TÌM HIỂU HIỆU ỨNG DOPPLER
TRONG THÔNG TIN VỆ TINH
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Vũ Văn Yêm
Sinh viên: Trần Ngọc Tân
Giới thiệu đề tài
Trong đề tài “Tìm hiểu hiệu ứng Doppler trong thông tin vệ
tinh”, chúng ta sẽ tìm hiểu:
-
Sự phát triển của vệ tinh phi địa tĩnh.
-
Hiệu ứng Doppler
-
Ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler với vệ tinh phi địa tĩnh.
-
Ứng dụng của Doppler trong việc xác định tọa độ của thiết
bị đầu cuối trên Trái Đất
Sự phát triển của vệ tinh phi địa tĩnh
Hệ thống vệ tinh trong thông tin có 2 cấu hình quỹ đạo
chung:
-
Quỹ đạo địa tĩnh – Geostationary Satellite Orbits (GSO)
-
Quỹ đaọ phi địa tĩnh – non-Geostationary Satellite Orbits
(non-GSO)
Đặc điểm của vệ tinh phi địa tĩnh
- Quỹ đạo tròn ngay phía trên quỹ đạo Trái Đất (vĩ độ 0).
-
Quay quanh Trái Đất với cùng vận tốc góc giống như sự tự
quay của Trái Đất.
-
Độ cao của vệ tinh so với mực nước biển khoảng 35786

fT là tần số phát
v là vận tốc của máy phát
g là vận tốc của âm thanh
Hiệu ứng Doppler trong thông tin
vệ tinh
Tương tự trong TTVT ta có công thức tính hiệu ứng Doppler:
FD = fT (vW/c) (1)
Trong đó:
- vW: vận tốc chuyển động tương đối của vệ tinh và điểm đo
trên Trái Đất
- fT: tần số máy phát
- c: tốc độ ánh sáng
>>> Với vệ tinh địa tĩnh có v = 0 nên FD = 0.
Với vệ tinh phi địa tĩnh v khác 0 nên FD khác 0.
Hiệu ứng Doppler đối với vệ tinh quỹ đạo phi
địa tĩnh
Biểu diễn quỹ đạo của vệ tinh trên mặt phẳng quỹ đạo:
Quỹ đạo và vận tốc góc của vệ tinh địa tĩnh S được xác định
như công thức (1):
rS,O = RE + HE = rS
S,O = S.t + O
Trong đó:
- RE là bán kinh trái đất = 6378.144 km
- HS là độ cao của vệ tinh so với bề mặt trái đất
- S là vận tốc góc của vệ tinh
- O là pha ban đầu của vệ tinh
•

Tọa độ của vệ tinh xét trong hệ trục ER
RS,ER=rs

-
Vệ tinh S gửi 1 tín hiệu có tần số fT
-
Thiết bị đầu cuối S thu được tín hiệu có tần số fR
-
Như vậy tần số đã bị dịch đi 1 khoảng gọi là tần số
Doppler:
FD = fR – fT = fT(vR/c)
-
Kết hợp công thức 2 ta có thể xác định được góc giữa vệ
tinh và thiết bị E
-
Nếu sử dụng 2 vệ tinh, ta hoàn toàn có thể xác định được
vị trí của thiết bị E
Đánh giá hệ thống định vị sử dụng hiệu ứng Doppler:
Ưu điểm:
-
Khoản đầu tư nhỏ
-
Yêu cầu chỉ 2 vệ tinh so với 4 vệ tinh trong hệ thống thông
thường
-
Giảm mức độ phức tạp của hệ thống do không cần thiết bị
đồng bộ thời gian giữa vệ tinh và Trái Đất
Nhược điểm:
-
Độ chính xác nhỏ hơn
-
Thời gian cần thiết để định vị cũng lâu hơn
Đo lường tần số Doppler