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GPS卫星定位的相对论效应误差

时间：2015-09-24 点击：加载中【打印此页】【关闭】

　　根据狭义相对论的观点，由于卫星时钟与接收机时钟在惯性系中的运动速度不同，卫星钟相对接收机而言将产生频率偏移，其结果是卫星时钟“变慢”。另外，根据广义相对论的理论，由于卫星所在位置的引力位与地表引力位不同，其振荡器频率将产生相对变化。这种现象通常称为引力频移(Gravitational Shift)，其结果是使得卫星时钟“变快”。

　　在狭义相对论和广义相对论的综合影响下，卫星钟频率变化为:

　　在这里有两点需要指出。其一，由于地球的自转运动和卫星轨道高度的变化，以及地球重力场的变化，相对论效应的影响并不是一个常数。所以，经过上述改正以后仍有残余影响，这种残余影响与卫星和地球的相对位置有关，最大可达70ns，在精密定位时需要加以考虑。其二，除了卫星钟频率偏移以外，相对论效应影响还包括地球引力场引起的信号传播几何延迟，也叫引力延迟。电磁波穿过引力场时其传播路径会发生弯曲，引力场愈强弯曲愈显著。这项误差对GPS 定位的影响较小，以目前的观测精度而言，一般不需要考虑。

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