A05 - Interferometrische Glasfaserverbindungen

Um das chronometrische Nivellement als Routinewerkzeug für die Geodäsie zu etablieren, sind Forschung und Entwicklungen für hochpräzise Frequenzübertragung in den Bereichen Interferometrische Glasfaserverbindungen (Interferometric Fibre Links, IFLs) und Globales Navigationssatellitensystem - Frequenztransfer (GNSS-FT) erforderlich. Die Entwicklung von feldtauglichen IFLs-Geräten, ultrapräziser GNSS-FT und deren Einsatz für chronometrische Nivellements sind neue Forschungs- und Entwicklungsgebiete, die viele Anwendungen von geodätischem Interesse eröffnen werden. Unser Ziel ist es, eine chronometrische Nivellement-Kampagne zwischen Insel und Festland unter Verwendung von IFL und GNSS-FT sowie der in Teilprojekt A04 entwickelten transportablen optischen Uhr zu realisieren.

Damit würde das chronometrische Nivellement in einer sehr anspruchsvollen Umgebung demonstriert und wertvolle Daten zu Höhenunterschieden liefern. Die Implementierung einer stabilisierten IFL im Feld, insbesondere über submarine optische Fasern, stellt bereits einen großen Fortschritt für die optische Frequenzübertragung dar. Gemeinsam mit Teilprojekt A04 werden wir die erste internationale chronometrische Nivellierkampagne durchführen, die das europäische Höhensystem auf der Zentimeter-Ebene verifiziert.

Da die Unsicherheit optischer Uhren mit der Messzeit τ im Mittel mit 1/√τ abnimmt, verglichen mit 1 /τ für die IFLs selbst, kann die Erhebung von Vergleichsdaten über mehrere Wochen nötig sein, um die Zentimeter-Auflösung zu erreichen. Die bestehenden Langstrecken-Frequenzübertragungssysteme der Physikalischen Bundesanstalt werden angepasst, um eine solch lange Kampagne zu unterstützen. Die erreichbare Stabilität und die benötigten Mittelungszeiten für GNSS-FT sind noch durch unmodellierte Beobachtungsfehler begrenzt, so dass das volle Potenzial nicht ausgeschöpft werden kann. Wir werden verbesserte GPS und Galileo-Analysealgorithmen für FT entwickeln und implementieren, um die aktuellen Probleme zu überwinden (z.B. Antennen- und Mehrwegeprobleme, troposphärische Refraktion). Der erfolgreiche Abschluss von A05 wird wesentlich dazu beitragen, die jeweiligen Fehlerbeiträge zu verstehen und zu korrigieren und neue Möglichkeit zu nutzen, diese dank IFLs als Bodendaten für GNSS-FT zu charakterisieren.

© T. Waterholter
In diesem Projekt übertragen wir die herausragende Leistung von laborbasierten interferometrischen Glasfaserverbindungen (IFL) auf Feld-IFLs, die Frequenzübertragungen und chronometrische Nivellements-Experimente zwischen zwei beliebig entfernten Standorten ermöglichen werden. Darüber hinaus werden wir unter Verwendung von IFLs als Bodendaten die derzeit begrenzenden systematischen Fehler des GNSS charakterisieren und korrigieren.

ZIELE VON A05 - INTERFEROMETRISCHE GLASFASERVERBINDUNGEN

  1. Die herausragende Leistung von laborbasierten IFLs auf Feld-IFLs zu übertragen, die zwei beliebig entfernte Standorte verbinden,
  2. Das chronometrische Nivellement anwenden, um ein Höhennetz im internationalen Maßstab zu verifizieren (oder zu korrigieren),
  3. Die derzeit begrenzenden systematischen Fehler zu charakterisieren und zu korrigieren und GNSS-FT auf das Niveau von 5 x10-17 Unsicherheiten zu bringen

BETEILIGTE WISSENSCHAFTLERINNEN UND WISSENSCHAFTLER

Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
Prof. Dr.-Ing. Steffen Schön
Dr. Gesine Grosche
Dr. Gesine Grosche

Wissenschaftlicher Nachwuchs

Dr. Alexander Kuhl
Dr. Alexander Kuhl
Dr. Thomas Waterholter
Dr. Thomas Waterholter