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Science TechnologyVision 科 技 视 界 科技 探·索·争鸣 GPS时间系统的校准原理分析 谢歆鑫 (西安航空职业技术学院，陕西西安710089) 【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时问 系统造成的误差．并提 出了校准补偿的方法 【关键词】GPS时间系统；动钟变慢；引力红移；萨格纳克效应；校准 AnalysisontheCalibrationPrincipieofGPSTime X皿 Xin-xin (xi’anAeronauticalPolytechnicInstitute．xj’anShaanxi710o89．CIlina) A【bstract]Byusingthetheoryofrelativity，generalrelativityandspecialrelativityhavebeenanalyzedwithafocusontheerrorsofGPSTime． BasedontheanalysisoferrorscausedbyS~naeEffect，themethodofcalibrationcompensationhasbeenputforward． K【eywords]GPSTime；TimeDilatation；GravitationalRedShift；SagnaeEffect；Calibration 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 3 萨格纳克 (Sagnac)效应 二代卫星导航系统，可以实时提供三维的位置、甚至三维速度和时间。 在地面，用时间测距法测定两地A、B之间的距离，即x=cAto／2。 GPS实施定位的基本原理是利用时间测距法进行的，即At=cAt。显然， 通过测定由A到B，再由B到A光信号传播的时间△ ，来测定A、B 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， 两地的距离 。由于地球 自转 ，从地心惯性系看，地面站作圆周运动。 就要求时钟系统需要极高的精准度。 这时光信号在给定两地之间的传播时间 ．与传播方向有关．不再是 1 动钟变慢效应 定值，这种现象称为萨格纳克效应。在讨论动尺缩短效应时，已知光由 A到B的传播时间为At。=x／(c-~)．由B返回A的传播时间At2=x／(c+ 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 )。其中1J为地面站速度，为A、B两地的动长。若两地静长为Xo，则 地球表面原子钟要慢。在地心惯性系中，设导航星速度为U1．地面站因 地球 自转具有速度 。根据动钟变慢效应，卫星上原子钟频率与地面 有 。、／l一(旦)‘，则光传播时间为： 站上原子钟频率之比为： 2 2