全向信标导航中多普勒效应的应用分析

张蕴菁

中国民用航空局华北地区空中交通管理局 北京 100621

引言

飞机航行需要在导航信号的引导下才能处在规定航线中，若是信号传输出现问题，那么飞机就无法准确判断当前所处位置，同时地面管控也无法寻找到飞机位置，这样就极易导致飞机出现飞行风险。在近几年发展过程中，我国也在对这一信号传输与定位系统进行优化，目的就是在飞机航行过程中能够保证其飞行安全性，同时对飞机位置进行实时判断。因此在发展过程中，全向信标导航应运而生，在应用过程中多普勒效应为飞机准确定位与数据实时传输带来了帮助，那么全向信标导航到底具有怎样的应用优势，多普勒效应的作用价值与优势又有哪些，本文就对以上问题进行总结分析。

1 多普勒效应

1.1 多普勒定义

其实最简单来说，多普勒就是将电磁波通过特殊媒介将信息进行传输的一种信号传播方式。一般情况下，若是要利用电磁波对信号进行传输，在传输过程中就会因为信号频率与接收方信号频率问题导致其接收效率受到影响，并且在信号传播过程中还会受到外界运动现象的影响，导致频率输送与接收出现一定差异，最终影响到信号传递质量与效率。在应用了多普勒技术后，在电磁波传输过程中，其频率差异就可以得到准确判断，那么在传输过程中就可以通过判断出的频率差异对传输频率进行调节，这样就可以有效降低接收方信号不稳定的问题[1]。

1.2 发射与接收频率对比

在实际信号传输过程中，为了保证信号传输的稳定性与有效性，就需要对发射机和接收机的相对运动进行分析，在调整过程中就需要对接收机与接收频率通过以下方式进行改变，如：发射机在运行中输出F信号，且运行过程发射与接收信号过程存在相对运动，运动速度就用V表示，那么最终接收机收取到的信号就会变成Fr。所以说在实际运行过程中，信号传输与接收过程会受到运动的影响出现变化，同时接收到的信号也会直接出现增量值，这一现象的专业名称叫作多普勒频移。应用多普勒进行优化的目的，就是为了保证信号传输与接收能够保持一致，即在最大程度上让输出的F信号能够在被接收时无限趋近于F，进而有效提高数据准确性[2]。

1.3 旋转信号分析

若是在实际运行过程中，可以将接收设备与发射信号的距离明确出来，并将传输信号的范围扩大到接收设备与信号发射点半径之外，就可以有效提高信号传输的有效性，并降低信号传输与接收数值的差异。举一个模拟案例，若是接收设备的位置处于发射点的正北方，那么在信号传输时由1点钟方向发出，在传输的同时做环绕逆时针转动，且转动速率为p周/秒。那么此时对于接收设备来说，只要发射点在1点钟方向之时，那么其运动也只能是水平方向上的分量程度，其纵向位置运动并不成立，这一阶段的Vd值也就是0，同时多普勒频移Fd也是0，在运动过程中发射点转向了2点钟方向，那么此时的发射信号与发射点也就都指向了接收设备方位，与此同时其运动值也就到达了顶点，并且和发射点的运动速度相同，多普勒频移Fd也会提升到最高。但是在运行中发射点移动到3点钟方向，此时的多普勒频移就会移动回1点钟，那么此时的Vd与Fd均为0。在发射点运动过程中，发射点移动到了4点钟方向，信号发射点和接收设备的距离就会越来越大，同时速度也会随之增加，最终多普勒频移Fd出现最大负值。

2 全向信标导航

2.1 地面台信号

若是在运行过程中没有分配两个30Hz单独调制信号，那么全向信标发射机就会向载波信号与边带波信号发出辐射。一般情况下载波频率为F0，那么其边带频率也就是（F0+F0-）9960Hz（上下边带频率）。在实际工作中，有关部门需要结合实际情况对载波信号两端进行控制，同时还要在空域条件下将其调整为调幅信号，以保证在运行过程中能够通过机载设备开展基本工作。那么在实际工作中就需要将标准信号调整到载波信号位置，并应用中央天线将信号发出，这样就可以保证接收设备能够将信号解析出来。在实际工作中若要获取标准信号频率，那么就需要通过多普勒频率移动进行调制。在信号传输过程中在上边带限幅作用下产生多普勒频移Fd，此时接收设备获取到的信号为F0+9960Hz加多普勒频移，因为上边与下边的关系相对，所以信号频率就是F0-9960Hz减多普勒频移，此时再通过检波工作就可以得到调频副载波，最终鉴别后信号就是30Hz信号。

2.2 接收机处理

在实际运行过程中，天线设备可以实时接收地面信号，在接收到信号后可以通过振幅以及电路检波对信号内容进行分析，同时还可以进行带通滤波工作，当调频信号接收完成后，系统就会利用限幅电路进行处理，以保证其可以转变成为可变信号；在信息收集过程中接收机还能够获取30Hz信号，那么此时相位对比器就会将这两个信号进行对比，飞行员就能够在电磁指示器上了解方位信息。

3 结束语

通过以上总结可以了解到，在当前这一应用技术不断优化的背景下，全向信标导航的应用优势有哪些，同时也了解到多普勒效应能够为信息传输带来怎样的帮助。那么在实际工作中，有关部门就需要对这一技术进行更加深入的探究，同时还要在时代发展背景下设计出更加高效的信息传输技术，以保证在实际工作中能够有效提高数据传输与接收稳定性，保证定位服务能够更加精准，进而推动我国民航事业长久稳定发展，并引导其步入现代化发展进程中。