Relativistische Effekte

Wegen der hohen Genauigkeit von GNSS Messungen (Phase: 1-2 mm ~3-6 ps) müssen relativistische Effekte berücksichtigt werden.

Es werden beide relativistischen Effekte beachtet:

Einfluss auf die Satelliten- und Empfängeruhr

ART: Aufgrund des schwächeren Gravitationsfeldes in der Höhe der GNSS-Satelliten laufen die Satellitenuhren um etwa 45μsTag schneller als auf der Erde.

SRT: Wegen der relativen Bewegung der Satelliten läuft die Uhr im Satelliten um 8μsTag langsamer als auf der Erde.

Resultierende Frequenzänderung:

Δff0=ff0f0=12v2c2+ΔUc2

Relativistische Effekte-1.png

Einfluss auf die Satellitenbahnen

In einer gekrümmten Raumzeit kommt es zu zusätzlichen Beschleunigungen des Satelliten:

arel=GMc2r3{[2(β+γ)GMrγr˙2]r+2(1+γ)(rr˙)r˙}

Diese Beschleunigung ist in der Grössenordnung von |arel|=31010ms2

Einfluss auf die Signalausbreitung

Das Signal wird durch den Gradienten im Gravitationspotential abgelenkt. Die resultierende Distanzkorrektur lässt sich wie folgt berechnen:

δρA,rel,2j=2GMc2ln(rj+rA+ρAjrj+rAρAj)

Die Shapiro-Korrektur beträgt maximal 2 cm und wird separat für jede Beobachtung berechnet.