Некоторые авторитетные лица заявляли публично и без объяснения причин, что, если теории специальной и общей теории относительности не были приняты во внимание при разработке GPS ( путем создания спутниковых часов, которые будут работать на 38 мкс/день медленнее, чем время GPS перед запуском, также известное как «заводское смещение ), положение, указанное наземным пользовательским устройством GPS, будет смещаться примерно на 11 км/день. Я рассмотрел это для различных моделей GPS, но могу предсказать только гораздо меньшие эффекты. То, что умножение нескорректированной разницы в 38 мкс/день от времени GPS на скорость света дает 11,6 км/день, мне кажется, не связано с функцией приемника GPS. Буду очень рад любым указателям.
См. также Почему GPS зависит от теории относительности?
Часы спутников скорректированы на GR и SR, но это (в основном) не имеет отношения к тому, как работает система GPS. Ваш приемник сравнивает разницу во времени между временем, отправленным несколькими разными спутниками.
Если это время в «земных» секундах или 1 части в ускорение «космических секунд» в первую очередь не имеет значения — до тех пор, пока все спутники испытывают одинаковый эффект. Таким образом, выбор заключается в том, чтобы транслировать на МГц и пусть сигнал будет немного другой частоты, когда он достигает земли, или отрегулируйте частоту до МГц на борту, так что это МГц на земле. [Как описано в самой спецификации GPS.][1]
Думаю, отсюда и городская легенда о том, что «ВВС США не верили в теорию относительности и не собирались корректировать часы».
Конечно, хотя ваше положение относительно спутников не зависит от замедления времени, собственные знания спутников о времени и, следовательно, их положение на орбите будут накапливать ошибку. Чтобы вы могли определить свое абсолютное положение, спутник также транслирует свои собственные данные об орбите и время, что позволяет вашему приемнику рассчитать положение спутников в космосе.
Спутники находятся на орбите около км высота, км от центра Земли, поэтому имеют орбиту км, которые они преодолевают каждый часы. Ошибка мкс/день на пути км/день по-прежнему дает ошибку положения (спутника) всего в доли метра, хотя со временем она накапливается.
Это можно исправить, дав спутникам скорректированное значение их орбитальной скорости или обновив их эмфериды, когда они проходят над наземной станцией.
[1]: Раздел Частотный план в спецификации GPS на странице https://www.gps.gov/technical/icwg/IS-GPS-200D.pdf .
Если вы посмотрите на страницу Википедии о GPS и релятивистских поправках, то станет ясно, что этот дрейф в 10 км/день относится к «псевдодальностям» — начальному расстоянию, рассчитанному между приемником и каждым спутником. Эта ошибка компенсируется при решении задачи триангуляции для определения положения приемника, поскольку она является одинаковой ошибкой для всех спутниковых часов.
Вот мое предположение о том, почему они решили исправить этот эффект: все отдельные часы также имеют некоторый дрейф и периодически синхронизируются с главной временной базой на Земле. Если бы им было позволено так резко отклоняться от мастера, необходимо было бы настроить все часы одновременно, иначе навигация полностью вышла бы из строя. Несколько проще просто настроить отдельные блоки, так как их дрейф становится заметным.
Нашел ответ после того, как провел заготовку с несколькими экспертами. Два американских профессора с большим опытом работы с GPS независимо друг от друга объяснили, что заявление о «10 км/день» предполагает, что между 1 и 3 спутниками, используемыми для 4-х спутниковой фиксации, не используется тактовая частота 38 мкс/день («заводская»). Они также отметили, что GPS часто используется в качестве источника времени, когда наблюдаемые временные сдвиги явно важны.
Я и другие были возмущены несколькими научными авторитетами, публично повторяющими заявление об ошибке определения местоположения в 10 км/день без какого-либо упоминания об этом предположении. Вопрос решен, но предположение кажется странным, потому что теория относительности сдвигает все наблюдаемые частоты спутников примерно одинаково. Это предположение, по-видимому, только позволяет показать, что определение местоположения GPS примерно так же чувствительно к разности часов передатчика, как и системы радиолокации, такие как Loran, где относительность не принимается во внимание.
Искреннее спасибо тем, кто ответил на мой вопрос.
Несколько лет назад я просмотрел утверждение о 10 км/день-если-38 мкс/день без поправки и обнаружил, что оно основано на модели одного или всех, кроме одного, спутников GPS, используемых для фиксации положения наблюдателя с неисправленными часами. Эта модель не имеет отношения ни к какой разумной системе GPS. Многие лекторы, кажется, не осознают этого, поэтому 10 км/день стали общепринятой мудростью. Отсутствие смещения спутниковых часов на 38 мкс/день приведет к ошибкам местоположения только в миллиметрах, но будет использован текущий диапазон временной коррекции +/-1 мс текущей системы коррекции, описанной ниже.
Я также узнал, что все спутники также передают данные об ошибке собственных часов, полученные из земных стандартов времени и передаваемые на каждый спутник с наземных станций, что позволяет наблюдателю определять точное время.
Надеюсь, это немного дополнит картину о времени. Я хотел бы узнать больше, но не смог найти ничего о том, как получаются эти сигналы спутниковой ошибки времени.
Боулер