Trình bày nguyên lý xác đinh vị trí bằng hiệu ứng Doppler.

Trả lời:

Người ta use hiệu ứng dịch tần Doppler để xác đinh vị trí của Beacon. Tần số sóng mang được Beacon phát ra phải ổn định trong cả chu kỳ quan sát của vệ tinh đối với Beacon. Hiện nay các tần số được sử dụng là 121,5 và 406,025mhz. Các Beacon 406mhz phức tạp và tinh tế hơn các Beacon 121,5mhz vì nó bao hàm cả mã nhận dạng nhưng sự khác biệt đó đã được hạn chế ở mức tối thiểu. Hiệu ứng Doppler được ứng dụng tối ưu đối với quỹ đạo vệ tinh tầm thấp, do công suất phát xạ của Beacon không yêu cầu lớn, hiệu ứng dịch chuyển Doppler rõ rệt và chu kỳ lại ngắn.

Nguyên lý xác định vị trí bằng hiệu ứng Doppler sẽ cho 2 vị trí của mỗi Beacon là vị trí đúng và vị trí ảnh. Nếu tần số của Beacon ổn định tốt như loại Beacon 406mhz thì để xác định vị trí đúng của Beacon chỉ cần một lần quét qua của vệ tinh. Đối với loại Beacon 121,5mhz, việc xác định vị trí Beacon phải chờ tới lần quét qua thứ 2 của vệ tinh nếu những tính toán từ lần quét đầu không có kết quả.

Ứng dụng tính toán vị trí bằng hiệu ứng Doppler:

Khi nguồn phát sóng di chuyển tương đối so với người quan sát, tốc độ lan truyền của sóng hay tốc độ di chuyển của mặt sóng thay đổi một lượng bằng tốc độ của nguồn phát sóng theo phương lan truyền đó.

Trong đó: c=3.108 là vận tốc ánh sáng. Vtd: Vận tốc tương đối của nguồn phát đối với người quan sát (Vận tốc hướng tâm) λ: góc giữa vectơ vận tốc của vệ tinh với hướng từ vệ tinh đến người quan sát p': đạo hàm khoảng cách từ người quan sát tới vệ tinh . Độ lệch tần này được xác định bằng pp tách tần số đảo pha. Trong bộ tạo dao động giả, tạo ra tần số chuẩn là f0 và được so sánh với tần số thu được: delta f = f(tera) - f(0)

Đặc tính của nó được thể hiện như hình vẽ: Tần số chuẩn f0 lệch so với tần số thu được ft một giá trị δ. Đại lượng δ được xác định khi λ= 900 ứng với mỗi giá trị Δf ta có một giá trị λ và tương ứng với nó là một hình nón tròn xoay có đỉnh là vị trí vệ tinh và góc ở đỉnh giữa đường sinh và trục là λ.

Hình nón này giao với bề mặt trái đất cho ta một đường vị trí 1 . Sau khoảng time ΔT vị trí vệ tinh dịch chuyển đi một đoạn λ cũng thay đổi cho ta một chóp nón mới là đường vị trí thứ 2, 2 đường vị trí giao nhau cho ta 2 điểm là M1, M2 điểm nào gần vị trí dự đoán thì điểm đó là vị trí tàu.

GEOLUT không xác định vị trí Beacon bằng hiệu ứng Doppler. Để xác định vị trí của Beacoa qua hệ thống GEOLUT các Beacon cần phát thông tin vị trí trong nội dung điện. Tại LUT(trạm xử lý khu vực) sẽ giải mã điện và cho vị trí.