Abstract1. IntroductionInternationa

Abstract
1. Introduction
International timekeeping is a combined effort of many national timekeepers that have pushed the tremendous development of time metrology throughout the years [1]. As a major result next-generation optical frequency standards are expected to outperform current microwave atomic clocks by several orders of magnitude and this will likely lead to a redefinition of the SI second [2]. In order to compare and assess such advanced frequency standards it is necessary to develop new and improved methods for inter-continental time and frequency transfer.

Currently operationally used methods like two-way satellite time and frequency transfer (TWSTFT) and the use of global navigation satellite systems (GNSS) such as the global positioning system (GPS) (e.g. [3]) need to be improved in order to be useful for the comparison of next-generation of frequency standards. Methods based on signal transmission via optical fibers seem to be a very promising solution for comparing modern atomic clocks [4]. Network topology and the spatial coverage of fiber cables still restricts this approach although distances of more than 1000 km have been bridged recently [5]. Advanced TWSTFT technology [6] might provide enough precision over inter-continental distances, but depends on the availability of satellite transponders. The future ESA experiment Atomic Clock Ensemble in Space (ACES), which will be operated on-board the International Space Station (ISS), appears to be another promising method that can help to establish highly precise inter-continental timing links [7].

Other suitable space-geodetic techniques are satellite laser ranging (SLR) [8] and Very Long Baseline Interferometry (VLBI). In several studies (e.g. [9]) the potential of VLBI for frequency comparisons has been investigated. These studies generally show that VLBI and GPS provide similar frequency transfer stabilities for averaging periods longer than a few hours. For shorter averaging periods the use of VLBI is limited by its low data sampling rate, which results in a low temporal resolution of the clock estimates. Thus VLBI cannot match the short-term capabilities of GPS.

However, in all prior investigations the VLBI and GPS analyses were carried out with individual and independent software packages. Since these analysis packages use slightly different geophysical models, small inconsistencies are caused that impact the comparison of the results derived from the two techniques. Also the fact that the different software packages often use different statistical analysis approaches complicates these comparisons. Some of the analysis packages are based on a simple least-squares estimation process, whereas others make use of sequential/Kalman filtering methods.

In order to overcome the drawback of low temporal resolution of the VLBI clock estimates, one idea is to combine VLBI and GPS data on the observation level and to evaluate whether such a combined solution benefits from the strengths of the individual techniques. In addition, VLBI and GPS single-technique frequency performances can be better compared against each other and with respect to such a combined solution when all processing is handled by one single software package that ensures consistency of the applied geophysical models and the estimation method. Since such an analysis tool has become available (see section 2.2) the potential of VLBI for frequency transfer will be evaluated rigorously in the following.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อ
1 บทนำนานาชาติจับเวลาเป็นความพยายามรวมของผู้บันทึกเวลาหลายชาติที่มีการผลักดันการพัฒนาอันยิ่งใหญ่ของมาตรวิทยาเวลาตลอดทั้งปี [1]
เป็นผลที่สำคัญรุ่นต่อไปมาตรฐานความถี่แสงที่คาดว่าจะดีกว่านาฬิกาอะตอมไมโครเวฟในปัจจุบันโดยคำสั่งหลายขนาดและมีแนวโน้มที่จะนำไปสู่การนิยามใหม่ของสองศรี a [2] เพื่อเปรียบเทียบและประเมินมาตรฐานความถี่ขั้นสูงเช่นมีความจำเป็นต้องพัฒนาวิธีการใหม่และการปรับปรุงในช่วงเวลาระหว่างทวีปยุโรปและการถ่ายโอนความถี่. ปัจจุบันวิธีการที่ใช้ในการดำเนินงานเช่นเดียวกับสองทางเวลาดาวเทียมและการถ่ายโอนความถี่ (TWSTFT) และการใช้งานในการเดินเรือทั่วโลก ระบบดาวเทียม (GNSS) เช่น Global Positioning System (GPS) (เช่น [3]) จะต้องมีการปรับปรุงให้ดีขึ้นเพื่อที่จะเป็นประโยชน์สำหรับการเปรียบเทียบของคนรุ่นต่อไปของมาตรฐานความถี่ วิธีการขึ้นอยู่กับการส่งสัญญาณผ่านเส้นใยแสงดูเหมือนจะเป็นทางออกที่มีแนวโน้มมากสำหรับการเปรียบเทียบนาฬิกาอะตอมที่ทันสมัย ​​[4] โทโพโลยีเครือข่ายและการรายงานข่าวเชิงพื้นที่ของสายเคเบิลใยยังคง จำกัด วิธีการนี้แม้ว่าระยะทางกว่า 1,000 กิโลเมตรได้รับการ bridged เมื่อเร็ว ๆ นี้ [5] เทคโนโลยีขั้นสูง TWSTFT [6] อาจให้ความแม่นยำพอในระยะทางระหว่างทวีป แต่ขึ้นอยู่กับความพร้อมของดาวเทียมดาวเทียม อนาคตอีเอสเอทดลองนาฬิกาอะตอมทั้งมวลในพื้นที่ (ACES) ซึ่งจะดำเนินการบนกระดานสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ที่ดูเหมือนจะเป็นอีกหนึ่งวิธีการที่มีแนวโน้มที่สามารถช่วยในการสร้างความแม่นยำสูงระยะเวลาการเชื่อมโยงระหว่างทวีป [7] เทคนิคพื้นที่ Geodetic ที่เหมาะสมอื่น ๆ ที่มีเลเซอร์ตั้งแต่ดาวเทียม (SLR) [8] และยาวมากอินเตอร์เฟอพื้นฐาน (VLBI) ในการศึกษาหลาย (เช่น [9]) ศักยภาพของ VLBI สำหรับการเปรียบเทียบความถี่ได้รับการตรวจสอบ การศึกษาเหล่านี้มักจะแสดงให้เห็นว่า VLBI และ GPS ให้เสถียรภาพการถ่ายโอนความถี่ที่คล้ายกันเป็นระยะเวลานานกว่าค่าเฉลี่ยไม่กี่ชั่วโมง สำหรับระยะเวลาที่สั้นกว่าค่าเฉลี่ยการใช้งานของ VLBI ถูก จำกัด ด้วยอัตราการสุ่มตัวอย่างข้อมูลที่ต่ำซึ่งส่งผลให้มีการลงมติชั่วต่ำของประมาณการนาฬิกา ดังนั้น VLBI ไม่ตรงกับความสามารถในระยะสั้นของจีพีเอส. อย่างไรก็ตามในการตรวจสอบก่อนทุก VLBI และวิเคราะห์จีพีเอสได้ดำเนินการกับแพคเกจซอฟต์แวร์ส่วนบุคคลและเป็นอิสระ ตั้งแต่แพคเกจเหล่านี้ใช้การวิเคราะห์แบบจำลองทางธรณีฟิสิกส์แตกต่างกันเล็กน้อยไม่สอดคล้องกันเล็ก ๆ ที่จะเกิดผลกระทบต่อการเปรียบเทียบผลที่ได้จากทั้งสองเทคนิค นอกจากนี้ยังมีความจริงที่ว่าซอฟแวร์ที่แตกต่างกันมักจะใช้วิธีการที่แตกต่างกันการวิเคราะห์ทางสถิติซับซ้อนเปรียบเทียบเหล่านี้ บางส่วนของแพคเกจการวิเคราะห์จะขึ้นอยู่กับสี่เหลี่ยมอย่างน้อยการง่ายๆการประมาณค่าในขณะที่คนอื่น ๆ ทำให้การใช้งานต่อเนื่อง / คาลมานวิธีการกรอง. เพื่อที่จะเอาชนะอุปสรรคของการแก้ปัญหาชั่วคราวต่ำของประมาณการนาฬิกา VLBI หนึ่งความคิดคือการรวม VLBI และ ข้อมูลจีพีเอสในระดับการสังเกตและประเมินว่าผลประโยชน์ดังกล่าวเป็นวิธีการแก้ปัญหาร่วมกันจากจุดแข็งของเทคนิคแต่ละบุคคล นอกจากนี้ VLBI และ GPS แสดงความถี่เดียวเทคนิคสามารถดีขึ้นเมื่อเทียบกับแต่ละอื่น ๆ และที่เกี่ยวกับการแก้ปัญหาดังกล่าวเมื่อรวมการประมวลผลทั้งหมดจะถูกจัดการโดยหนึ่งแพคเกจซอฟต์แวร์เดียวที่ช่วยให้การสอดคล้องของแบบจำลองทางธรณีฟิสิกส์ประยุกต์และวิธีการประเมิน ตั้งแต่การวิเคราะห์เครื่องมือดังกล่าวได้กลายเป็นที่มีอยู่ (ดูหัวข้อ 2.2) ศักยภาพของ VLBI สำหรับการถ่ายโอนความถี่จะมีการประเมินอย่างจริงจังในต่อไปนี้

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นามธรรม
1 จับเวลาระหว่างประเทศเบื้องต้น
คือความพยายามร่วมกันของหลายชาติที่ผู้รักษาเวลาได้ผลักดันการพัฒนาอย่างมากของมาตรวิทยา ตลอดปี [ 1 ]เป็นหลักผลรุ่นต่อไปที่คาดว่าจะลงแสงความถี่มาตรฐานปัจจุบัน ไมโครเวฟ นาฬิกาอะตอมโดยคําสั่งหลายขนาดและนี้อาจจะนำไปสู่การนิยามความหมายใหม่ของศรีที่สอง [ 2 ] เพื่อเปรียบเทียบและประเมินดังกล่าวขั้นสูงความถี่มาตรฐานจึงต้องมีการพัฒนาใหม่และการปรับปรุงวิธีการอินเตอร์คอนติเน็นตัล และเวลาการโอนความถี่ .

ปัจจุบันดี ใช้วิธีเหมือนดาวเทียมแบบสองทางและความถี่การโอน ( twstft ) และการใช้ระบบดาวเทียมนำทางทั่วโลก ( GNSS ) เช่นระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก ( GPS ) ( e.g . [ 3 ] ) ต้องมีการปรับปรุงเพื่อให้เป็นประโยชน์สำหรับการเปรียบเทียบของรุ่นต่อไปของมาตรฐาน ความถี่วิธีการขึ้นอยู่กับการส่งสัญญาณผ่านเส้นใยแก้วนำแสงดูเหมือนจะแก้ไขปัญหาแนวโน้มมากสำหรับการเปรียบเทียบที่ทันสมัยนาฬิกาปรมาณู [ 4 ] โครงสร้างเครือข่ายและครอบคลุมพื้นที่ของสายเคเบิลไฟเบอร์ยังคงจำกัด วิธีการนี้ ถึงแม้ว่าระยะทางมากกว่า 1 , 000 กม. มีสะพานที่ทอดเมื่อเร็ว ๆนี้ [ 5 ] เทคโนโลยีขั้นสูง twstft [ 6 ] อาจจะให้ความแม่นยำพอผ่านอินเตอร์คอนติเนนระยะทางแต่ขึ้นอยู่กับความพร้อมของเครื่องรับส่งสัญญาณดาวเทียม อนาคต ESA ทดลองนาฬิกาอะตอมทั้งหมดในพื้นที่ ( เอซ ) , ซึ่งจะดำเนินการบนสถานีอวกาศนานาชาติ ( ISS ) ดูเหมือนจะเป็นอีกหนึ่งวิธีที่สามารถช่วยในการสร้างที่มีความแม่นยำสูง อินเตอร์ คอนติเนนเวลาการเชื่อมโยง [ 7 ] .

เหมาะกับพื้นที่อื่น ๆเทคนิคเลเซอร์ตั้งแต่ดาวเทียม Geodetic ( SLR ) [ 8 ] และที่ยาวมาก ( อินเตอร์เฟอโรเมทรี ( vlbi ) ในการศึกษาหลาย ๆ ( เช่น [ 9 ] ) ศักยภาพของ vlbi เพื่อเปรียบเทียบความถี่ที่ได้รับการสอบสวน การศึกษาเหล่านี้โดยทั่วไปแสดงให้เห็นว่า vlbi และ GPS ให้เสถียรภาพโอนความถี่ใกล้เคียงกันเฉลี่ยระยะเวลานานกว่าไม่กี่ชั่วโมงสำหรับรอบระยะเวลาสั้น เฉลี่ยใช้ vlbi ถูก จำกัด โดยอัตราข้อมูลต่ำ ) , ซึ่งผลในความละเอียดต่ำเวลานาฬิกาของประมาณการ ดังนั้น vlbi ไม่ตรงกับความสามารถระยะสั้นของ GPS

อย่างไรก็ตามการสืบสวนก่อนที่ทั้งหมด vlbi GPS วิเคราะห์และทดลองกับบุคคลและอิสระ แพคเกจซอฟต์แวร์ตั้งแต่แพคเกจการวิเคราะห์เหล่านี้สามารถใช้รูปแบบที่แตกต่างกันเล็กน้อย , ความไม่สอดคล้องกัน ขนาดเล็กที่เกิดจากผลกระทบที่ เปรียบเทียบผลที่ได้จากสองเทคนิค นอกจากนี้ข้อเท็จจริงที่แพคเกจซอฟต์แวร์ที่แตกต่างกันมักจะใช้แนวทางการวิเคราะห์ทางสถิติต่าง ๆ กลายเป็นการเปรียบเทียบเหล่านี้บางส่วนของแพคเกจการวิเคราะห์จะขึ้นอยู่กับวิธีการที่ง่ายกระบวนการ ในขณะที่คนอื่น ๆให้ใช้วิธีการกรองคาลมาน ( /

เพื่อเอาชนะอุปสรรคของความละเอียดต่ำชั่วคราวของ vlbi นาฬิกา ประมาณการหนึ่งความคิดคือการรวม vlbi และข้อมูล GPS ในระดับการสังเกตและประเมินว่าเป็นโซลูชั่นรวมประโยชน์จากจุดแข็งของรายบุคคล นอกจากนี้vlbi และ GPS เทคนิคการแสดงความถี่เดียวจะดีขึ้นเมื่อเทียบกับแต่ละอื่น ๆและด้วยความเคารพเช่นโซลูชั่นรวมเมื่อการประมวลผลทั้งหมดจะถูกจัดการโดยซอฟต์แวร์แพคเกจเดียวที่ยืนยันความสอดคล้องของรูปแบบและการใช้ , วิธีการ เนื่องจากเป็นเครื่องมือในการวิเคราะห์ได้กลายเป็นใช้ได้ ( ดูส่วนที่ 22 ) ศักยภาพของ vlbi โอนความถี่จะถูกประเมินอย่างเข้มงวดในต่อไปนี้