کد QR مطلبدریافت لینک صفحه با کد QR

ایجاد سیستم موقعیت‌یابی VLBI پهن‌باند با استفاده از ایستگاه‌های قابل حمل

تدوین و تنظیم: مهندس غلامرضا کریم‌زاده کارشناس اداره کل زمین سنجی و نقشه برداری

19 فروردين 1400 ساعت 15:17


ایجاد سیستم موقعیت‌یابی VLBI پهن‌باند با استفاده از ایستگاه‌های قابل حمل 
 

داده‌های حاصل از تداخل‌سنجی خط مبنای بسیار بلند (VLBI)، براي تعيين موقعيت، تعيين فواصل، حركات پوسته و تعيين سرعت دوران زمين به کار می‌روند. تا کنون در VLBI، به طور معمول، از باند‌هایS  (2.3 گیگاهرتز) وX  (8.4 گیگاهرتز) برای ارتباطات فضائی دور و انجام مشاهدات ژئودتیک استفاده می‌شده است. اما سرویس بین‌المللی VLBI برای ژئودزی و نجوم (IVS)، در حال ارتقای سیستم مشاهدۀ جهانیVLBI  موسوم به (VLBI Global Observing System) VGOS‌، به عنوان نسل بعدی سیستم‌های VLBI است که انتظار می‌رود دقت ژئودتیکِ یک میلی‌متر را ارائه نماید. در این سیستم، از آنتن‌هائی خاص برای دریافت امواج و ثبت زمان بهره گرفته می‌شود. برای مثال، نمونه‌گیری سریع (High speed sampling) یکی از ویژگی‌های مهم این آنتن‌ها است که موجب بهبود برآورد میزان تأخیر اتمسفریک می‌شود. همچنین ویژگی‌های دیگر از جمله قابلیت مشاهدۀ پهن‌باند، جمع‌آوری داده‌ها با سرعت بالا و مشاهدۀ امواج پلاریزاسیون دوگانه، اندازه‌گیری دقیق تأخیر یا همان اختلاف زماني دريافت امواج بین آنتن‌های مختلف را ممکن می‌سازد. 
بر پایۀ رویکرد تازۀ سرویس بین‌المللی VLBI برای ژئودزی و نجوم، مطالعه‌ای با موضوع ایجاد سیستم VLBI پهن‌باند انجام شد که نتایج آن در ژانویه 2021 در نشریه ژئودزی منتشر گردید. در این مطالعه، یک سیستم جدید با استفاده از آنتن بزرگ مستقر در مرکز فناوری فضائی کاشیما (در ژاپن) با قطر 34 متر و دو ایستگاه قابل حمل دیگر با آنتن‌هائی به قطر 2.4 متر ایجاد شد. در این سیستم، از تداخل‌سنجی خط مبنای بسیار بلند به سبک نود ـ هاب (node-hub style) به منظور استفاده عملی از ایستگاه‌های قابل حمل در VLBI بین قاره‌ای‌ استفاده گردید.
شایان ذکر است ایستگاه‌های قابل حمل اگر چه به عنوان ابزاری برای مقایسه فرکانس بین قاره‌ای توسعه یافته‌اند، اما به همان اندازه در زمینۀ ژئودزی نیز مؤثر هستند.


نگاره 1) تداخل سنجی خط مبنای بسیار بلند به سبک نود - هاب
 
علاوه بر انعطاف‌پذیری و هزینه پائین استقرار ایستگاه‌های گرهی کوچک، این ایستگاه‌ها بر خلاف آنتن‌های بزرگ کمتر تحت تأثیر منابع خطاهای جاذبی و حرارتی مانند تغییر شکل جاذبی آنتن و تغییر طول حرارتی کابل انتقال سیگنال قرار می‌گیرند. اما به دست آوردن مستقیم تأخیر قابل مشاهده بین زوج گیرنده‌های کوچک به دلیل پائین بودن نسبت سیگنال به نویز امکان‌پذیر نیست، چرا که محدودیت نسبت سیگنال به نویز خطای بزرگی را در مقدار تأخیر موجب می‌شود. این مشکل با استفاده از اندازه‌گیری‌های مشترک با یک ایستگاه هابِ دارای حساسیت بالا قابل رفع است. همچنین اکنون که پهنای باند وسیع، رسیدن به دقت کافی تأخیر را با کمترین میزان خطای نسبت سیگنال به نویز ممکن ساخته، VLBI به سبک نود ـ هاب به صورت گزینه‌ای  مناسب و مطلوب در آمده است.
از این‌رو مطابق نگاره (1)، در سیستم جدید، مشاهدات به صورت مشترک توسط یک آنتن بزرگ بسیار حساس همراه با دو ایستگاه گرهی انجام می‌شوند. در ایستگاه هاب R، امواج پلاریزاسیون دوگانه خطی قائم و افقی گردآوری می‌شوند در حالی که در ایستگاه‌های قابل حمل A و B فقط موج پلاریزاسیون منفرد خطی قائم ثبت می‌گردد. هر دو موج پلاریزاسیون با پوشش بازۀ فرکانسی 3 تا 14 گیگاهرتز از طریق سیستم انتقال سیگنال فرکانس رادیوئی (RF signal transmission system) به بخش مشاهده منتقل می‌شوند. نرخ ثبت داده‌ها در ایستگاه‌های قابل حمل 8 گیگابایت در ثانیه و در ایستگاه هاب 16 گیگابایت در ثانیه است. در این سیستم، داده‌های تأخیر خط مبنای AB (اختلاف زماني دريافت سيگنال در دو آنتن A و B) از طریق ترکیب خطی داده‌های تأخیر دو خط مبنای RA و RB محاسبه می‌شوند. به تأخیر محاسبه شده برای خط مبنای AB، تأخیر مجازی نیز گفته می‌شود. سپس، آنالیز تأخیر VLBI با استفاده از بسته‌ نرم‌افزاری مربوطه انجام شده و پس از إعمال تصحیحات لازم (از جمله تصحیح اتمسفریک)، سرانجام اختلاف زمانی ساعت‌های اتمی گیرنده‌های A و B به دست می‌آید.
گفتنی است این سیستم هم در فواصل کوتاه و هم در فواصل بین قاره‌ای مورد آزمون قرار گرفته است. 
منابع اصلی:

https://link.springer.com/article/10.1007/s00190-021-01479-8
https://www.researchgate.net/figure/Node-hub-style-observations-with-transportable-broadband-VLBI-stations-a-Transportable_fig2_344610760


کد مطلب: 3596

آدرس مطلب: https://www.ncc.gov.ir/fa/news/3596/ایجاد-سیستم-موقعیت-یابی-vlbi-پهن-باند-استفاده-ایستگاه-های-قابل-حمل

سازمان نقشه برداری کشور
  https://www.ncc.gov.ir