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e-VLBI による地球姿勢の 準リアルタイム計測

e-VLBI による地球姿勢の 準リアルタイム計測. 小山泰弘、近藤哲朗、竹内央、平原正樹（ NICT ） David Lapsley, Kevin Dudevoir, Alan Whitney (MIT, Haystack Observatory). 宇宙における時空標準基盤技術の研究. 深宇宙探査機. 準星. 惑星. 宇宙空間 飛翔体測位. 実時間地球姿勢測定. レーザ測距. 科学衛星・情報通信衛星. 宇宙時空基準点高精度測定. 衛星間測距 及び時刻同期. 原子時計搭載 時空計測衛星. 周波数・時間標準供給. 基準座標系と地球姿勢（回転）パラメタ.

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e-VLBI による地球姿勢の 準リアルタイム計測

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Presentation Transcript

  1. e-VLBI による地球姿勢の準リアルタイム計測 小山泰弘、近藤哲朗、竹内央、平原正樹（NICT） David Lapsley, Kevin Dudevoir, Alan Whitney (MIT, Haystack Observatory)

  2. 宇宙における時空標準基盤技術の研究 深宇宙探査機 準星 惑星 宇宙空間 飛翔体測位 実時間地球姿勢測定 レーザ測距 科学衛星・情報通信衛星 宇宙時空基準点高精度測定 衛星間測距 及び時刻同期 原子時計搭載 時空計測衛星 周波数・時間標準供給

  3. 基準座標系と地球姿勢（回転）パラメタ ICRF International Celestial Reference Frame 天体の座標系 （赤経・赤緯） VLBI EOP/ERP Earth Orientation Parameters / Earth Rotation Parameters VLBI ITRF International Terrestrial Reference Frame 地上の座標系 （緯度・経度） VLBI, GPS, SLR

  4. 地球姿勢パラメタ／地球回転パラメタEarth Orientation Parameter / Earth Rotation Parameter 歳差・章動 極運動 UT1-UTC

  5. 極運動（Polar Motion / Wobble） 0.1” = 3.09m Chandler Wobble : 周期４３５日の変動 Annular Wobble : １年周期の変動

  6. 時刻 TAI : International Atomic Time　（国際原子時） 　セシウム原子の振動数によって定義される時刻 UTC : Coordinated Universal Time （協定世界時） TAIにうるう秒を補正して得られる時刻 GMT or JST-9 UT0 UT1 UT2 : 天文時 　春分点の子午線通過をもと 　に定義される時刻

  7. 国際ＶＬＢＩ事業（IVS） International VLBI Service for Geodesy and Astrometry IVS is a service of • IAG - International Association of Geodesy • IAU - International Astronomical Union • FAGS - Federation of Astronomical and Geophysical Data Analysis Services Main tasks of the IVS • coordination of VLBI components • guarantee the provision of the products for CRF, TRF and the EOP’s regular and in time • IVS inauguration was on 1st of March, 1999 • Demand for continuity in maintaining the reference frames forced to employ at first the existing observing programs (NEOS, CORE, .... INT) • review of products and observing programs  WG2 in 2001 • Basis for improving products and evolving observing programs to meet service requirements

  8. Concepcion Hobart IVS 観測局配置

  9. Products Status Goals(2002-2005) polar motion accuracy xp ~100 as, yp ~200 as xp, yp: 50 - 25 as xP, yP latency 1 - 4 weeks - 4 months 4 - 3 days - 1day resolution 1 day 1 day - 1h - 10min freq. of sessions ~3 d/week ~7 d/week UT1-UTC accuracy 5 - 20 s 3.- 2 s latency 1 week 4 - 3 days – 1 day resolution 1 day 1 day - 10 min celest. pole accuracy 100 - 400 as 50 - 25 as ,  latency 1 - 4 weeks... 4 months 4 – 3 days - 1 day resolution 1 day 1 day freq. of sessions ~3 d/week ~7 d/week TRF (x,y,z) accuracy 5 - 20 mm 5 - 2 mm CRF(a, d) accuracy 0.25 - 3 mas 0.25 mas (improved distribution) freq. of solution 1 year 1 year latency 3 - 6 months 3 - 1 month(s) IVS Products(some examples from WG2 Report)

  10. 現在の国際測地VLBI実験処理に要する日数

  11. Key Stone Project 観測網：４局６基線（１９９４～２００１）

  12. KSP によるEOP 推定 極運動（δx） ミリ秒角 0 100 200 極運動（δy） ミリ秒角 ※実線は、IERSにより 　公表された確定値 0 100 200 1998年1月1日からの通算日

  13. KSP によるEOP 推定 200 ※実線は、IERSにより 　公表された確定値 ミリ秒 UT1-UTC -200 100 200 300 2 ミリ秒 推定値－確定値 予測値－確定値 -2 100 200 300 1998年1月1日からの通算日

  14. VLBI Systems for e-VLBI K4 Correlator K5 Data Acquisition Terminal K5 System K4 Terminal K4 (KSP) System K3 Correlator (Center) K3 Recorder (Right) 2000~ PC based system Hard Disks Software Correlator e-VLBI with IP 1990~ Rotary Head Recorder Cassette Tapes Hardware Correlator e-VLBI with ATM K3 System 1983~ Longitudinal Recorder Open Reel Tapes Hardware Correlator

  15. K5 Family : Concept ADS1000 (1024Msample/sec 1ch 1bit or 2bits) PC-VSI Board (Supports VSI-H specifications) Correlator other DAS VSI VSI Internet IP-VLBI Board (~16Msample/ch·sec, ~4ch, ~8bits) ADS2000 (64Msample/ch·sec, 16ch, 1bit or 2bits) PC : Data Acquisition Correlation

  16. K5 Data Acquisition Terminal K-5 Data Acquisition Terminal 7625A (Reference signal distributor） 7626 (16ch video amps) Rack mount PC with an IP-VLBI board (9260) and 4 removable HDD x 4

  17. ch 1-4 ch 1-4 ch 5-8 ch 5-8 ch 9-12 ch 9-12 ch 13-16 ch 13-16 K5 System Data Flow A A ch 1-4 B A ch 5-8 B B Band width synthesis A Network ch 12-16 B Data Reception Correlation Processing Data Acquisition

  18. KASHIMA-WESTFORD 実験 鹿島 34m 局 Westford 18m 局 （MITヘイスタック観測所）

  19. 現在の日米間ネットワーク経路 Japan USA

  20. JGN-II

  21. KASHIMA-WESTFORD 実験 鹿島 34m 局 Westford 18m 局 （MITヘイスタック観測所） • 観測以降の時間経過：２００４年６月３０日（実験コード tsev8） • 04:00 JST 観測開始 • 05:00 JST 観測終了 • 05:13 JST データ伝送開始（ヘイスタック観測所→鹿島） • 06:28 JST データ伝送完了　データ伝送レート：約30Mbps • 09:16 JST 相関処理完了 • 09:30 JST 解析処理完了：UT1-UTC 推定誤差 22 microsec. 処理時間の大幅短縮 （４時間３０分）に成功

  22. UT1-UTC 推定結果 UT1-UTC estimation compared with NEOS Intensive VLBI sessions Kashima-Westford e-VLBI (2003.6.27) * Data analysis done by Goddard Space Flight Center, NASA

  23. 国際測地ＶＬＢＩ実験での K5 利用とネットワークデータ伝送 • IVS-CRF22 October 28-29, 2003(Kashima) • IVS-CRF23 November 4-5, 2003(Kashima) • IVS-T2023 November 18-19, 2003(Kashima) • IVS-T2024 December 2-3, 2003(Kashima) • IVS-T2026 February 17, 2004(Kashima) • IVS-T2027 March 9, 2004(Kashima) • IVS-T2028 April 13, 2004(Kashima + Tsukuba) Correlators Mark-5 disk-pack USNO ftp (~33Mbps) Haystack Mark-5 or K5 files Bonn K5 files → Mark-5 files K5 files → Mark-5 files

  24. 課題と今後の計画 • ネットワーク伝送速度の向上 • ヘイスタック観測所のネットワーク接続改善: 100Mbps => 1Gbps • カーネルのチューニング、ボトルネックの解消 • 改良型プロトコルの利用 (ex. HS-TCP, Tsunami, Sabul) • 観測局・相関局へのネットワーク直接接続 • プロトコル標準化 • ファイルフォーマットの標準化 • 伝送フォーマットの標準化 : VSI-E　→　ファイルフォーマット変換不要 • ソフトウェア・分散処理相関器の開発継続、処理の自動化 • リアルタイムデータ伝送・リアルタイム相関処理 • 衛星通信によるデータ伝送 　⇒ 国際測地ＶＬＢＩ実験の処理時間の短縮、EOP の即時推定 つくば３２ｍ局（国土地理院）と海外の局による定期的実験（８月～）

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