Aikadilaatiopaikanmääritys

Abstract

Tämän tutkimuksen tavoite oli tutkia aikadilaation aikaansaamaa efektiä yhteistyössä satelliittijärjestelmän kanssa, ja luoda tältä pohjalta teoreettisesti toimiva menetelmä, sekä funktiot minkä avulla voidaan laskea havaitsijan paikka maapallon pinnalla. Tämä tutkimus keskittyy eritoten atomikellon aikadilaatioon suhteessa toiseen atomikelloon, mitä kautta saadaan tarvittavat tiedot havaitsijan paikan määrittämiseen.

Tutkimus on pääosiltaan suoritettu vuosina 2016 - 2018 satakunnan ammattikorkeakoulussa, sekä seilatessani suomen kauppalaivastossa kansimiehenä. Tutkimuksen pohjana olen käyttänyt Albert Einsteinin suhteellisuusteoriaa.

Tärkein havainto tutkimuksessa oli että havaitsijan rotaationopeus maapallon pinnalla voidaan määrittää aikadilaation avulla. Funktio laskee havaitsijan latitudin ja tämän jälkeen metodi yhteistoiminnassa vain yhden satelliitin kanssa kykenee määrittämään havaitsijan paikan muutaman asteen desimaalin tarkkuudella. Tulokset osoittavat että yhden paikanmäärityksen tekemiseen ei tarvita neljää satelliittia, kun käytetään tätä metodia.

Tulokset osoittavat että järjestelmä toimii teoreettisella tasolla ja sillä on kyky parantaa laivastomme elektronisen navigoinnin toimintavarmuutta.

The purpose of this study was to investigate the effects of time dilation in correlation with the GPS-system to create algorithms in order to reduce the dependence on the existing satellites. This study is specifically concentrating at the effect of time dilation on atomic clocks on our planet's surface in relation to each other's position from which the position of the observer can be calculated.

The empirical part of this study was conducted in 2016 and 2017. This study was conducted at Satakunta University of Applied Sciences and during voyages at sea by myself. The principle of the method is based on the theory of relativity by Albert Einstein.

The most important finding was that time dilation can be used to determine the rotational speed of the observer, and if the rotational speed is known the latitude of the observer can be calculated. The results show that using these small differences in the rate of passage of time due to time dilation by velocity we do not need multiple GPS satellites for positioning.

These results suggest that we could create a more cost effective and reliable system for maritime positioning by using this method.