寻找马航失联客机 用多普勒效应“猜”出飞机航向

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2014年3月25日下午，马来西亚交通部部长宣布，前一天马国总理的“失联客机MH370消失于南印度洋”结论，是利用“多普勒效应”分析得出。这印证了美国有线电视新闻网（CNN）几个小时前的专家采访内容。

“我们有的还是那几个ping信号，但Inmarsat（国际海事卫星组织）的工程师利用叫做‘多普勒频移’的微小差别，搞明白了飞机是飞向卫星，还是远离卫星。”气象学家查德・迈尔斯在CNN节目中说。

Inmarsat副总裁麦克劳克林告诉媒体：他们利用多普勒效应判断出，飞机走的是南线而不是北线。

“通过测量多普勒效应，可以确定发射信号的飞机与接收信号的卫星的相对速度。”中国航天科工集团的雷达专家董胜波说，“通过分析8个ping信号载波的频率变化，可以确定飞机相对于卫星的速度变化过程。”

董胜波说，所谓的ping信号也就是一组脉冲信号，含有飞机的地址码。“它仅是一个请求信号，也叫握手信号，定时发送。当卫星收到ping信号时，首先对地址码进行解码，确认该飞机是否租用了数据通道，如果是，就接收飞机的运行参数，否则就不接收。这个过程是定时地重复。”

“因为飞机向南飞或向北飞，它相对卫星的速度变化过程是不同的，所以通过对多个ping信号波的多普勒分析，可以确定是南线还是北线。”董胜波说。

“中学课本讲过：当信号的发出者和接受者之间有位移，信号的频率就会改变。”中科院声学所研究员朱敏说。教科书上关于多普勒经典例子是：当火车靠近我们时，汽笛声听起来尖锐；远离时声音变低沉――相对位移“压缩”，或“拉伸”了信号波。

朱敏曾参与制造一种多普勒测速仪。他说，信号的频率改变和相对速度成正比，因此可从频率变化推断速度。

实际上，多普勒效应早就用于监测飓风、战机、血流等一切移动物体。同样，从失联飞机的信号是“尖锐”还是“低沉”（尽管差异极小），可判断那一刻飞机是在靠近还是远离卫星。

由于失联飞机出厂时装有国际海事卫星设备，其发射器每隔一小时向国际海事卫星系统发出ping信号。3月10日，Inmarsat曾根据ping信息研判出，飞机离开马六甲海峡后，可能朝着西北方向的哈萨克斯坦而去，也可能飞向西南的印度洋腹地。

查德・迈尔斯在CNN节目中表示，以悬停在印度洋上空的同步卫星为圆心，可根据几次ping信号画出几条飞机必在的位置圆弧。而此次利用多普勒效应，则判断出飞机每次“是飞进这些圆圈，还是飞出这些圆圈”，进而排除了北线的可能性。

董胜波说，除了多普勒分析还有一种方法：分析8个ping信号从飞机到卫星的信号传输延迟时间，南北两条航迹上这种延迟变化是不同的。但这种方法需要卫星与飞机之间有精确的时间同步。“我个人认为，就MH370与卫星之间没有其他通信链路情况下，采用这种方法确认是哪条航迹的可能性不大。”他表示。

迈尔斯称，Inmarsat的工程师以前还从未用过测多普勒频移技术。但董胜波认为，这项技术并没有多么了不起，外方过于渲染其技术含量，或许另有别情。他透露，在此次事件之前，恐怕连民航界人士也未必知道ping信号的存在。我国很多飞机是波音等国外厂商制造的，也会定时发送ping信号。凭借对该信号的分析，就能掌握这些飞机的一举一动。

Inmarsat中国市场联络人、马航事件发言人赵玉民25日对科技日报记者表示，由于马航事件调查尚未结束，他无法发表技术方面的评论。

（来源：《科技日报》）