Evidence for a reference frame transformation of vestibular contributions to voluntary reaching movements

Les estimations des mouvements de soi provenant des signaux vestibulaires contribuent à la planification et l’exécution des mouvements volontaires du bras lorsque le corps se déplace. Cependant, comme les senseurs vestibulaires sont fixés à la tête alors que le bras est fixé au corps, les signaux vestibulaires doivent être transformés d’un système de référence centré sur la tête à un système centré sur le corps pour pouvoir contribuer de façon appropriée au contrôle moteur du bras. Le but premier de ce travail était d’étudier l’évidence d’une telle transformation. La stimulation galvanique vestibulaire (SGV) a été utilisée pour activer les afférences vestibulaires et simuler une rotation autour d’un axe naso-occipital fixe pendant que des sujets humains faisaient des mouvements du bras dans le plan horizontal, avec la tête dans différentes orientations. Une transformation des signaux vestibulaires implique que la SVG devrait simuler une rotation autour d’un axe horizontal lorsque la tête est droite et autour d’un axe vertical lorsque la tête est en flexion antérieure. La SGV devrait ainsi perturber les mouvements du bras en fonction de l’orientation de la tête. Nos résultats démontrent que les signaux vestibulaires contribuant aux mouvements d’atteinte sont effectivement transformés en un système de référence centrée sur le corps. Le deuxième but de ce travail était d’explorer les mécanismes utilisant ces signaux vestibulaires transformés. En comparant les effets de la SGV appliquée avant ou pendant les mouvements d’atteinte nous avons montré que les signaux vestibulaires transformés contribuent à des mécanismes de compensation distincts durant la planification des mouvements d’atteinte comparativement à l’exécution.

SLR-derived terrestrial reference frame using the observations to LAGEOS-1/2, Starlette, Stella, and AJISAI

Currently, the contributions of Starlette, Stella, and AJISAI are not taken into account when defining the International Terrestrial Reference Frame (ITRF), despite the large amount of data collected in a long time-span. Consequently, the SLR-derived parameters and the SLR part of the ITRF are almost exclusively defined by LAGEOS-1 and LAGEOS-2. We investigate the potential of combining the observations to several SLR satellites with different orbital characteristics. Ten years of SLR data are homogeneously processed using the development version 5.3 of the Bernese GNSS Software. Special emphasis is put on orbit parameterization and the impact of LEO data on the estimation of the geocenter coordinates, Earth rotation parameters, Earth gravity field coefficients, and the station coordinates in one common adjustment procedure. We find that the parameters derived from the multi-satellite solutions are of better quality than those obtained in single satellite solutions or solutions based on the two LAGEOS satellites. A spectral analysis of the SLR network scale w.r.t. SLRF2008 shows that artifacts related to orbit perturbations in the LAGEOS-1/2 solutions, i.e., periods related to the draconitic years of the LAGEOS satellites, are greatly reduced in the combined solutions.

Contribution of Starlette, Stella, and AJISAI to the SLR-derived global reference frame

The contribution of Starlette, Stella, and AJI-SAI is currently neglected when defining the International Terrestrial Reference Frame, despite a long time series of precise SLR observations and a huge amount of available data. The inferior accuracy of the orbits of low orbiting geodetic satellites is the main reason for this neglect. The Analysis Centers of the International Laser Ranging Service (ILRS ACs) do, however, consider including low orbiting geodetic satellites for deriving the standard ILRS products based on LAGEOS and Etalon satellites, instead of the sparsely observed, and thus, virtually negligible Etalons. We process ten years of SLR observations to Starlette, Stella, AJISAI, and LAGEOS and we assess the impact of these Low Earth Orbiting (LEO) SLR satellites on the SLR-derived parameters. We study different orbit parameterizations, in particular different arc lengths and the impact of pseudo-stochastic pulses and dynamical orbit parameters on the quality of the solutions. We found that the repeatability of the East and North components of station coordinates, the quality of polar coordinates, and the scale estimates of the reference are improved when combining LAGEOS with low orbiting SLR satellites. In the multi-SLR solutions, the scale and the Z component of geocenter coordinates are less affected by deficiencies in solar radiation pressure modeling than in the LAGEOS-1/2 solutions, due to substantially reduced correlations between the Z geocenter coordinate and empirical orbit parameters. Eventually, we found that the standard values of Center-of-mass corrections (CoM) for geodetic LEO satellites are not valid for the currently operating SLR systems. The variations of station-dependent differential range biases reach 52 and 25 mm for AJISAI and Starlette/Stella, respectively, which is why estimating station dependent range biases or using station-dependent CoM, instead of one value for all SLR stations, is strongly recommended.This clearly indicates that the ILRS effort to produce CoM corrections for each satellite, which are site-specific and depend on the system characteristics at the time of tracking,is very important and needs to be implemented in the SLR data analysis.

SIRGAS reference frame realization SIR11P01

To estimate the kinematics of the SIRGAS reference frame, the Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut (DGFI) as the IGS Regional Network Associate Analysis Centre for SIRGAS (IGS RNNAC SIR), yearly computes a cumulative (multi-year) solution containing all available weekly solutions delivered by the SIRGAS analysis centres. These cumulative solutions include those models, standards, and strategies widely applied at the time in which they were computed and cover different time spans depending on the availability of the weekly solutions. This data set corresponds to the multi-year solution SIR11P01. It is based on the combination of the weekly normal equations covering the time span from 2000-01-02 (GPS week 1043) to 2011-04-16 (GPS week 1631), when the IGS08 reference frame was introduced. It refers to ITRF2008, epoch 2005.0 and contains 230 stations with 269 occupations. Its precision was estimated to be ±1.0 mm (horizontal) and ±2.4 mm (vertical) for the station positions, and ±0.7 mm/a (horizontal) and ±1.1 mm/a (vertical) for the constant velocities. Computation strategy and results are in detail described in Sánchez and Seitz (2011). The IGS RNAAC SIR computation of the SIRGAS reference frame is possible thanks to the active participation of many Latin American and Caribbean colleagues, who not only make the measurements of the stations available, but also operate SIRGAS analysis centres processing the observational data on a routine basis (more details in http://www.sirgas.org). The achievements of SIRGAS are a consequence of a successful international geodetic cooperation not only following and meeting concrete objectives, but also becoming a permanent and self-sustaining geodetic community to guarantee quality, reliability, and long-term stability of the SIRGAS reference frame. The SIRGAS activities are strongly supported by the International Association of Geodesy (IAG) and the Pan-American Institute for Geography and History (PAIGH). The IGS RNAAC SIR highly appreciates all this support.

Comportement des systèmes de référence quantiques pour le moment cinétique

Le domaine des systèmes de référence quantiques, dont les dernière avancées sont brièvement présentées au chapitre 1, est extrêmement pertinent à la compréhension de la dégradation des états quantiques et de l’évolution d’instruments de mesures quantiques. Toutefois, pour arriver à comprendre formellement ces avancées et à apporter une contribution originale au domaine, il faut s’approprier un certain nombre de concepts physiques et mathématiques, in- troduits au chapitre 2. La dégradation des états quantiques est très présente dans le contrôle d’états utiles à l’informatique quantique. Étant donné que ce dernier tente de contrôler des sys- tèmes à deux états, le plus souvent des moments cinétiques, l’analyse des systèmes de référence quantiques qui les mesurent s’avère opportune. Puisque, parmi les plus petits moments ciné- tiques, le plus connu est de s = 1 et que son état le plus simple est l’état non polarisé, l’étude 2 du comportement d’un système de référence mesurant successivement ce type de moments ci- nétiques constitue le premier pas à franchir. C’est dans le chapitre 3 qu’est fait ce premier pas et il aborde les questions les plus intéressantes, soit celles concernant l’efficacité du système de référence, sa longévité et leur maximum. La prochaine étape est de considérer des états de moments cinétiques polarisés et généraux, étape qui est abordée dans le chapitre 4. Cette fois, l’analyse de la dégradation du système de référence est un peu plus complexe et nous pouvons l’inspecter approximativement par l’évolution de certains paramètres pour une certaine classe d’états de système de référence. De plus, il existe une interaction entre le système de référence et le moment cinétique qui peut avoir un effet sur le système de référence tout à fait comparable à l’effet de la mesure. C’est cette même interaction qui est étudiée dans le chapitre 5, mais, cette fois, pour des moments cinétiques de s = 1. Après une comparaison avec la mesure, il devient manifeste que les ressemblances entre les deux processus sont beaucoup moins apparentes, voire inexistantes. Ainsi, cette ressemblance ne semble pas générale et semble accidentelle lorsqu’elle apparaît.