文件夹。对每个配置运行提供的 simulator.capture(config,folder/case-NN)，并用 analyze 分析。NN 按输入顺序从两位数 00 开始。如果分析结果的 config 与请求不同，则为 ValueError。返回 dict：cases 按顺序为结果列表，passed 表示所有 consistent 是否为 True，measured 为 False。配置错误时也不创建输出文件夹，也不覆盖已有的空文件夹。

如果只验证并运行第一个配置，后面的配置有误时就会产生部分结果。请用 PYTHONPATH 连接提供的模块路径，并把观测文件夹中的配置与请求重新比较。

保留报告和原始证据

编写 analyze.py --configs <JSON 목록 경로> --out <새 폴더>（占位符依次为 JSON 列表路径与新文件夹）命令行程序（CLI）。运行 campaign，把返回的对象以相同的 JSON 保存到 report.json 并输出到 stdout。passed=True 时以 0 退出，False 时以 2 退出，并保留报告。配置或文件错误时以非 0 退出，并把原因写入 stderr。要保留每个 case-NN 的 config.json、circuit.cir、ngspice.log、trace.tsv，不要重复使用已有的结果或已有的空输出文件夹。

把运行代码放在 name 保护之下。如果只输出报告而丢弃原始波形，就无法重新审查。不要把异常变成成功。