gps使用了哪些物理学

GPS和物理学的关系

1、GPS轨道卫星和天体物理学的关系。
众所周知，天体物理是以研究恒星、行星、卫星等天体的组成、运动等相关物理性质为主的。而卫星的绕地轨道运动也在之列。经典物理中牛顿的万有引力定律，开普列的三大定律都是卫星运作的最基本的理论支持。当然卫星的运动轨迹方程也要依靠许多物理方程来运算和定位的。
2、GPS卫星设备和地球物理学的关系
当卫星绕地旋转时，不仅受地球万有引力作用，而且也受地磁场的作用。如何避免卫星不会因为这些外部条件的影响而发生逃逸或下坠情况。首先得明白地球具体是怎样影响卫星的。万有引力大小方向磁感应力的大小以及方向这些都决定与地球的形状密度分布和地磁极的位置。而，得出这些结论靠的就是地球物理学。
3，GPS和光学的关系
GPS卫星摄像、拍照利用的是光线反射进入镜头。 这其中我们不难看出其中的物理原理。首先最基本的光学原理：光的反射和折射原理；然后就是透镜成像原理。虽然这些原理看似简单和基本，但是却是最实用最科学的依据。还有在美国军方用GPS中，夜晚也是可以看清图像的。这主要是运用了红外线摄像技术，这些肉眼无法观察到是光线也只有在光学研究中才能正真的了解它，所以GPS要用着项技术就不得不有求于光学了。
4、GPS和热(力)学的关系
在探究卫星成像问题时，我们不得不说一项摄像技术就是热成像。就是靠感知的不同温度而成像，具体的原理就是热辐射，不同物体温度不同，热辐射的强度也自有差别，通过接收辐射射线然后还原图像。另一方面，热学中研究的各种物质的热属性也被广泛运用于各种机械和电子设备当中。比如温控原理累的设备，当设备用材料达到一定温度时会出现一定相关特性，然后利用这种改变做出相应的状态改变。这个所谓的特性就是热力学中研究的物质微观热运动的宏观表现。类似的还有光感元件、声控元件也是各种设备中必要的组件。
5、GPS和数学物理的关系
以研究物理问题为目标的数学理论和数学方法。它探讨物理现象的数学模型，并针对模型已确立的物理问题研究其数学解法，此解释和预见物理现象，或者根据物理事实来修正原有模型。由此可见，尤其在卫星运动方面，数学物理的数字研究及其重要，对卫星轨道选定，坐标定位，变轨修定起着至关重要的作用。比如：GPS中的坐标计算，普通的三维坐标是无法计算的，因为时差Δt的缘故，所以得用到数学物理（比起普通的高等数学更加深入和具有针对性）中的四维计算。甚至更为复杂的多维空间计算。正因为有数学物理优于高等数学的研究方法所以对GPS的贡献更显突出。有了物理研究方法，再有GPS接收器的接收数据，自然的，卫星特定时间的位置和特定位置的通过时间都一清二楚了。这不得不说明GPS离不开数学物理啊。
6、GPS与电磁学的联系
电磁学顾名思义，是研究电和磁之间相互关系的一门物理学科。就说我们比较熟悉的电磁波就是电场和磁场的相互感应。电场和磁场的一定条件下的运动会磁或者电，从而有了现在的电动机和发电机。GPS的运转全靠电动机、发电机和电磁波这三样。GPS的无线信号传输全靠电磁波；各种机械设备的驱动全靠发动机；各种电子设备的能源全靠发电机。
而电磁学又包括电学和磁学。电学中研究的电路原理是是所有电子元件的制造基准。还有电磁谐振完全知道了GPS的电磁信号的发送与接收。磁学中研究的各种磁感应原理指导了各种磁性材料的制造。最简单的就比如磁铁。由此看见电磁学和GPS是息息相关啊。
其实GPS和物理学的联系还有很，几乎关联了所有物理学科分支。以上几点是我认为比较主要的联系。真实的，由于物理各学科之间的联系比较紧密，所以有时它们共同起作用，而且多数情况下就是这样。比如，原子物理和化学物理共同决定了材料的空间结构组成，甚至是一些成分组成。所以GPS不仅仅和物理某学科有关系，而是个整个物理学息息相关。
7、相对论为GPS提供了所需的修正
全球定位系统GPS卫星的定时信号提供纬度、经度和高度的信息，精确的距离测量需要精确的时钟。因此精确的GPS接受器就要用到相对论效应。
准确度在30米之内的GPS接受器就意味着它已经利用了相对论效应。华盛顿大学的物理学家Clifford M. Will详细解释说：“如果不考虑相对论效应，卫星上的时钟就和地球的时钟不同步。”相对论认为快速移动物体随时间的流逝比静止的要慢。Will计算出，每个GPS卫星每小时跨过大约1.4万千米的路程，这意味着它的星载原子钟每天要比地球上的钟慢7微秒。
而引力对时间施加了更大的相对论效应。大约2万千米的高空，GPS卫星经受到的引力拉力大约相当于地面上的四分之一。结果就是星载时钟每天快45微秒， GPS要计入共38微秒的偏差。Ashby解释说：“如果卫星上没有频率补偿，每天将会增大11千米的误差。”(这种效应实事上更为复杂，因为卫星沿着一个偏心轨道，有时离地球较近，有时又离得较远。)