GPS
(美国 定位系统)
GPS是英文GlobalPositioningSystem(全球定位系统)的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目,1964年投入使用。20世纪70年代,美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。在机械领域GPS则有另外一种含义:产品几何技术规范(GeometricalProductSpecifications,简称GPS)。
没有爱因斯坦,哪有GPS
全球卫星定位系统原理,简单一点说就是利用地球轨道上的三颗卫星在空间上对地球上的GPS终端进行三点定位。
不过事实若是真的这么简单,那美国的GPS就不会主宰世界定位几十年了。
相对论告诉我们时间不是绝对的,每颗GPS卫星和终端的时间都不一样。
为此,在进行GPS定位时,还需要考虑时间,这就需要至少4颗卫星将自己的时空坐标(t,x,y,z)发送给终端,然后由终端根据传播延迟方程计算出自己的时空坐标。
此外,由于GPS卫星的高速运动,还需要考虑狭义相对论的动钟变慢效应和广义相对论的引力钟慢效应,GPS搭载
每天比赤道上用户快约38μs,但终端与卫星通过光速传递信号,所以终端每天积累的误差等于该时间差与光速的乘积,即±11.4km。
可见,若是没有爱因斯坦,GPS定位系统将毫无用处。
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