{"id":3323,"date":"2013-03-04T02:04:11","date_gmt":"2013-03-04T01:04:11","guid":{"rendered":"http:\/\/ekkehard-friebe.de\/blog\/?p=3323"},"modified":"2013-03-04T02:04:11","modified_gmt":"2013-03-04T01:04:11","slug":"bemerkenswerte-studie-von-1996-uber-relativitatstheorien-im-gps-system","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ekkehard-friebe.de\/blog\/bemerkenswerte-studie-von-1996-uber-relativitatstheorien-im-gps-system\/","title":{"rendered":"Bemerkenswerte Studie von 1996 \u00fcber Relativit\u00e4tstheorien im GPS-System"},"content":{"rendered":"
\n
\"\"<\/dt>\n<\/dl>\n

Von <\/strong>G.O. Mueller<\/span><\/strong><\/a><\/p>\n

Bemerkenswerte Studie von 1996 \u00fcber Relativit\u00e4tstheorien im GPS-System<\/strong><\/p>\n

Die Forschungsgruppe G.O. Mueller referiert in einer internen Korrespondenz eine bemerkenswerte Studie von 1996 \u00fcber Relativit\u00e4tstheorien im GPS-System:<\/p>\n

Henry F. Fliegel, Raymond S. DiEsposti: <\/strong>GPS and relativity : an engineering overview<\/strong>; [S. 198-199:] Questions and Answers. 1996. \u2013 12 S. (=S. 189-199)<\/strong>
\n<\/strong>In: ADA419480. 28th Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Applications and Planning Meeting, <\/em>Reston<\/em>, <\/em>VA<\/em>, 3-5 Dec 1996. <\/em>http:\/\/www.dtic.mil\/cgi-bin\/GetTRDoc?AD=ADA516975<\/span><\/strong><\/a>\u00a0<\/p>\n

Referat von G.O. Mueller 15.02.13:
\n<\/strong>Der Bericht erl\u00e4utert die Anwendung von SRT und ART im GPS-System. \u2013 Die nach ART erforderlichen Transformationen der Koordinaten zwischen Erdstationen, Satelliten, erdgebundenen Benutzern und dem im Erdmittelpunkt konstruierten Inertialsystem fehlen:\n<\/p>\n

\u201cThe Operational Control System (OCS) of the Global Positioning System (GPS) does not include the rigorous transformations between coordinate systems that Einstein\u2019s general theory of relativity would seem to require \u2013 transformations to and from the individual space vehicles (SVs), the Monitor Stations (MSs), and the users on the surface of the rotating earth, and the geocentric Earth Centered Inertial System (ECI) in which the SV orbits are calculated.\u201d(<\/em>S. 189)<\/p>\n

Erkl\u00e4rt dieses Fehlen mit der Geringf\u00fcgigkeit der Differenzen zwischen Newtonscher und relativistischer Physik.<\/p>\n

Behandelt unter der \u00dcberschrift \u201cThe Velocity Effect (Lorentz Contraction)\u201d zun\u00e4chst Frequenzmessungen:<\/p>\n

\u201cNow, if the transmitter and receiver are replaced by two units of hardware each of which both transmits and receives, each unit will measure the other\u2019s frequency as \u201ctoo low.\u201d We accept intuitively the fact that there is no real paradox here. If the two units were colocated, then if one ran slower than the second, the second must run faster than the first; but if they are not colocated, what an observer measures depends not only on the hardware, but on the state of motion between them; and each observer perceives the motion the same way: \u201cthat other is receding from me at a rate v cos(A).\u201d<\/em> (S. 190)<\/p>\n

Die Reziprozit\u00e4t der Zeitdilatation nach SRT stellt kein Paradox dar:<\/p>\n

\u201cSince we naively expect, from intuition and from classical physics, a Doppler shift of zero, the usual way to describe the relativistic result is to say that the moving transmitter\u2019s frequency standard or clock \u2013 moving in the receiver\u2019s frame of reference \u2013 appears to be running slow. Again, as in classical physics, each observer can consider himself at rest and the others to be moving; and it is no paradox that each measures the others as \u201ctoo slow.\u201d The relativistic formulas defy our intuitions of time and space, but not the basic principles of logic; they can stand.\u201d <\/em>(S. 190)<\/p>\n

Er\u00f6rtert die Nichtanwendung des Relativit\u00e4tsfaktors [gamma]:<\/p>\n

\u201cThe reader may wonder why the omnipresent [gamma] factor does not appear. It would, in the formulas for sin(A) and tan(A). However, we need cos(A), and the [gamma] factor cancels out<\/em>.\u201d (S. 191)<\/p>\n

Gravitationseffekte (S. 191) und Beschleunigungseffekte (S. 192) werden nach ART behandelt:<\/p>\n

\u201cAcceleration effect can be absorbed in the gravity potential. The formal justification for doing so is the Principle of Equivalence in Einstein\u2019s general theory of relativity, \u2026\u201d <\/em>(S. 192)<\/p>\n

Beschreibt alle Korrekturma\u00dfnahmen in 4 Schritten (S. 192-193). Diskutiert die in der Literatur aufgetretenen Meinungsverschiedenheiten:<\/p>\n

\u201cWe now turn to the misunderstandings that have arisen over the 15 years or so that GPS has been in operation. Most of the disagreements have semantics for a father. A few arose from the mathematics of relativity, in going from a rigorous treatment to the approximations that are found sufficient for the practical use of GPS<\/em>.\u201d (S. 193)<\/p>\n

Behandelt den \u201cKalman-Filter<\/em>\u201d und \u201cpseudorange measurement<\/em>\u201d sowie die Tatsache, da\u00df das GPS-Betriebssystem (OCS \u2013 Operational Control System) nach Newton arbeitet (\u201cThe Newtonian World of the Operational Control System\u201d) und kommt zu dem Schlu\u00df:<\/p>\n

\u201cIn principle, the critics of GPS in the relativity debate have not been completely wrong. The neglected [gamma] factor could hurt us. The OCS software should be reformulated. Nevertheless, in practice, neglect of relativity does not now contribute measurably to the GPS error budget, as the OCS software is currently configured<\/em>.\u201d (S. 194)<\/p>\n

Erl\u00e4utert die Problematik der Zeitmessungen und der angewandten Zeitsysteme. GPS arbeitet mit dem fiktiven \u201cECI Coordinate System\u201d, einem im Erdmittelpunkt gedachten Inertialsystem:<\/p>\n

\u201cIt has been said (\u2026) that the Operational Control System (OCS) of GPS makes all calculations with respect to an ECI (\u201cEarth Centered Inertial\u201d) frame of reference. This is a perfectly defensible statement, depending on how one chooses to describe the GPS time scale<\/em>.\u201d (S. 195)<\/p>\n

Bei der Synchronisierung der geostation\u00e4ren Standarduhren durch em. Signale wird der Sagnac-Effekt ber\u00fccksichtigt, weil die rotierende Erde dem rotierenden Spiegeltr\u00e4ger des Sagnac-Exp. entspricht:<\/p>\n

\u201cHowever, there is a sense in which the TAI time coordinate is related to the ECI. Although all ideal frequency standards run at the same rate on the geoid, clocks cannot be synchronized unless some sort of signals pass between them. Because of the earth\u2019s rotation, when clocks on different continents are compared by travelling frequency standards, satellite signals, or other means, corrections must be made for the relativistic Sagnac effect. To calculate these corrections, one must know the rate of the earth\u2019s rotation, that is, the angular rate of the ECEF frame relative to the ECI. Implicitly, then, in the process of forming TAI, to which GPS time is steered, reference is made to the ECI<\/em>.\u201d (S. 195)<\/p>\n

Auf S. 198-199 beantwortet der Autor Fliegel in einer Diskussion mit 3 Interessenten mehrere Fragen. \u00dcber die genaue Funktion des \u201cKalman filter<\/em>\u201d kann er keine Auskunft geben. Ein Hauptpunkt ist die Korrektur des \u201cfrequency offset<\/em>\u201d in den Satellitenuhren. Frage an Fliegel:<\/p>\n

\u201cBut there\u2019s one parameter which is very sensitive, and that\u2019s the frequency offset in the clocks. You have any error in the frequency offset in the clocks, it will, of course, accumulate since the clock offset will be larger proportional to the time offset since the last upload. But that\u2019s the most sensitive part, and I\u2019m not sure if your conclusion is correct in that regard<\/em>.\u201d (S.198)<\/p>\n

Eine Teilnehmerin vermi\u00dft in den Darlegungen die f\u00fcr die SRT charakteristischen Elemente wie C-Konstanz, Relativit\u00e4t der GLZ und die Lorentz-Transformationen:<\/p>\n

\u201cAnd that if one perhaps does the explicit recognition of the special relativistic effects \u2013 I mean, it took a long time to get general relativity down properly, but I think that is more or less correct now. But it\u2019s the absence of any explicit acknowledgment of special relativistic effects due to the speed of light being the same whenever measured by an observer, leading to the relativity of simultaneity and the associated Lorentz transformation physics \u2013 there\u2019s nothing of that at all modeled in the current system, and I think it should be.\u201d<\/em> (S. 199)<\/p>\n

Kommentar von G.O. Mueller:\u00a0
\n<\/strong>Eine der wenigen Gelegenheiten, wo Vertreter der Relativistik sachlich auf kritische Fragen antworten. Die Autoren begr\u00fcnden das Fehlen mehrerer SRT-spezifischer Elemente mit der Geringf\u00fcgigkeit der Effekte. Sie erw\u00e4hnen immerhin ausdr\u00fccklich die Lorentz-Kontraktion, erkennen auch die Reziprozit\u00e4t zwischen den Beobachtern an und erw\u00e4hnen das darin liegende Paradoxon \u2013 erkennen jedoch \u201cintuitiv<\/em>\u201d da\u00df es kein wirkliches Paradoxon ergibt:\n<\/p>\n

\u201cWe accept intuitively the fact that there is no real paradox here.\u201d<\/em><\/p>\n

– Interessant ist die Parallele von rotierender Erde und rotierendem Sagnac-Spiegeltr\u00e4ger und die entsprechenden Korrekturen, als sei der Sagnac-Effekt eine relativistische Grundtatsache! \u2013 Der letzte Diskussionsbeitrag weist auf das Fehlen einer Ber\u00fccksichtigung der C-Konstanz und anderer Troph\u00e4en der SRT hin. Dieses Fehlen und die pragmatische Ausblendung der SRT-Effekte wegen Unerheblichkeit zeigen, warum das \u201cOperational Control System\u201d ohne SRT-Bedingungen arbeitet, n\u00e4mlich nach Newton und mit Sagnac. Eine Pflichtlekt\u00fcre f\u00fcr alle stolzen Relativisten, die mit Hinweis auf das GPS die SRT-Kritik gern f\u00fcr erledigt erkl\u00e4ren und das GPS zum Beweis f\u00fcr die SRT! \u2013 Ein Leckerbissen sind die Ausf\u00fchrungen der Autoren (S. 195) \u00fcber die verschiedenen Zeitsysteme (siderische Zeit, terrestrischsonnenbezogene Zeit und Atomzeit), ihre Anwendungen im GPS sowohl auf geostation\u00e4re Stationen und Benutzer und auch auf die Satelliten und schlie\u00dflich das fiktive Inertialsystem \u201cECI Coordinate System\u201d \u2013 \u201cECI (\u201cEarth Centered Inertial\u201d) frame of reference\u201d: daraus wird klar, da\u00df ausnahmslos alle GPS-Objekte sich beschleunigt bewegen (Rotation der geostation\u00e4ren, Beschleunigung der raumreisenden) und damit aus der Zust\u00e4ndigkeit der SRT und ihrer Lorentz-Transformationen herausfallen! \u00dcber das fiktive ECI werden alle Zeitmessungen rechnerisch-pragmatisch gekoppelt: dieses fiktive Inertialsystem w\u00e4re, wenn es existierte, der einzige legitime SRT-Gegenstand des GPS, wenn sich noch nachweisen lie\u00dfe, da\u00df es sich nicht ebenfalls dreht!\u00a0<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Von G.O. Mueller Bemerkenswerte Studie von 1996 \u00fcber Relativit\u00e4tstheorien im GPS-System Die Forschungsgruppe G.O. Mueller referiert in einer internen Korrespondenz eine bemerkenswerte Studie von 1996 \u00fcber Relativit\u00e4tstheorien im GPS-System: Henry F. Fliegel, Raymond S. DiEsposti: GPS and relativity : an engineering overview; [S. 198-199:] Questions and Answers. 1996. \u2013 12 S. (=S. 189-199) In: ADA419480. […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[5,4],"tags":[],"class_list":["post-3323","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-deutschsprachige-kritik-der-relativitatstheorie","category-projekt"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ekkehard-friebe.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3323"}],"collection":[{"href":"https:\/\/ekkehard-friebe.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ekkehard-friebe.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ekkehard-friebe.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ekkehard-friebe.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3323"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/ekkehard-friebe.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3323\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ekkehard-friebe.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3323"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ekkehard-friebe.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3323"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ekkehard-friebe.de\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3323"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}