[科普中國]-多普勒測速定位

多普勒測速定位是利用兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體之間電磁波傳播的多普勒效應(yīng)進(jìn)行定位的方法。用戶測量實(shí)際接收到的電磁波信號(hào)頻率與衛(wèi)星發(fā)射的標(biāo)稱頻率之間的多普勒頻移,并根據(jù)衛(wèi)星的軌道參數(shù)和即時(shí)時(shí)間,即可算出自己所處的位置。

簡介多普勒測速定位是指一種利用多普勒效應(yīng)進(jìn)行定位的方法1。

過程即利用信號(hào)發(fā)射源相對(duì)用戶運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的無線電信號(hào)的多普勒頻移,確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度并進(jìn)而確定用戶的位置1。

多普勒頻移設(shè)發(fā)射頻率為f0,信號(hào)源和觀測點(diǎn)連線方向上的徑向速度為Vt,相背離時(shí)為正。用戶端收到的信號(hào)由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的多普勒頻移為：

式中c為光速。

方法當(dāng)測得多普勒頻移后,確定用戶相對(duì)于信號(hào)源的徑向速度的常用方法是:雙程相干載波測速、雙程非相干載波測速和單程非相干載波測速。

應(yīng)用在衛(wèi)星多普勒頻移測速定位中,為了校正電離層的延遲,采用了雙頻測量體制。多普勒頻移引起接收機(jī)接收信號(hào)載頻的每秒相位周數(shù)增加或減少,把某一時(shí)間間隔內(nèi)增加或減少的相位周數(shù)用計(jì)數(shù)器累加起來,稱為多普勒計(jì)數(shù),或稱為多普勒積分,根據(jù)多普勒積分值,可求出該時(shí)間間隔的起點(diǎn)時(shí)刻信號(hào)源到用戶的距離差到信號(hào)源兩點(diǎn)距離差為一定值的點(diǎn)的軌跡,是以這兩點(diǎn)為焦點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)雙曲面,雙曲面與地球表面相交的曲線就是通過用戶的位置線,這些位置線的任意二條線的交點(diǎn)就是用戶所在位置。信號(hào)源可以安裝在衛(wèi)星上如“子午儀”衛(wèi)星、“全球定位系統(tǒng)”衛(wèi)星等。如果用戶不動(dòng),則必須要求信號(hào)源運(yùn)動(dòng),如果用戶對(duì)自身的速度估計(jì)準(zhǔn)確也可在動(dòng)中定位1。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)