VLBIVLBI 位相遅延を使った飛位相遅延を使った飛翔体の位置計測観測翔体の位置計測観測

ー位相接続についてーー位相接続についてー

関戸衛、市川隆一、近藤哲朗関戸衛、市川隆一、近藤哲朗 (NiCT)(NiCT)吉川真（吉川真（ JAXA)JAXA) 、大西隆史、大西隆史 (( 富士通）富士通）

　　　　　　　「のぞみ」相対　　　　　　　「のぞみ」相対 VLBIVLBI 観測グループ観測グループ（（ JAXA,NICT,NAO,GSI,JAXA,NICT,NAO,GSI, 岐阜大、山口大、北海道大）岐阜大、山口大、北海道大）

宇宙飛翔体のナビゲーション宇宙飛翔体のナビゲーション

R&RR

R01

R02

VLBI

+

SC Astrometry

Observable of VLBI: Observable of VLBI: Phase DelayPhase Delay & & Group delayGroup delay

Frequency

Ph

ase

Band width

g:Group Delay

Phase Delay

0

g ~ 1/BW ~1 nano second (Spacecraft)

p ~ 1/RF ~1 pico second

2 n ambiguity

群遅延の場合群遅延の場合 (Post-fit (Post-fit 解析残差解析残差 ))

quasor

~1( 数） MHz(frq.)

飛翔体の信号

~100 nano sec.

位相遅延量位相遅延量

Algonquin 基線を含む

基線を増やしたときの位相遅延解基線を増やしたときの位相遅延解析解（飛翔体位置）の析解（飛翔体位置）の 軌跡 軌跡(6(6 月月 44 日の観測日の観測 ))

TTobsobs NNstnstn NNbasebase

6/46/4 26 h26 h 77 2121

原点はR&RR による確定軌道

飛翔体の飛翔体の VLBIVLBI 観測観測

観測量それぞれの特徴のまとめ観測量それぞれの特徴のまとめ 群遅延群遅延

絶対遅延量が求まる（クロックなど含む絶対遅延量が求まる（クロックなど含む )) 遅延分解能に制約遅延分解能に制約 (( 帯域幅）帯域幅）

1ns/6000km=10mas(50nrad)1ns/6000km=10mas(50nrad)

位相遅延位相遅延 (Challenging)(Challenging) 高い遅延分解能高い遅延分解能

10ps/600km=1mas(5nrad)10ps/600km=1mas(5nrad) 位相接続が必要位相接続が必要

(( 容易な解容易な解 )) 長時間観測長時間観測

スイッチング観測（相対スイッチング観測（相対VLBI VLBI ））

目的：大気のバイアス補正目的：大気のバイアス補正 問題点：観測インターバルの補完問題点：観測インターバルの補完

群遅延群遅延 群遅延群遅延比較的比較的容易容易

要注意要注意位相接続でき位相接続できなければ観測なければ観測そのものが無そのものが無意味化意味化

時間

遅延量 理論値

観測値クエーサ

観測値

補正した観測値

位相接続

アラン分散アラン分散

2

)(

212

kky

k

yy

kXy

kX

1 kX

時間

時間変化の変動時間変化の変動 (( 直線からのずれ）の指標直線からのずれ）の指標 （傾きの差の自乗平均値）（傾きの差の自乗平均値） 周波数安定度の指標周波数安定度の指標

NozomiNozomi の観測データで位相接続がの観測データで位相接続が可能な時間間隔を調べる可能な時間間隔を調べる

苫小牧（北大 )

岐阜大

山口大

1280

km

５００ｋｍ

９０

０ｋ

ｍ

位相接続の結果、非常に高精度な遅延量計測が長時間（ 24 時間以上）のスパンで実現した。

(June 4th Nozomi 観測 )

観測位相遅延量ー理論値観測位相遅延量ー理論値ー２次多項式ー２次多項式 (fit)(fit) ＝残差　の例＝残差　の例

つくばー苫小牧基線

数十ｐｓの

アラン標準偏差アラン標準偏差

Long Baseline:OK,OH,UH,TK,TH,YHVery Long Baseline: Oc.Tc,Uc,cK,cH,cY

Short Baseline: OU,OT,UT,UYMiddle Baseline:UK,KY

アラン標準偏差アラン標準偏差 XX 時間間隔時間間隔

Long Baseline:OK,OH,UH,TK,TH,YHVery Long Baseline: Oc.Tc,Uc,cK,cH,cY

Short Baseline: OU,OT,UT,UYMiddle Baseline:UK,KY

8.4GHz1 Cycle

まとめまとめ 観測量として観測量として

群遅延：遅延精度向上データ処理法の検討要群遅延：遅延精度向上データ処理法の検討要 位相遅延：長時間連続観測による位置推定はほ位相遅延：長時間連続観測による位置推定はほ

ぼ成功ぼ成功 相対相対 VLBIVLBI （スイッチング観測）（スイッチング観測）

目的：大気、その他の誤差要因をキャンセルす目的：大気、その他の誤差要因をキャンセルするる

群遅延群遅延 位相遅延位相遅延

NOZOMINOZOMI ので観測データを用いた評価では、１分以ので観測データを用いた評価では、１分以内のスイッチングが必須（？）内のスイッチングが必須（？）