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)
1
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
宇宙時空基
準点高精度
測定
原子時計搭載
時空計測衛星
科学衛星・情報通信
衛星
衛星間測距
及び時刻同期
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
天体の座標系
（赤経・赤緯）
ICRF
International Celestial Reference Frame
EOP/ERP
Earth Orientation Parameters
/ Earth Rotation Parameters
地上の座標系
（緯度・経度）
ITRF
International Terrestrial Reference Frame
VLBI
VLBI
VLBI, GPS, SLR
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
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
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
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
IVS 観測局配置
Concepcion
Hobart
IVS Products (some examples from WG2 Report)
Products

polar motion
xP, yP

UT1-UTC

celest. pole
, 

TRF (x,y,z)
CRF(a, d)

accuracy
latency
resolution
freq. of sessions
accuracy
latency
resolution
accuracy
latency
resolution
freq. of sessions
accuracy
accuracy
freq. of solution
latency
Status
Goals(2002-2005)
xp ~100 as, yp ~200 as
1 - 4 weeks - 4 months
1 day
~3 d/week
5 - 20 s
1 week
1 day
100 - 400 as
1 - 4 weeks... 4 months
1 day
~3 d/week
5 - 20 mm
0.25 - 3 mas
1 year
3 - 6 months
xp, yp: 50 - 25 as
4 - 3 days - 1day
1 day - 1h - 10min
~7 d/week
3.- 2 s
4 - 3 days – 1 day
1 day - 10 min
50 - 25 as
4 – 3 days - 1 day
1 day
~7 d/week
5 - 2 mm
0.25 mas (improved distribution)
1 year
3 - 1 month(s)
現在の国際測地VLBI実験処理に要する日数
R1 & R4 Time Delay Over Time
September 11, 2002 - CCT
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
2 2 2 2
00 0 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 00 0 0
/2 0/20 7/20 4/20 1/20 7/2 4/20 1/20 8/20 7/2 4/20 1/20 8/20 4/2 1/20 8/20 5/20 2/2 9/2 6/20 3/20 0/20 6/2 3/20 0/20 7/20 4/2 1/20 8/20 5/20 1/2 8/2 5/20 2/20
3
1/ 1/1 1/1 1/2 1/3 2/ 2/1 2/2 2/2 3/ 3/1 3/2 3/2 4/ 4/1 4/1 4/2 5/ 5/ 5/1 5/2 5/3 6/ 6/1 6/2 6/2 7/ 7/1 7/1 7/2 8/ 8/ 8/1 8/2
Bonn R1
Hays R1
Wash R1
Wash R4
Key Stone Project 観測網：４局６基線（１９９４～２００１）
ミリ秒角
極運動（δx）
0
100
200
極運動（δy）
ミリ秒角
KSP による
EOP 推定
※実線は、IERSにより
公表された確定値
0
100
1998年1月1日からの通算日
200
ミリ秒
※実線は、IERSにより
公表された確定値
-200
UT1-UTC
100
200
300
2
ミリ秒
KSP による
EOP 推定
200
推定値－確定値
予測値－確定値
-2
100
200
1998年1月1日からの通算日
300
VLBI Systems for e-VLBI
K4 Correlator
K5 Data Acquisition
Terminal
K4 Terminal
K5 System
K3 Correlator (Center)
K3 Recorder (Right)
K3 System
1983~
Longitudinal Recorder
Open Reel Tapes
Hardware Correlator
K4 (KSP) System
1990~
Rotary Head Recorder
Cassette Tapes
Hardware Correlator
e-VLBI with ATM
2000~
PC based system
Hard Disks
Software Correlator
e-VLBI with IP
K5 Family : Concept
ADS1000
(1024Msample/sec 1ch 1bit or 2bits)
PC-VSI Board
(Supports VSI-H specifications)
VSI
VSI
Correlator
other DAS
Internet
IP-VLBI Board
(~16Msample/ch·sec, ~4ch, ~8bits)
ADS2000
(64Msample/ch·sec, 16ch, 1bit or 2bits)
PC : Data Acquisition
Correlation
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
K5 System Data Flow
A
ch 1-4
ch 5-8
A
ch 9-12
B
ch 1-4
A
ch 5-8
ch 13-16
B
B
ch 1-4
ch 5-8
ch 9-12
Band width
synthesis
A
Network
ch 13-16
Data Acquisition
B
ch 12-16
Data Reception
Correlation Processing
KASHIMA-WESTFORD 実験
鹿島 34m 局
Westford 18m 局
（MITヘイスタック観測所）
現在の日米間
ネットワーク経路
Japan
USA
JGNⅡ
(10Gbps)
Kashima
Koganei
JGNⅡ
(10Gbps)
Tokyo
NOC
TransPAC
OC48 (2.4Gbps) x 2
JGN-II
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
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
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)
Mark-5
disk-pack
Correlators
USNO
ftp (~33Mbps)
Haystack
Mark-5
or
K5 files
K5 files → Mark-5 files
K5 files → Mark-5 files
Bonn
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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