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有请各位高手讨论全球定位系统(GPS)问题,现在似乎都还只用不变光速测"伪距"
[楼主] 作者:刘岳泉  发表时间:2005/08/01 01:17
点击:886次

         目前全球定位系统(GPS)之所以精度永远超出光速可变产生的误差范围,我认为是由于同时有四个以上卫星的"伪距"资料,提出四个或者5×4个(五个卫星)以上可能位置的加权定位。所以用误差较大的"不变光速"值也能获得很高的定位精度,如果用实际可变光速计算几个卫星到被定位者的距离,我相信一定能开发出更高精确定位的GPS信号接收机产品。

    由于对相关问题我才开始接触,有很多都还不懂,在相关网站上也查不到更多的资料,特邀请各位一同来共同探讨。



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相对论一派胡言 物理界黑白颠倒 时空物绝对独立 “倒相者”返璞归真
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 [2楼]  作者:youngler  发表时间: 2005/08/01 08:15 

这个问题是你们自己落入相迷们的理论陷阱。


    很多人在新华网讨论什么同时性的相对性论证问题,我对这个问题不感兴趣。我一直来认为这是一个理论误区问题。

    GPS 只是考虑了引力中的时钟走时速度较慢,引力中运动的时钟走时速度进一步变慢,其它的完全是绝对时间和 Galileo 坐标变换方法。

 



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‘形象的世界’讨论些什么东西?这是一个讨论自然哲学、基础物理的地方。 http://thales.bbs.xilu.com/ 。
 [3楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2005/08/01 14:04 

测到的值是需要修正的,修正后的数据反映GPS的精度
首先需要考虑的是Sagnac效应,不加修正的数据误差可增加到几十米或更多.
[楼主]  [4楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/01 19:18 

测"伪距"只需单程光速传递时间,Sagnac效应至少需要三点连线,接收机只接收不发送信号,卫星系统也不会给你提供其Sagnac效应值。


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[楼主]  [5楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/01 19:29 

所有卫星在同一高度相同速度运行,时钟能否同步与相对论无关。"同时性的相对性"是弱智问题,在新华网我的回帖不是讨论。


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[楼主]  [6楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/01 20:03 

去新华网看看"格样滴"的物理时间概念是否可笑?爱因斯坦关于"同时性的定义"就很弱智!


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 [7楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2005/08/01 20:38 

GPS不会显示卫星数据,而需要计算,Sagnac效应已经在计算软件之中了
有请各位高手讨论全球定位系统(GPS)问题,现在似乎都还只用不变光速测"伪距"
[楼主]  [8楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/01 22:19 

有具体的网页资料或其他文件可查吗(英文也行)?


        由于中日卫星地面站收发系统的Sagnac效应约为87ns
(
http://bbs2.xilu.com/cgi-bin/bbs/view?forum=hongbin&message=66454 )可推知,全球定位系统计算Sagnac效应值可能不宜于用那固有公式。

       我的理解是﹕Sagnac效应是由引力场"以太风"使光速漂移的结果,在人造卫星所属的地球引力场"势力"范围内只有地球自转"以太风",如果GPS系统按恒星时而非地表定位,那么卫星信号的传递时间与卫星的运动状态无关(几个卫星信号同时发出),而只而地面观测者的运动(地球自转和观测者运动的合成速度)相关。



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 [9楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2005/08/02 00:43 

关于GPS的文章(英文)我给你发过一次吧?
如果是我记错了,你可以给我发个邮件,我再给你发过去.
Sagnac效应与面积有关,中日卫星地面站收发系统的Sagnac效应约为87ns,应该是包括了通信卫星所包围的面积.
[楼主]  [10楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/02 00:48 

GPS系统把各运动中的导航卫星上钟的时间都统一到地面静止钟时间,说明GPS系统根本就没有相对论的位置!

中国航天工程咨询中心首席科学家林金答记者问说﹕

美国的GPS系统从70年代开始布网,到1994年才组网成功。凭美国的航天发射能力,24颗卫星不可能需要这么长的时间来发射,可能是卫星与地面站或卫星间时间同步问题没解决,即没对好钟,需要长时间的调试。......在一次出访美国时,我曾见到GPS系统的第一代总设计师,跟他提起这问题,他不否认GPS系统确实有对不好钟的问题,并送给我两本书,并祝我研究试验成功。
在一次出访美国时,我曾见到GPS系统的第一代总设计师,跟他提起这问题,他不否认GPS系统确实有对不好钟的问题,并送给我两本书,并祝我研究试验成功。
  从书中,我发现GPS系统在相对论修正方面漏了半项。根据爱因斯坦的狭义相对论,相对运动中的物体时间会变慢。
GPS系统测量原理的核心是对钟问题,GPS是用单程信号传递时间间隔来度量距离,GPS卫星上的钟和地面监控网的钟及用户的钟处在引力场中不断的相对运动状态。通过研究,我发现,GPS系统把各运动中的导航卫星上钟的时间都统一到地面静止钟时间....

由此可以推断,相对论曾经给美国的GPS系统造成了多大的损失!


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[楼主]  [11楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/02 01:14 

是收到过 久广 的"全球的定位系统的相对论"的英文邮件,谢谢!所以在这里我也正是针对其有关问题而发的。


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[楼主]  [12楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/02 02:38 

如果那篇文章是GPS系统权威性指导文章,这种讨论就是多余的,但我认为GPS系统靠数据权加(经验)同样可得到高精度。

如果用单程光路固定光速值计算,用三个卫星"伪距"数据可得到上百米误差的"定位",可是用四个卫星就有四个这样不同的"定位",对这四个"定位"在不同方向用不同加权系数,完全可以把精度提高到十米以内,这就是民用精度范围(高度误差仍有上百米)﹔用五个卫星就有二十个(六个则有一百二十个)这样的"定位",要想得到更高精度根本不需要Sagnac效应或精确的光速值。

如果在引力场中,光信号同时从卫星到接收者的时间与卫星的运行速度无并而只取决于地面地球自转速度,由此产生的"伪距"只有二十多米,用三个卫星定位平面也只有几十米误差,高度则会因为电离层和大气水汽含量变化可能会产生上百米的误差,用四个卫星数据可以大幅提高水平定位精度却不能解决高度误差大的问题。这就是GPS系统所面临的现实!

因此,美国花了近二十年才建成的GPS系统开始有相对论理论为指导时肯定是走过不少弯路,最后干脆使用经验数值加权计算。


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 [13楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2005/08/02 21:34 

用加权的方法是错误的,不要把问题看的那么简单.
你看到的文章中只是最基本的原理,问题还多着呢.
你可以有GPS,但你不可能知道卫星在哪里,就象你无法知道信息在此网站与你的电脑之间传播所走的路径一样,而且卫星是运动的,距离是变化的.给你一个问题,如何确定卫星的位置?就够你考虑的了.加权是没用的.不要把问题看的那么简单.
 [14楼]  作者:正和  发表时间: 2005/08/02 21:56 

夏虫语冰
原子钟三百万年才误差一秒,新型原子钟精度提高了十倍。可为什么卫星原子钟那么难对准?按牛顿理论只要对准一次,就应当一直是准的呀!居然怪起相对论来了,仿佛没有相对论,就不会有对钟问题了。事实上对钟问题是全面应用广义相对论之后才解决的。
 [15楼]  作者:正和  发表时间: 2005/08/02 22:03 

而且,你根本不理解“统一到地面静止钟时间”的GR含义
有请各位高手讨论全球定位系统(GPS)问题,现在似乎都还只用不变光速测"伪距"
[楼主]  [16楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/02 23:06 

难道在开始组网时美国这么多专家都不知道"全面应用广义相对论"吗?

请问《GPS 原理与应用》一书为什么在
http://www.phei.com.cn/bookshop/bookinfo.asp?bookcode=TN78980&booktype=main 中被归纳为"制冷设备系列"?"此书已报废 "又是何意?

关于"效钟"的问题在本论坛已讨论多次了,不能把引力场中的"时钟"与时间混为一谈。

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 [17楼]  作者:正和  发表时间: 2005/08/02 23:23 

哪一个复杂系统能一步到位?微软那么牛,还不是老发补丁。
………
At the time of launch of the first NTS-2 satellite (June 1977), which contained the first Cesium clock to be placed in orbit, there were some who doubted that relativistic effects were real. A frequency synthesizer was built into the satellite clock system so that after launch, if in fact the rate of the clock in its final orbit was that predicted by GR, then the synthesizer could be turned on bringing the clock to the coordinate rate necessary for operation. The atomic clock was first operated for about 20 days to measure its clock rate before turning on the synthesizer. The frequency measured during that interval was +442.5 parts in 10^12 faster than clocks on the ground; if left uncorrected this would have resulted in timing errors of about 38,000 nanoseconds per day. The difference between predicted and measured values of the frequency shift was only 3.97 parts in 10^12, well, within the accuracy capabilities of the orbiting clock. This then gave about a validation of the combined motional and gravitational shifts for a clock at 4.2 earth radii.
…………
Neil Ashby
University of Colorado
n_ashby@mobek.colorado.edu
------------------------------------------------
GPS计划开始启动时就是有人不相信相对论效应是真的。以上引用的一段文字就表明了这个澄清疑虑的过程。

还有一个早期GPS没有充分考虑的GR效应:卫星的偏心轨道运动造成卫星钟时快时慢,卫星本应做好修正再播定位信号,但由于历史原因,现在只好将这一GR修正工作交由接收器自己来做。本来24个修正计算,现在可是要成千上万的接收器来重复计算,造成多大浪费呀!幸好现在计算能力很便宜。
 [18楼]  作者:正和  发表时间: 2005/08/02 23:36 

关键是请检查你67876帖的逻辑:究竟是相对论给GPS造成了损失还是因为没有充分考虑相对论给GPS造成了损失?
67876帖: GPS系统把各运动中的导航卫星上钟的时间都统一到地面静止钟时间,说明GPS系统根本就没有相对论的位置! 国航天工程咨询中心首席科学家林金答记者问说﹕ 美国的GPS系统从70年代开始布网,到1994年才组网成功。凭美国的航天发射能力,24颗卫星不可能需要这么长的时间来发射,可能是卫星与地面站或卫星间时间同步问题没解决,即没对好钟,需要长时间的调试。......在一次出访美国时,我曾见到GPS系统的第一代总设计师,跟他提起这问题,他不否认GPS系统确实有对不好钟的问题,并送给我两本书,并祝我研究试验成功。 在一次出访美国时,我曾见到GPS系统的第一代总设计师,跟他提起这问题,他不否认GPS系统确实有对不好钟的问题,并送给我两本书,并祝我研究试验成功。   从书中,我发现GPS系统在相对论修正方面漏了半项。根据爱因斯坦的狭义相对论,相对运动中的物体时间会变慢。 GPS系统测量原理的核心是对钟问题,GPS是用单程信号传递时间间隔来度量距离,GPS卫星上的钟和地面监控网的钟及用户的钟处在引力场中不断的相对运动状态。通过研究,我发现,GPS系统把各运动中的导航卫星上钟的时间都统一到地面静止钟时间.... 由此可以推断,相对论曾经给美国的GPS系统造成了多大的损失!
[楼主]  [19楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/02 23:37 

的确是不大理解,请指点

在林金答记者问中的最后一句,我有意没有引全,原话是﹕
"通过研究,我发现,GPS系统把各运动中的导航卫星上钟的时间都统一到地面静止钟时间,正好重蹈“静止以太”绝对参考系的覆辙,违背了爱因斯坦静止系同时性的相对性理论,即:对电磁现象(包括电磁信号传播)不存在任何优越参考系,所有惯性系都是平权的。"

据我所了解到《GPS 原理与应用》的很少内容(别人引述的),虽然全部是用相对论的述语,但事实上却完全是牛顿绝对时空观的简单结论(含显著的可变光速时间差的计算)。我现在很想得到这本书,就是想用简洁的经典理论完美地解释所有相关问题。

我的理解是﹕把卫星信号传递到地面的所需时间换算成地面时间,以利于接收机直接计算"伪距"定位。


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 [20楼]  作者:正和  发表时间: 2005/08/02 23:52 

只能简而言之啦
由于引力场中没有统一的时钟速率(固有时间速率),所以只能用坐标时,并人为规定以海平面静止铯原子钟的速率为坐标时速率。GPS的对钟本质就是将钟同步到ECI坐标时(假想ECI中处处有静止钟,且用海平面钟以光信号同步,卫星钟的读数则不断同步到它遇到的静止钟读数)。

卫星钟速率比地面钟速率快这一事实,单用狭相就解释不了,更别说用经典论来解释,你真是做梦了。
[楼主]  [21楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/02 23:55 

卫星的相对位置在任何时刻都是按固定线路运行的,无须知道其位置,只要三个卫星信号到达的时间差就应能计算出自己的位置。

如果接收机事先没与卫星"效时",这时就需要四颗卫星信号资料,以其中的一颗作为"效时"的时间差依据。

当然,这里面的问题相当复杂,我主要是想在这里找到光速必变的客观依据。

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[楼主]  [22楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/03 00:02 

谢谢!但同样应该有经典的完美解释,能提供更多的相关资料吗?


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[楼主]  [23楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/03 00:12 

这种解释先在发展论坛看到,谢谢!可是高山上的摆钟比地面摆钟慢,这在牛顿力学以前也不能解释。时钟无论如何也不能代表时间!


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 [24楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2005/08/03 00:21 

开什么玩笑,时间差可以解释为距离差,如何定位?
有请各位高手讨论全球定位系统(GPS)问题,现在似乎都还只用不变光速测"伪距"
[楼主]  [25楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/03 00:45 

是必须知道其产生"时间差"的卫星相对位置,可是接收机不能获得这种位置数据吗?计算当然得靠其内置软件完成了。


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 [26楼]  作者:正和  发表时间: 2005/08/03 01:09 

牛顿力学不能解释高山摆慢??现在真实情况是高山上原子钟快。
中学生都能解释高山摆慢现象。
 [27楼]  作者:正和  发表时间: 2005/08/03 01:15 

应该有完美的经典解释?一厢情愿啦。更多资料
google GPS Relativity
汗牛充栋,不过也有国外民科写的错误文章。
[楼主]  [28楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/03 01:46 

是指"牛顿力学以前",那时的"高中生"相当了不起耶。


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[楼主]  [29楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/03 01:53 

"汗牛充栋"?不试一试怎么知道是否"一厢情愿啦"?当然要权威的资料,谢谢!


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[楼主]  [30楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/03 02:08 

地球磁场能否影响原子钟的速率?

这么多原子钟运行的随机误差肯定是有的,按林金的说法这些钟只有10的负12-13次方的精度,那么效钟的工作量有多大呀!如果用"不变光速"信号去效钟,那会越效越乱,所以后来引入Sagnac效应原理放弃不变光速才得以解决。

所以说"相对论曾经给美国的GPS系统造成了多大的损失!"

"相对运动中的物体时间会变慢"的问题,在这似乎是林金的猜测并未得到权威证实。

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