浅析多普勒效应在全向信标导航中的应用摘要：民航飞机飞行时，需对地面台所发出的导航信号逐步接收，进而判断出自身所在的区域位置。多普勒全向信标导航是目前广泛应用的导航信号装置，其导航信号里的可变信号由多普勒的效应而生成，经过分析多普勒效应相关的原理，并对全向信标工作的过程加以综合，就能系统化认知全向信标导航的信号。本文对全向信标导航工作原理与多普勒效应以及多普勒的效应于全向信标导航中的运用进行简单分析，望对相关人员有所帮助。关键词：多普勒效应；全向信标；导航：J915文献标识码：A：1004-7344（2018）21-0319-021前言在飞机飞行的过程当中，务必要时刻明确自身所处的位置，对飞机飞行位置加以明确的方式包括许多，比如机载定位与卫星定位的系统以及航管雷达的定位等，现阶段，运用的比较多的方法就是地面导航台定位的方法。使用地面的导航台对无线电波进行接收与射出，来对飞机于导航台的间距、方位的信息加以检测，为飞机提供一个间距指引或者水平方位角的指引，是距离与方位角的导航。多普勒的全向信标导航是方位角的导航方式。全向信标导航是经地面的台站将无线电的信号辐射于空中，当飞机将信号接收到之后，通过分析与处理，获得与地面台对应的磁北方位角。因为已知了地面导航台站经纬度，所以飞机能够按照此来对当时所处的位置加以明确。2全向信标导航的工作原理与多普勒效应简介2.1全向信标导航的工作原理全向信标的导航系统是包括机载的接收机与地面的发射机所组合而成。机载的接收机是对地面台所射出的方位讯息信号加以容纳和整理，在整理后经仪表将其显示出来，供给飞行者地面台与飞机的磁方位。相关全向信标的地面台所发射的信号带着方位讯息，是调制过的两个单独30Hz的信号。此30Hz的信号，其中的一个为基准信号，为无方向性，亦是同一时间，在信标台各个方位之上的飞机所接收到基准信号均一样的相位。另一个为可变的信号，相同时间，在信标台各方位之上的飞机所接纳到可变的信号均不一样的相位。此两信号于磁北方位是一样的相位，若于任意的方位，其相位的差正是此方位与磁北方位存在的角度。飞机能判断基准信号和可变信号间存在的不同，把磁北方位当作根基，来对飞机的运行方位加以判定。2.2多普勒效应简介2.2.1多普勒效应的定义电磁波属于较为复杂的一种物理性现象，经过特定的媒介发送到接收方。通常情况下，电磁波源头的发射点与信号的获取方比较属于确定的，接收方所获得的信号频率与电磁波的源头频率基本相同。若电磁波的源头与接收的位置一起出现相对运动的现象，则接收测量方取得的频率将和电磁波源头的真实频率有所不同。经相对运动的情况来对其频率的差值加以确定与判断。由于电磁波的源头频率或者是观察方与媒介相对而出现的运动，使观察方的察觉波频发生改变被称作多普勒的效应。2.2.2接收和发射频率的对比对接收机和发射机相对的运动情况加以分析，相应接收机所接收到的频率改成：假设发射机将F信号发出，接收和发射设备相互间有着相对运动的现象，用V来表示速度，那么接收机d取得信号频率Fr的为：Fr=（Vρ+Vd）/λ=Vρ/λ+Vd/λ，由此证明，发射机的发射频率信号在保持不变且接收机与发射机的天线间有着相对运动情况时，则接收机所获得的信号频率已不属于发射的频率，变为于发射频率的基础上出现的增量值，亦是出现多普勒频移的现象。从上面的公式可看到，在发射设备往着接收设备处移动过程中，多普勒频率的移动表示为（+），其接收的频率大于发射的频率；如果情况相反，则多普勒频率的移动表示为（-），其接收的频率小于发射的频率。2.2.3旋转信号的分析如果预先设定好的接收设备与发射天线间的距离明显比发射天线旋转半径大，则能确定在接收环绕圆心发出信号的内容前，不会因为和接收设备间的距离有偏差而改变幅值（如图1所示）。假设接收的设备在天线正北的地方，天线从1点方位发出，绕着圆心逆时针转动，其速率是ρ周/s。相比于接收的设备来讲，当天线处在1点的方位时，相应运动仅是水平方向分量的程度，并未存在纵向位置运动的变化，此时Vd的值即是0，相应多普勒的频移Fd一样也是0，当天线在运动至2点位置的时候，...