e-VLBI による地球姿勢の 準リアルタイム計測

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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 レーザ測距 宇宙時空基準点高精度測定
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 科学衛星・情報通信衛星 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 EOP/ERP ITRF VLBI VLBI VLBI, GPS, SLR 天体の座標系
（赤経・赤緯） ICRF International Celestial Reference Frame VLBI EOP/ERP Earth Orientation Parameters / Earth Rotation Parameters VLBI 地上の座標系 （緯度・経度） ITRF International Terrestrial Reference Frame 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）
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
　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 IVS 観測局配置 Concepcion Hobart

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

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

15 K5 Family : Concept ADS1000 PC-VSI Board Correlator VSI other DAS VSI
(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
7625A (Reference signal distributor） 7626 (16ch video amps) Rack mount PC with an IP-VLBI board (9260) and 4 removable HDD x 4

17 Correlation Processing
K5 System Data Flow ch 1-4 ch 5-8 ch 13-16 ch 9-12 A A ch 1-4 B A ch 5-8 B ch 1-4 ch 5-8 ch 13-16 ch 9-12 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

21 JGN-II

22 KASHIMA-WESTFORD 実験 鹿島 34m 局 Westford 18m 局 処理時間の大幅短縮 （４時間３０分）に成功
（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

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

24 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

25 課題と今後の計画 ネットワーク伝送速度の向上 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
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～）