Относительность измерения времени

Смысл очередного фактора, влияющего на погрешность в измерениях координат положения объекта, заключается в утверждениях теории относительности. В частности, согласно этой теории, при более высоких скоростях время течет медленнее. Спутник движется по орбите со скоростью около 12 тыс. км/ч., а уже при скорости 3874 км/ч. время для движущегося объекта течет медленнее, чем для неподвижного объекта (на Земле). Разница во времени (сигналы о точном времени отправляются со спутника в составе общего пакета данных) составляет 7,2 микросекунды в день. Впрочем, погрешность, вызванная этим фактором, является незначительной в сравнении со следующим утверждением той же теории относительности.

Теория относительности также свидетельствует о том, что время находится в зависимости от силы гравитации – чем сильнее гравитационное поле, тем медленнее движется время. То есть, относительно объекта, который находится на земле, часы спутника будут идти быстрее, так как последний подвергается заметно меньшим гравитационным влияниям. Данный эффект мог бы привести к отклонениям на 38 микросекунд в день, что равнялось бы ошибкам в расчетах на 10 км. Для нейтрализации подобных эффектов нет необходимости вносить постоянные корректировки и проводить дополнительные вычисления, вместо этого было решено привести частоту часов на спутниках к определенному значению.

Еще один эффект, который учитывается при измерениях только в особых случаях, известен как «эффект Сагнака». Общий смысл явления заключается в том, что объект, находящийся на Земле в неподвижном состоянии, передвигается со скоростью порядка 500 км/ч (скорость вращения Земли). Явление приводит к определенным искажениям и зависит от направления движения объекта, поэтому для коррекции необходимы достаточно сложные вычисления. Искажения являются незначительными, хотя в некоторых случаях при измерениях принимается во внимание и этот фактор.

Округление и вычислительные ошибки

В тот момент, когда приемником выполняются вычисления местоположения, данные о времени (терминала) синхронизируются с данными о времени на спутнике. Однако округления, производимые приемником при вычислениях, все же являются причиной погрешности, которая колеблется в пределах 1 м.

 

 

Заключение

Резюмируя информацию, изложенную в данном реферате, приведена таблица, в которой факторы, приводящие к искажению расчетов, отражены в виде примерного расстояния погрешности определения координат.

Причины погрешностей	Расстояние (метры)
Гравитационные влияния	2,5
Влияния ионосферы
Влияния тропосферы	0,5
Отражения сигналов
Относительность измерения времени
Округления в вычислениях

 

В сумме все причины, которые влияют на точность определения местонахождения объекта, составляют погрешность приблизительно до 15 метров. До момента отключения режима селективного доступа SA погрешность составляла до 100 метров. На уменьшение погрешности существенно влияют откорректированные данные систем WAAS и EGNOS, позволяющие сократить влияние тропосферы, гравитационные влияния, приводящие к ошибкам определения орбиты спутника. Таким образом, погрешность дополнительно может быть уменьшена еще на 3 – 5 метров.

 

Литература

1. http://gps-tracker.com.ua

2. http://www.gps.gov

3. Салищев В.А., Дворкин В.В. Станция мониторинга радионавигационных полей систем Глонасс, GPS и определения дифференциальных поправок. Радионавигационные системы и навигационные комплексы. 1996.

4. Конрад Д. Анализ ошибок систем навигационных спутников. Управление в космосе. Москва: Наука, связь, 1993.

5. http://sopac.ucsd.edu

6. http://iono.jpl.nasa.gov/gaim/intro.html

7. http://ionosphere.ru

8. Денисов А.В., Белянский М.А. Особенности моделирования случайно-неоднородной ионосферы в задаче о распространении радиоволн в околоземном пространстве. - Статья. - Журнал Приборостроение. - Март 2014.

9. https://ru.wikipedia.org/