Neue Technik verbindet GNSS und VLBI für präzise Messungen

Dieser Artikel bespricht eine neue Möglichkeit, die Positionen von GNSS (Global Navigation Satellite System) und VLBI (Very Long Baseline Interferometry) Stationen, die nah beieinander liegen, zu messen. Das Ziel ist, eine Methode zu schaffen, die diese beiden Systeme effektiver zusammenarbeiten lässt. Das zu erreichen bedeutet, einige Änderungen daran vorzunehmen, wie GNSS-Signale verarbeitet werden.

#Hintergrund

GNSS und VLBI sind wichtige Werkzeuge zur Messung von Distanzen und Positionen im Raum. GNSS nutzt Satelliten, um präzise Standortdaten bereitzustellen, während VLBI auf einem Netzwerk von Radioteleskopen basiert, um die Zeit zu messen, die Signale benötigen, um zwischen weit entfernten Objekten zu reisen. Beide Methoden haben ihre Vorteile und Einschränkungen. VLBI bietet einen stabilen Referenzpunkt im Raum, während GNSS schnelle Updates zu Positionsänderungen liefert.

Vor über zwanzig Jahren erkannten Wissenschaftler, dass die Kombination dieser beiden Techniken zu besseren Ergebnissen führen könnte. Indem sie ihre Messungen verbanden, glaubten sie, Fehler reduzieren und genauere Daten bereitstellen zu können.

#Messtechniken

Um diese Techniken zu kombinieren, müssen wir sie irgendwie miteinander verknüpfen. Das kann durch direkte Messungen geschehen, wie zum Beispiel durch die Bestimmung der Distanz zwischen zwei Referenzpunkten. Die Herausforderung ist, dass die GNSS- und VLBI-Referenzpunkte nicht physisch markiert oder leicht zu erreichen sind. Stattdessen schliessen Wissenschaftler ihre Positionen aus anderen Messungen.

Die Anwendung traditioneller Vermessungsmethoden kann zu Ungenauigkeiten führen, da sie auf optischen Messungen basieren, die die Mikrowellensignale, die von GNSS und VLBI verwendet werden, möglicherweise nicht direkt erfassen. Die Herausforderung besteht darin, die Verbindung zwischen diesen Systemen korrekt zu messen.

#Neue Mikrowellentechnik

Dieser Artikel stellt eine Mikrowellentechnik zur Messung der Verbindungen zwischen GNSS und VLBI vor. Wir verwenden ein spezielles Gerät namens High Rate Tracking Receiver (HRTR), das Signale von beiden Systemen digitalisieren kann. Der HRTR sammelt Daten von einem GNSS-Empfänger und verarbeitet sie auf eine Weise, die VLBI ähnlich ist.

Durch die Modifikation einer GNSS-Antenne verbessern wir ihre Fähigkeit, Signale im Mikrowellenbereich zu erfassen. So können wir mehr Daten sammeln als es eine Standard-GNSS-Antenne tun würde. Der HRTR zeichnet die Daten auf und verarbeitet sie, um Ergebnisse zu erhalten, die denen eines VLBI-Netzwerks ähnlich sind.

#Beobachtungen

Im Jahr 2022 haben wir Experimente mit zwei HRTR-Geräten und einem 25-Meter-VLBI-Radioteleskop durchgeführt. Das Ziel war es, verschiedene astronomische Quellen und GNSS-Satelliten zu beobachten. Während unserer Sitzungen haben wir erfolgreich Signale von mehreren Radio-Galaxien und GPS-Satelliten erfasst.

Diese Beobachtungen haben gezeigt, dass das modifizierte GNSS-System effektiv wertvolle Daten sammeln kann, während es mit dem VLBI-System zusammenarbeitet. Die Ergebnisse zeigten, dass dieser neue Ansatz hochqualitative Messungen liefern kann, selbst wenn die GNSS-Antenne deutlich kleiner war als herkömmliche VLBI-Antennen.

#Vorteile der neuen Methode

Durch die Verwendung dieser Mikrowellentechnik können wir Fehler, die mit Positionsabweichungen zwischen den Referenzpunkten von GNSS und VLBI verbunden sind, reduzieren. Einer der grössten Vorteile ist, dass wir nicht mehr auf Marker angewiesen sind, um Positionen zu bestimmen, was manchmal zu Diskrepanzen führen kann.

Stattdessen konzentrieren wir uns direkt auf die Genauigkeit der Mikrowellenmessungen. Diese Methode ermöglicht eine zuverlässigere Analyse der Verbindungen zwischen GNSS und VLBI. Damit wollen wir Verzerrungen beseitigen, die zu ungenauen Schlussfolgerungen führen könnten.

#Zukünftige Arbeiten

Für die Zukunft planen wir, auf dem Erfolg dieser ersten Beobachtungen aufzubauen. Wir erwarten, permanente HRTR-Systeme nahe bestehenden VLBI-Stationen zu installieren. Dieses Setup wird unsere Fähigkeit verbessern, kontinuierlich die Verbindungen zwischen GNSS und VLBI-Netzwerken zu messen.

Wir streben auch an, Wege zu entwickeln, um die Daten zu analysieren, die aus beiden Systemen gesammelt werden. Das würde uns helfen, die Genauigkeit der Messungen zu bestimmen und eventuelle Fehler zu identifizieren.

#Fazit

Die Einführung einer Mikrowellentechnik für VLBI- und GNSS-Verknüpfungsmessungen stellt einen wichtigen Fortschritt in der Raummesstechnologie dar. Durch die Kombination dieser beiden leistungsstarken Systeme können wir genauere Positionsdaten erreichen und unser Verständnis von Veränderungen der Erdoberfläche verbessern.

Die Erfolge, die bei den ersten Beobachtungen mit dieser Methode erzielt wurden, deuten auf eine vielversprechende Zukunft für GNSS- und VLBI-Zusammenarbeiten hin. Letztendlich könnte das unsere Fähigkeit verbessern, geophysikalische Veränderungen zu überwachen und die Navigationssysteme weltweit zu optimieren.