时间校正

GPS时间系统的校准原理分析

【摘要】本文利用相对论原理，针对GPS时间系统的误差进行了广义

与狭义相对论两方面的分析，同时分析了萨格纳克效应对GPS时间系统造

成的误差，并提出了校准中国剪纸教程 补偿的方法。

【关键词】GPS时间系统；动钟变慢；引力红移；萨格纳克效应；校

准

GPS全球定位系统是美国国防部在二十世纪七十年代开发的第二代卫

星导航系统，可以实时提供三维的位置、甚至三动物造句 维速度和时间。GPS实施

定位的基本原理是利用时间测距法进行的，即r=ct。显然，时钟的

测量误差将直接转变为定位误差。因此为了保证定位的精度，就要求时钟

系统需要极高的精准度。

１动钟变慢效应

我们从狭义相对理论中可知，高速运转导航卫星上的原子钟会比地球

表面原子钟要慢。在地心惯性系中，设导航星速度为1，地面站因地球

自转具有速度2。根据动钟变慢效应，卫星上原子钟频率与地面站上原

子钟频率mean的形容词 之比为：

其中，取GPS导航星速度1=3.863km/，纬度45地面站速读后感六年级 度

2=0.328km/，光速c=3某10仙人掌果怎么吃 5km/。因动钟变慢效应使导航星原子钟比

地面站原子钟每秒慢0.82某10-10。导航星绕地球一周（12h）将慢

3.542某10-6，从而产生约1km的定位误差。积累英文

２引力红移效皮皮虾养殖 应

根据广义相对论的等效原理，可导出原子辐射频率受引力势影响而向

红端移动，称为引力红移效应。若离地心r处的地球引力势为（r）=-

Gme/r，由等效原理可得，在r1处（导航星）观测到r2处（地面钟）原

子钟的相对频移为：

其中，地电脑计算机快捷键 球质量me=5.98某1024kg，地球半径Re=6.37某106m，引

力常量G=6.67某10-11m3/2kg，导航星高度H=2.05某107m。可见，引

力红移效应使导航星原子钟比地面原子钟每秒快5.30某10-10。

综合以上两种效应，相对频移v/v2=（5.30-0.82）某10-10=4.48

某10-10，导航星原子钟比地面站原子钟每秒快4.48某10-10。

３萨格纳克（Sagnac）效应

在地面，用时间测距法测定两地A、B之间的距离，即某=ct0/2。

通过测定由A到B，再由B到A光信号传播的时间t0，来测定A、B两

地的距离某。由于地球自转，从地心惯性系看，地面站作圆周运动。这时

光信号在给定两地之间的传播时间t，与传播方向有关，不再工资缴税标准 是定值，

这种现象称为萨格纳克效应。