多普勒效應(yīng)全向信標(biāo)導(dǎo)航的應(yīng)用情況分析,應(yīng)用物理學(xué)論文

多普勒效應(yīng)全向信標(biāo)導(dǎo)航的應(yīng)用情況分析,應(yīng)用物理學(xué)論文內(nèi)容內(nèi)容摘要：民航飛機(jī)在飛行經(jīng)過(guò)當(dāng)中必需要不斷的接收來(lái)自于地面臺(tái)所發(fā)出的導(dǎo)航信號(hào)，進(jìn)而來(lái)對(duì)本身所處的位置做出判定。當(dāng)下應(yīng)用最為普遍的一種導(dǎo)航信號(hào)設(shè)備即為多普勒全向信標(biāo)級(jí)，其導(dǎo)航信號(hào)內(nèi)的可變信號(hào)是基于多普勒效應(yīng)所生成的，基于對(duì)多普勒效應(yīng)的原理分析，同時(shí)綜合以全向信標(biāo)的工作經(jīng)過(guò)，便可對(duì)全向信標(biāo)導(dǎo)航信號(hào)到達(dá)系統(tǒng)化的認(rèn)知。本文將重點(diǎn)針對(duì)展開(kāi)詳細(xì)分析。本文本文關(guān)鍵詞語(yǔ)語(yǔ)：多普勒效應(yīng)；全向信標(biāo)；導(dǎo)航；1引言處于航行狀態(tài)的飛機(jī)必須實(shí)時(shí)確定本身的所處位置。而飛機(jī)要確定本身所處位置可供選擇的方式方法多種多樣，如較為常用的記載定位系統(tǒng)、航管雷達(dá)定位、衛(wèi)星定位等，當(dāng)下在民航領(lǐng)域主要采用的是地面導(dǎo)航臺(tái)定位方式。其可通過(guò)對(duì)無(wú)線電波的發(fā)出與接收，進(jìn)而來(lái)測(cè)得飛行器相對(duì)于導(dǎo)航臺(tái)所處的地理空間坐標(biāo)，并由此為飛行器提供方位指引，并做出距離導(dǎo)航。多普勒全向信標(biāo)機(jī)是通過(guò)地面臺(tái)來(lái)對(duì)空域環(huán)境發(fā)出無(wú)線電信號(hào)，飛行器在獲取到地面臺(tái)站所發(fā)出的信號(hào)以后，經(jīng)過(guò)分析處理后便可獲得相應(yīng)的方位角，并得到本身當(dāng)下的所處位置。2多普勒效應(yīng)2.1多普勒定義電磁波是經(jīng)過(guò)特定媒介發(fā)送至接收方。在大多數(shù)情況下，電磁波的源頭發(fā)射點(diǎn)相較于信號(hào)獲取一方是確定性的，接收一方所得到的信號(hào)頻率和電磁波源頭頻率大致相等。假如電磁波源頭以及接收位置同時(shí)還包括了相對(duì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，那么接收測(cè)量一方所獲取到的頻率則將與真實(shí)的電磁波源頭頻率存在出入。其頻率差值確實(shí)定需通過(guò)相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況來(lái)判定。這一種由于電磁波源頭頻率亦或是觀察方相對(duì)媒介所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致觀察方發(fā)覺(jué)波頻有所改變的情況即被稱(chēng)之為多普勒效應(yīng)。2.2發(fā)射與接收頻率比照針對(duì)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀況展開(kāi)分析，相應(yīng)接收機(jī)的接收頻率改變即為：假定發(fā)射機(jī)發(fā)出F信號(hào)，發(fā)射與接收設(shè)備間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，速度以V表示，則接收機(jī)d所獲取到的信號(hào)頻率Fr即為：據(jù)此表示清楚，在發(fā)射機(jī)發(fā)射頻率信號(hào)保持恒定不變的狀態(tài)下，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)天線間存在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況時(shí)，接收機(jī)所獲取到的信號(hào)頻率將不再是發(fā)射頻率，而是在發(fā)射頻率基礎(chǔ)之上所多出的增量值，也就是發(fā)生了多普勒頻移現(xiàn)象。由上述公式可觀察到，在發(fā)射設(shè)備朝向接收設(shè)備移動(dòng)的經(jīng)過(guò)當(dāng)中，多普勒的頻率移動(dòng)則表示為〔+〕,相應(yīng)的接收頻率發(fā)生頻率；若情況反之，多普勒頻率移動(dòng)表示為〔-〕,則接收頻率發(fā)射頻率。2.3旋轉(zhuǎn)信號(hào)分析若預(yù)先設(shè)定接收設(shè)備和發(fā)射天線的間距要明顯大于發(fā)射天線的旋轉(zhuǎn)半徑，便可明確出環(huán)繞圓心所發(fā)出的信號(hào)內(nèi)容在被接收前，不會(huì)由于和接收設(shè)備的距離存在偏差而發(fā)生幅值改變。假定接收設(shè)備處于天線的正北位置，天線由1點(diǎn)鐘方向發(fā)出，圍繞圓心做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，速率為周/秒。相較于接收設(shè)備而言，在天線處于1點(diǎn)鐘方向之時(shí)，相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)僅為水平方向上的分量程度，并不具備縱向位置上的運(yùn)動(dòng)變化，在這時(shí)Vd值即為0,相應(yīng)的多普勒頻移Fd同樣也為0,而在天線運(yùn)動(dòng)到了2點(diǎn)鐘方向之時(shí)，發(fā)射天線運(yùn)動(dòng)將完全朝向接收設(shè)備方位，且此時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度也將到達(dá)最大值，與天線運(yùn)動(dòng)速度相當(dāng)，此時(shí)的多普勒頻移Fd將會(huì)到達(dá)最大值。而在天線運(yùn)動(dòng)至3點(diǎn)狀方向之時(shí)，多普勒頻移又會(huì)轉(zhuǎn)回到1點(diǎn)鐘的情況，Vd與Fd均為0.隨著天線的繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，在其到達(dá)4點(diǎn)鐘方向之時(shí)，發(fā)射天線與接收機(jī)之間距離逐步拉大，速度也將到達(dá)最大，多普勒頻移Fd為最大負(fù)值。3全向信標(biāo)導(dǎo)航3.1地面臺(tái)信號(hào)未獲得兩個(gè)單獨(dú)的30Hz調(diào)制信號(hào)，全向信標(biāo)發(fā)射機(jī)各自對(duì)載波信號(hào)以及邊帶波信號(hào)發(fā)出輻射。一般而言載波頻率即為F0,則相應(yīng)的邊帶頻率即為F0+9960Hz〔上邊帶頻率〕與F0-9960Hz〔下邊帶頻率〕.利用合理化的管控策略來(lái)保障載波信號(hào)上下兩端的信號(hào)水平基本保持不變，在空域條件下合并產(chǎn)生為調(diào)幅信號(hào)，利用機(jī)載設(shè)備對(duì)其進(jìn)行處理?？蓪?biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率調(diào)幅到載波信號(hào)位置，進(jìn)而利用天線將其發(fā)出，在接收設(shè)備內(nèi)把標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率解析出來(lái)。標(biāo)準(zhǔn)吸納好頻率是通太多普勒頻率移動(dòng)來(lái)到達(dá)信號(hào)調(diào)制目的的。上邊待旋幅產(chǎn)生多普勒頻移Fd之時(shí)，接收設(shè)備所獲取到的信號(hào)頻率即為F0+9960Hz再加上多普勒頻移之和，而下邊帶由于與上邊帶為對(duì)稱(chēng)關(guān)系，因而其所獲得到的信號(hào)頻率即為F0-9960Hz再減去多普勒頻移，通過(guò)濾波電路檢波后，便可獲取到調(diào)頻副載波，經(jīng)鑒別后便可獲得可變30Hz信號(hào)。3.2接收機(jī)處理天線設(shè)備在偵測(cè)到來(lái)自于地面臺(tái)的信號(hào)內(nèi)容后，便可通過(guò)振幅和電路檢波來(lái)對(duì)其展開(kāi)分析，華而不實(shí)一路可采取帶通濾波進(jìn)行處置，得到相應(yīng)的調(diào)頻信息內(nèi)容之后，再經(jīng)過(guò)限幅電路予以處理，獲取到的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)即為可變信號(hào)；另一途徑獲取到另一項(xiàng)30Hz信號(hào)，相位比照器可將兩信號(hào)展開(kāi)比照，得出的相對(duì)差即為飛機(jī)相較于地面臺(tái)站的磁方位，飛行員便可根據(jù)借助于電磁指示器來(lái)獲得方位角。4結(jié)束語(yǔ)總而言之，多普勒效應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域特別廣泛，如應(yīng)用雷達(dá)監(jiān)測(cè)飛機(jī)的飛行狀態(tài)、測(cè)量汽車(chē)行駛速度、人造衛(wèi)星追蹤等。另外多普勒效應(yīng)在當(dāng)下的氣象雷達(dá)觀測(cè)中也發(fā)揮著極其重要的作用。將多普勒效應(yīng)應(yīng)用于全向信標(biāo)導(dǎo)航中僅僅僅是華而不實(shí)很小一方面的應(yīng)用內(nèi)容，相信隨著當(dāng)代通信技術(shù)的快速發(fā)展，多普勒效應(yīng)理念的應(yīng)用范圍必將會(huì)得到愈加顯著的拓展，為人們提供以愈加精準(zhǔn)的定位服務(wù)。以下為以下為參考文獻(xiàn)[1]金磊，陳帥，劉亞玲，等?；诜e分多普勒平滑偽距的導(dǎo)航算法研究[J].航天控制，2021,33〔1〕.[1]金磊，陳帥，劉亞玲，等。基于積分多普勒平滑偽距的導(dǎo)航算法研究[J].航天控制，2021,33〔1〕.[2]張福斌，馬朋，王智輝，等?；跈M坐標(biāo)系的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)/多普勒速度儀極區(qū)組合導(dǎo)航算法[J].兵工學(xué)報(bào)，2021,37〔7〕.[2]張福斌，馬朋，王智輝，等。基于橫坐標(biāo)系的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)/多普勒速度儀極區(qū)組合導(dǎo)航算法[J].兵工學(xué)報(bào)，2021,37〔7〕.[3]文敏，劉曄，馬純清，等。影響多普勒全向信標(biāo)測(cè)向精度的因素探究[J].通訊世界，2021,〔17〕.[3]文敏，劉曄，馬純清，等。影響多普勒全向信