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3月24日,马来西亚总理纳吉布称,根据海事卫星Inmarsat和英国航空失事调查局的数据,失联航班终结在中印度洋珀斯西部。由于该结论采取了一种前所未有的分析方法,引发一片质疑,主要集中在为何在没有黑匣子和飞机残骸的情况下就判定空难结果,这种所谓前所未有的技术到底是什么?这里,主要给大家分享一下我个人的分析见解。

首先,总结已经公开的几个关键字。

海事卫星Inmarsat多普勒效应ping数据

一、先分析海事卫星Inmarsat,Inmarsat通信系统的空间段由四颗工作卫星和在轨道上等待随时启用的五颗备用卫星组成。这些卫星位于距离地球赤道上空约35700km的同步轨道上,四个卫星覆盖区分别是大西洋东区、大西洋西区、太平洋区和印度洋区。另外飞机上的天线都是自动指向卫星的。

根据这些信息,可以得出结论:马航飞机只能与印度洋区的卫星联系,排除掉根据GPS类似的原理对飞机进行定位。GPS是根据定位者和多颗卫星距离不同,而无线电传输速度为30万公里每秒,GPS卫星上有着非常精准的时钟,接收器可以根据接受的GPS信号时间的差异进行空间定位,理论上三颗卫星即可定位。但在只有一颗卫星的前提下,是不可能根据时间定位的,何况Inmarsat是以通信为主,并不实时广播时间信号的,双方的通信也只有飞机发出的ping信号,飞机上是不可能有非常精准的时钟(要达到原子钟级别),从通信的协议看也不可能传输精确到微秒以上的时间精度(一般只会到毫秒级),因此所有所谓根据GPS定位原理进行定位的猜测都是不成立的

二、再分析多普勒效应。由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到频率发生变化的现象,称为多普勒效应。如果二者相互接近,观察者接收到的频率增大;如果二者远离,观察者接收到的频率减小。

根据多普勒效应,如果能知道飞机发出的无线电通信频率和卫星实际接收到的频率,通过对比就可以计算出飞机和卫星之间的相对速度

要指出一点,那就是因为飞机高速运动引起的多普勒效应比较严重,因此在航空卫星通信系统设计中,已经采取了许多技术措施来改善多普勒频移的影响,例如频率校正技术等,这些会对上述计算有影响,但是,类似频率校正技术应该是在ping成功建立通信联系后才会进行,而马航因为美元订购卫星服务,所以建立不起成功的连接,因此多普勒效应是成立的。

三、再分析ping数据。

不要把这个ping数据和互联网上的ping数据搞混。飞机上的ping数据是一组无线信号,直接与卫星通信,ping的目的就是为了建立连接。ping数据包含的内容肯定包括飞机的唯一识别代码,根据目前公开的信息看应还包括飞机高度数据。此外,在数据包之外的原始无线数据,还应包含卫星接收到的信号强度和信号频率等信息。

前面介绍Inmarsat时说了,这颗卫星是正对赤道的印度洋上空的一颗地球静止轨道同步卫星,根据信号强度能得到什么呢?能得到飞机离卫星的大概距离,也就是假设飞机信号发射功率恒定的情况下,卫星能接收到的信号强度与距离成三次方反比,当然因为信号测量精度和无线信号传输本身的不稳定性,这个精度肯定是比较低的。根据这个大概距离,再结合飞机的飞行高度和地球的表面交集,再根据飞机能飞到的可能距离,就能得到飞机在地球上的大概范围,这个范围肯定是以卫星为中心对称的,所以这就是前些日子所讲的南北两个走廊区域。其实北走廊早就可以排除,中国也没有把北走廊作为重点,因为这一带军事基地众多,大型民航飞机想躲过雷达侦察是不可能的。

根据信号频率能得到什么呢?假设飞机信号发射频率恒定的情况下,根据多普勒效应,飞机远离卫星频率就比正常的低,飞机靠近卫星频率就比正常的高,这样通过计算就能得到飞机离卫星的相对速度。如果假设飞机的飞行速度和高度固定(这就是此次计算必备的前提假设,外方也如此,所以很可能ping数据包含飞机速度和高度),那么理论上就能计算出飞机相对精确的位置(高中物理的知识就够了),当然,这个精度同样受限于飞机发射无线信号本身的稳定性以及卫星接收信号的测量精度,当然,再结合前面提到的信号强度,交叉计算就能大致得出飞机最后一次和卫星联系时的点坐标。至于为什么能计算出是南半球而不是北半球,这个很可能和地球的形状和地理高度差别有关,地球并不是个标准的球体,南北半球在对称地理位置、同样的飞行高度和速度下,多普勒效应会有细微的差异,这也就是为什么这个结果是通过类似区域其他飞机的ping数据比对而来的原因。

本文内容为我个人原创作品,申请原创加分

[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]
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