全球定位系统(GPS)中的广义相对论效应及其对系统(5)

全球定位系统(GPS)中的广义相对论效应及其对系统静态绝对定位方程的修正

1引言

卫星导航定位系统是一种利用空间卫星在任何时间向全球或区域任何地方提

供三维位置、速度和时间的信息系统。目前世界上正式投入运行的卫星导航系统有美国的GPS全球定位系统、欧洲的GALILEO全球卫星定位系统，俄罗斯的GLONASS和中国的“北斗一号”双星定位四大系统，但真正达到产业化水平的只有GPS系统，它被认为是20世纪影响人类社会的重大技术之一。

卫星定位技术是一项军民两用技术，具有精度高、实时性强、全天候等特点。

在民用领域它已得到大量应用，或已显示出巨大的应用潜力；在军事方面，它已经成为精确打击、军事力量调动部署和指挥等方面不可缺少的工具和手段，在现代战争中发挥无法替代的作用。

正是由于卫星定位系统的巨大作用，目前各大国都在积极研究和完善自己的

卫星导航定位系统：欧洲“伽利略”全球卫星定位系统首颗实验卫星顺利升空，标志着欧洲迈出了赶超美国全球卫星定位系统的关键一步，同时也显示了欧盟在太空探索和卫星导航定位领域已经处于世界领先水平，保证了欧盟在工业和科技领域的独立性；俄罗斯也计划发射3颗“GLONASS-M”卫星。预计，该系统将于2007年至少部署18颗卫星。当卫星总数达24颗时，其导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间；印度也正在开发卫星导航系统，计划2007年投入使用，届时印度的导航系统将与GPS、GLONASS和“伽利略”系统相连接；日本则计划投入2000亿日元，建成由3颗卫星组成的“准天顶卫星系统”，该系统可以和GPS系统并用，定位精度高达十几厘米，预计在2008年投入使用；随着2003年5月25日我国第三颗“北斗一号”导航定位卫星的成功发射，标志着我国已建立了完善的第一代卫星导航定位系统，我国自行研制的卫星导航系统，投入经费少，研制周期短，能够全天候、全天时提供卫星导航信息，对我国国民经济发展具有重要意义。

毫无疑问，定位精度是卫星导航定位系统的核心，由于它的运行处于地球、

太阳、月球和其他天体的引力场中，因此，广义相对论效应必然会对它的定位精度产生影响,但有哪些效应？对定位精度的影响如何？是需要关心的问题。

由于全球定位系统（GPS）是目前国际上最为完善和成熟的卫星导航定位系统，

故对其进行了重点考虑，另外又由于太阳、月亮和其他天体的引力以及地球自转引起的惯性系拖曳效应非常弱，本文没有考虑，通过对GPS系统最基本的定位原理――静态绝对定位原理进行分析后，发现在对相对论效应的考虑上，仅考虑了由于卫星高速运行时的狭义相对论时间延缓效应和卫星与地面引力势不同，而造成的卫星钟和接收机钟走时不一致的影响，对由于地球弯曲时空对定位信号传播