e-VLBI による地球姿勢の準リアルタイム計測
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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~)