Korrelator
Ein Korrelator verwirklicht die Funktion der Kreuzkorrelation zur genauen Bestimmung des Zeitversatzes zweier Signale. Mögliche Ausprägungen sind Spezialcomputer, Analogschaltungen, Gehirnstrukturen oder Computerprogramme. Die Signale können technisch codierte Funksignale sein, Radar-, Sonar- oder optische Echos oder Signale natürlichen Ursprungs.
Das Prinzip wird am Beispiel dreier verschiedener Anwendungen erläutert,
- einer Richtungsmessung: Vermessung der Erdrotation durch VLBI-Interferometrie an Quasaren,
- der Geschwindigkeitsmessung mittels eines in Bewegungsrichtung versetzt angeordneten Sensorpaares, sowie
- einer Entfernungsmessung: Ortung mit den Satelliten des Global Positioning Systems (GPS).
Bei der Korrelation werden jeweils zwei Signale rechnerisch so lange gegeneinander verschoben, bis die Charakteristik der beiden Signale übereinstimmt. Die gefundene Verschiebung ist dann die Zeitdifferenz
- entweder zwischen den Laufzeiten von einer Strahlungsquelle (Quasar) zu zwei Bodenstationen
- bzw. den Signalen der zwei Sensoren, die sich nacheinander über eine Struktur hinwegbewegen
- oder zwischen dem von einem Satelliten empfangenen und dem im Empfänger berechneten Kode.
Solange der Funkortungsempfänger nach dem Einschalten die Bahnen der Satelliten und seine eigene (positionsabhängige!) Bewegung im Raum nur sehr grob kennt, müssen seine Korrelatoren wegen der Doppler-Verschiebung die Signale nicht nur zeitlich verschieben, sondern auch verschieden dehnen. Diese zweidimensionale Suche ist erheblich aufwändiger.
Korrelatoren im Vergleich
- Der Korrelator des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) führt derzeit (Dezember 2012) 17 PetaFLOPS aus.[1][2]
- Die Rechenleistung des WIDAR Korrelator am Expanded Very Large Arrays (EVLA) ist (Juni 2010) mit 40 PetaFLOPS angegeben.[3][4]
- Der geplante Korrelator des Square Kilometre Array (SKA) (Bauzeit 2016 bis 2023) soll 4 ExaFLOPS (4000 PetaFLOPS) (Informationsstand Juni 2010) ausführen können.[3]
Siehe auch
- Optimalfilter
- Ausgleichsrechnung
- Astrometrie, Radioastronomie
Einzelnachweise
- ↑ Powerful Supercomputer Makes ALMA a Telescope.
- ↑ Höchstgelegener Supercomputer der Welt gleicht Astronomiedaten ab. Heise online.
- ↑ 3,0 3,1 Cross-Correlators & New Correlators – Implementation & choice of architecture. (PDF; 9,4 MB) National Radio Astronomy Observatory, S. 27.
- ↑ The Expanded Very Large Array Project – The ‚WIDAR‘ Correlator. (PDF; 13,2 MB) National Radio Astronomy Observatory, S. 10.