多普勒效應是如何幫助解開馬航370的迷

weston (2014-03-24 14:48:37) 評論 (12)


一直在關注馬航尋找的進展.今早聽說馬來政府宣布了調查結論,根據新的分析確認了370航班是在印度洋上消失.
就在想什麽是新的分析. 至今還沒看到細節, 看CNN報道 Inmarsat的副總裁Chris McLaughlin說是利用了多普勒效應, 這就恍然大悟. 其實是很簡單的原理.
先看下圖,這是根據以前衛星公司 Inmarsat 所說的7條 ping信息繪製的.



粉紅虛線是可能的南北兩條路線.
第一個關鍵是這兩線相對於赤道(衛星紅點所在的水平線),不是鏡像對稱.
因為飛機從右側進入,高於赤道. 要維持在幾個圓周上等同距離,北邊(上麵的)路線,就必須比下邊的有小的角度, 即A角小於B角, 之間差10度左右.
這個衛星跟地球是同步的,所以衛星朝東的運轉速度和赤道速度等同.但是因為飛機在兩條不同航線上的速度矢量不同, 這樣和衛星本身速度矢量加起來,就會是不同長度的矢量.
換一說法,就是在北邊和在南邊的飛行航跡,相對於水平運行的衛星來說. 有不同的相對速度.
當衛星和飛機(或者其他高速運動的物體)無線電聯係時,  會引起無線電通訊頻率的漂移. 漂移大小取決於衛星和運動體的相對速度,可以通過多普勒公式算出來.
在馬航370的情況下,朝北或者朝南飛, 等同距離時, 剛才說了,其相對於衛星的速度不同,  這樣就引起不同的漂移(frequency shift)數量. 上麵的A,B角的10度差別, 會反映在相對速度之差中, 近似約為sin(10度)=0.17. 所以兩個頻率的差別是頻率漂移量的10-20%之間.
這通信頻道頻率漂移被衛星的地麵站記錄下來(之前我不知道). 這是第二個關鍵
結合這兩個因素,就可以判別是朝南還是朝北飛的.

(Weston 注:轉貼請注明出處)