GPS定位如何隐去相对论时间偏差

在狭义与广义相对论中, 由于时间膨胀效应和“引力场中时间变慢”效应, 放在地面上的原子钟与放在高空卫星中的原子钟走时将不一样快。具体说来, 地面上的原子钟比卫星上的原子钟一昼夜慢38微秒。因此一些广义相对论文献中经常提到, 如果不考虑上述相对论时间偏差效应, 那么地面上的汽车利用GPS全球定位系统定位, 其误差一昼夜后将达到11.4千米。 但过去十多年来, 我看到也有一些文章说到GPS不需要考虑相对论时间偏差效应(或者说认为相对论效应微乎其微), 即所谓“一昼夜后将达到11.4千米定位误差”并不存在。有人还专门去问搞GPS的工程师, 工程师反馈说GPS没有用到相对论。正、反两方面意见都有, 我也一直感到很疑惑。

下面根据这个“时刻差”, 来总结一下GPS中相对论效应如何被隐去的机制。

先说一下基本结论：为了确定地面上P点的三个坐标数(x,y,z)值, 我们先假设空中有三颗卫星A、B、C。我们来看看一昼夜38微秒相对论时间偏差效应能否被隐去。实际上是不能被隐去。但若考虑四颗卫星，则一昼夜38微秒相对论时间偏差效应才可以被隐去。

具体请下载下面文件（两个文件内容一样）：

GPS如何隐去相对论时间偏差 沈建其--2nd_Ed.mht

GPS如何隐去相对论时间偏差 沈建其--2nd_Ed_11-25.pdf