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飞机哪儿去了之多普勒效应? 精选

已有 4651 次阅读 2014-3-26 10:01 |个人分类:总结与反思|系统分类:观点评述

 

 关于MH370的航线推算,大家都接受了所谓通过多普勒效应推算的概念

   这个概念在英国inmarsat副总裁的嘴里还是类似多普勒效应http://v.qq.com/cover/o/oavubyc9vyr6b08.html?vid=l0126v0o622),而到了气象学家的嘴里就成了真的了(http://view.inews.qq.com/a/NEW2014032501625502?ADUIN=2584153556&ADSESSION=1395793383&ADTAG=CLIENT.QQ.5281_.0&ADPUBNO=26292CNN邀请气象学家迈尔斯,向观众科普)当然还有我国专家加入解释行列,顺便给大家科普一下的(http://v.qq.com/page/d/d/5/d0014lnkfd5.html )。

   那我们就来算算多普勒效应。

   在不考虑相对论效应的情况下(飞机飞得比较慢,所以不考虑也是可以的),电磁波的发射源如果相对接收者做速率为v的靠近或者远离运动,则在接收处所得的电磁波的频率f应该按以下公式计算:

   f=f0*1+v/c

   f=f0*1-v/c

   这里f0是波源的发出电磁波的频率,而c是电磁波速率,即光速。

因此我们很容易估算出相对频差,即

   |f-f0/f|=|v/c|

假定飞机完全是正对着卫星飞或者正好背离卫星飞,再假定飞机的速率是850公里/小时,而接收的卫星是在36000公里上的通信同步卫星,可以认为静止不动,因此我们很容易计算相对频差大约为8*10^(-7)的水平。

   

这个相对频差我们会考虑吗?虽然我不清楚inmarsate的使用载波(carrier)频率和传送基带信号的调制(Modulation)方式,但是原则上,在现在使用的常用无线通信系统中,我们会考虑10的负六次方以上的相对频差,以便获得合理的接收频道和正确的解调(demodulation)信息。但是,如果留意飞机飞行方向(几乎和卫星到飞机的连线垂直)和卫星的夹角,我们应该认为实际上飞机引起的相对频差需要衰减一个量级,这时,整个系统的频差到了108甚至负9,这个效应是不会影响调制和解调的,通信接收并不会关注这样的频差,毕竟,所谓ping作为握手(Shaking-hand )信号通信的关注是为了作为数字信号的基带信号,而不是作为载波的模拟信号。

同样作为通信系统设计,系统本身应对频差有一定容忍性,因为卫星主要面对的是飞机和轮船,如果不是特别的原因,我们不会将一个信道设计得特别窄,致使某个数字信号在传输过程中需要切换信道,更不会存留在频道内频率轻微变化的信息(这些轻微变化的原因多了去了,最明显的是无线电波的多径衰落问题,这对珀斯的基站明显有影响)。

所以,用多普勒效应来解释飞机轨迹推算,我是持高度怀疑态度的。




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