論文の概要: Combined Classical and Quantum Accelerometers For the Next Generation of Satellite Gravity Missions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.11259v1
- Date: Sat, 18 May 2024 11:15:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-21 18:38:17.599800
- Title: Combined Classical and Quantum Accelerometers For the Next Generation of Satellite Gravity Missions
- Title（参考訳）: 次世代の衛星重力ミッションのための古典・量子加速度計の組み合わせ
- Authors: Alireza HosseiniArani, Manuel Schilling, Benjamin Tennstedt, Alexey Kupriyanov, Quentin Beaufils, Annike Knabe, Arpetha C. Sreekantaiah, Franck Pereira dos Santos, Steffen Schön, Jürgen Müller,
- Abstract要約: 量子加速度計は将来の衛星重力ミッションに非常に有望である。
これらの制限は、測定速度の低さと、生のセンサー測定における曖昧さの存在により、量子加速度計と古典的な加速度計のハイブリッド化が要求される。
我々は、衛星ベースの量子加速度計のための包括的ノイズモデルを実装することにより、より高度なハイブリダイゼーションシミュレーションを行った。
将来の重力ミッションでハイブリッド加速度計を実装することで,低次・高次で1～2桁の重力解が向上することが判明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Cold atom interferometry (CAI)-based quantum accelerometers are very promising for future satellite gravity missions thanks to their strength in providing long-term stable and precise measurements of non-gravitational accelerations. However, their limitations due to the low measurement rate and the existence of ambiguities in the raw sensor measurements call for hybridization of the quantum accelerometer (Q-ACC) with a classical one (e.g., electrostatic) with higher bandwidth. While previous hybridization studies have so far considered simple noise models for the Q-ACC and neglected the impact of satellite rotation on the phase shift of the accelerometer, we perform here a more advanced hybridization simulation by implementing a comprehensive noise model for the satellite-based quantum accelerometers and considering the full impact of rotation, gravity gradient, and self-gravity on the instrument. We perform simulation studies for scenarios with different assumptions about quantum and classical sensors and satellite missions. The performance benefits of the hybrid solutions, taking the synergy of both classical and quantum accelerometers into account, will be quantified. We found that implementing a hybrid accelerometer onboard a future gravity mission improves the gravity solution by one to two orders in lower and higher degrees. In particular, the produced global gravity field maps show a drastic reduction in the instrumental contribution to the striping effect after introducing measurements from the hybrid accelerometers.
- Abstract（参考訳）: コールド原子干渉計(CAI)ベースの量子加速度計は、非重力加速度の長期安定かつ精密な測定を行うための強度のおかげで、将来の衛星重力ミッションに非常に有望である。
しかし、低測定率と生センサ測定におけるあいまいさの存在による制限により、量子加速度計(Q-ACC)と高帯域幅の古典的な(例えば静電気)とのハイブリッド化が求められた。
これまで、Q-ACCの単純なノイズモデルを検討し、加速度計の位相シフトに対する衛星回転の影響を無視してきたが、ここでは、衛星ベースの量子加速度計の包括的ノイズモデルを実装し、回転、重力勾配、自己重力の完全な影響を考慮し、より高度なハイブリダイゼーションシミュレーションを行う。
量子および古典的なセンサと衛星ミッションに関する仮定が異なるシナリオのシミュレーション研究を行う。
古典的および量子加速度計の相乗性を考慮に入れたハイブリッドソリューションの性能上の利点を定量化する。
将来の重力ミッションでハイブリッド加速度計を実装することで,低次・高次で1～2桁の重力解が向上することが判明した。
特に, 生成した大域重力場図は, ハイブリッド加速度計による測定を導入し, ストリップ効果に対する機器的寄与を劇的に低減した。
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