เรดาร์ดอปเปลอร์

เรดาร์ ดอปเลอร์ เป็น เรดาร์เฉพาะทางที่ใช้ เอ ฟเฟกต์ดอปเลอร์เพื่อสร้างข้อมูลความเร็วเกี่ยวกับวัตถุในระยะไกล ทำได้โดยกระดอน สัญญาณ ไมโครเวฟออกจากเป้าหมายที่ต้องการและวิเคราะห์ว่าการเคลื่อนที่ของวัตถุเปลี่ยนแปลงความถี่ของสัญญาณที่ส่งกลับอย่างไร รูปแบบนี้ให้การวัดโดยตรงและแม่นยำสูงของ องค์ประกอบใน แนวรัศมีของความเร็วของเป้าหมายที่สัมพันธ์กับเรดาร์

แนวคิด

ดอปเปลอร์เอฟเฟกต์

ปรากฏการณ์ ดอปเปล อร์ (หรือการเปลี่ยนแปลงดอปเปลอร์) ซึ่งตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวออสเตรียคริสเตียน ดอปเปล อร์ ผู้เสนอมันในปี พ.ศ. 2385 คือความแตกต่างระหว่างความถี่ ที่สังเกตได้และความถี่ที่ปล่อยออกมาของคลื่นสำหรับผู้สังเกตที่เคลื่อนที่สัมพันธ์กับแหล่งที่มาของคลื่น มักได้ยินเมื่อรถที่ส่งเสียงไซเรนเข้ามาใกล้ ผ่าน และถอยจากผู้สังเกตการณ์ ความถี่ที่ได้รับจะสูงกว่า (เมื่อเทียบกับความถี่ที่ปล่อยออกมา) ในระหว่างการเข้าใกล้ จะเหมือนกันทันทีที่ผ่านไป และต่ำกว่าในช่วงภาวะถดถอย ความผันแปรของความถี่นี้ยังขึ้นอยู่กับทิศทางที่แหล่งกำเนิดคลื่นเคลื่อนที่ด้วยความเคารพต่อผู้สังเกต สูงสุดเมื่อแหล่งกำเนิดเคลื่อนเข้าหาหรือออกจากผู้สังเกตโดยตรงและลดลงตามมุมที่เพิ่มขึ้นระหว่างทิศทางการเคลื่อนที่และทิศทางของคลื่น จนกระทั่งเมื่อแหล่งกำเนิดเคลื่อนที่ในมุมฉากไปยังผู้สังเกตจะไม่มีการขยับ

ลองนึกภาพผู้ขว้างลูกเบสบอลขว้างลูกบอลหนึ่งลูกทุกวินาทีไปยังผู้จับ (ความถี่ 1 ลูกต่อวินาที) สมมติว่าลูกบอลเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่และเหยือกหยุดนิ่ง ผู้จับจะจับลูกบอลหนึ่งลูกทุกวินาที อย่างไรก็ตาม ถ้าเหยือกวิ่งเข้าหาตัวจับ ผู้จับจะจับลูกบ่อยขึ้นเพราะลูกมีระยะห่างน้อยกว่า (ความถี่จะเพิ่มขึ้น) ค่าผกผันเป็นจริงถ้าเหยือกเคลื่อนออกจากที่จับ คนจับจับลูกบอลน้อยลงเนื่องจากการเคลื่อนถอยหลังของเหยือก (ความถี่ลดลง) หากเหยือกเคลื่อนที่เป็นมุม แต่ด้วยความเร็วเท่ากัน ความผันแปรของความถี่ที่ผู้รับจับลูกบอลจะน้อยลง เนื่องจากระยะห่างระหว่างทั้งสองจะเปลี่ยนไปช้ากว่า

จากมุมมองของเหยือก ความถี่ยังคงที่ (ไม่ว่าเขาจะขว้างลูกบอลหรือส่งคลื่นไมโครเวฟ) เนื่องจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่น ไมโครเวฟหรือเสียง ความถี่จึงแปรผกผันกับความยาวคลื่น ความยาวคลื่นของคลื่นก็ได้รับผลกระทบไปด้วย ดังนั้น ความต่างสัมพัทธ์ของความเร็วระหว่างแหล่งกำเนิดและผู้สังเกตคือสิ่งที่ก่อให้เกิดปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ ^[1]

การเปลี่ยนแปลงความถี่

สูตรสำหรับเรดาร์ดอปเปลอร์ชิฟต์นั้นเหมือนกับสูตรการสะท้อนแสงจากกระจกที่กำลังเคลื่อนที่ ^[2]ไม่จำเป็นต้องเรียกทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ของ Albert Einsteinเพราะการสังเกตทั้งหมดทำขึ้นในกรอบอ้างอิงเดียวกัน ^[3]ผลลัพธ์ที่ได้มาจากcเป็นความเร็วแสงและvเป็นความเร็วเป้าหมายให้ความถี่ที่เลื่อน (${\displaystyle f_{r}}$) เป็นฟังก์ชันของความถี่เดิม (${\displaystyle f_{t}}$) :

${\displaystyle f_{r}=f_{t}\left({\frac {1+v/c}{1-v/c}}\right)}$

ซึ่งทำให้ง่ายต่อการ

${\displaystyle f_{r}=f_{t}\left({\frac {c+v}{cv}}\right)}$

"ความถี่บีต" (ความถี่ดอปเปลอร์) (${\displaystyle f_{d}}$) เป็นดังนี้: ^[4]

${\displaystyle f_{d}=f_{r}-f_{t}=2v{\frac {f_{t}}{(cv)}}}$

เนื่องจากสำหรับการใช้งานเรดาร์ในทางปฏิบัติส่วนใหญ่${\displaystyle v\ll c}$, ดังนั้น${\displaystyle \left(cv\right)\rightarrow c}$. จากนั้นเราสามารถเขียน:

${\displaystyle f_{d}\ประมาณ 2v{\frac {f_{t}}{c}}}$

เทคโนโลยี

มีสี่วิธีในการสร้างเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์ เรดาร์อาจเป็น:

• พัลซิ่ง ที่สอดคล้องกัน (CP),
• เรดาร์พัลส์-ดอปเปล อร์ ,
• คลื่นต่อเนื่อง (CW) หรือ
• การปรับความถี่ (FM)

Doppler อนุญาตให้ใช้ตัวกรองตัวรับสัญญาณแบบวงแคบที่ลดหรือกำจัดสัญญาณจากวัตถุที่เคลื่อนที่ช้าและอยู่กับที่ วิธีนี้ช่วยขจัดสัญญาณเท็จที่เกิดจากต้นไม้ เมฆ แมลง นก ลม และอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ อุปกรณ์เรดาร์ดอปเลอร์แบบ มือถือ ราคาถูกต่างๆ ที่ไม่ได้ใช้สิ่งนี้อาจทำให้การวัดผิดพลาด

เรดาร์ดอปเปลอร์ CW ​​ให้เอาต์พุตความเร็วเท่านั้น เนื่องจากสัญญาณที่ได้รับจากเป้าหมายจะถูกเปรียบเทียบในความถี่กับสัญญาณดั้งเดิม เรดาร์ดอปเลอร์ในยุคแรกรวม CW แต่สิ่งเหล่านี้นำไปสู่การพัฒนาเรดาร์แบบคลื่นต่อเนื่องที่มอดูเลตความถี่ ( FMCW ) อย่างรวดเร็ว ซึ่งจะกวาดความถี่ของเครื่องส่งสัญญาณเพื่อเข้ารหัสและกำหนดช่วง

ด้วยการถือกำเนิดของเทคนิคดิจิทัลเรดาร์พัลส์-ดอปเปลอร์ (PD) ก็เบาพอสำหรับการใช้เครื่องบิน และตัวประมวลผลดอปเลอร์สำหรับเรดาร์พัลส์ที่เชื่อมโยงกันกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้น ที่ให้ความสามารถในการมองลง/ยิงลง ข้อดีของการรวมการประมวลผล Doppler กับเรดาร์พัลส์คือการให้ข้อมูลความเร็วที่แม่นยำ ความเร็วนี้เรียกว่าrange-rate. อธิบายอัตราที่เป้าหมายเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกจากเรดาร์ เป้าหมายที่ไม่มีอัตราช่วงจะสะท้อนถึงความถี่ใกล้กับความถี่ของเครื่องส่งสัญญาณและไม่สามารถตรวจจับได้ เป้าหมาย doppler ศูนย์แบบคลาสสิกคือเป้าหมายหนึ่งซึ่งอยู่บนส่วนหัวที่สัมผัสกับลำแสงเสาอากาศเรดาร์ โดยพื้นฐานแล้ว เป้าหมายใดๆ ที่มุ่งหน้าไป 90 องศาที่สัมพันธ์กับลำแสงเสาอากาศจะไม่สามารถตรวจจับได้ด้วยความเร็วของมัน (โดยค่าการสะท้อนแสง แบบธรรมดา เท่านั้น)

รูปคลื่น อัลตร้าไวด์แบนด์ได้รับการตรวจสอบโดยห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพสหรัฐฯ (ARL)ว่าเป็นแนวทางที่เป็นไปได้ในการประมวลผล Doppler เนื่องจากกำลังเฉลี่ยต่ำ ความละเอียดสูง และความสามารถในการเจาะวัตถุ ขณะตรวจสอบความเป็นไปได้ว่าเทคโนโลยีเรดาร์ UWB สามารถรวมการประมวลผล Doppler เพื่อประเมินความเร็วของเป้าหมายที่เคลื่อนที่เมื่อแพลตฟอร์มหยุดนิ่งหรือไม่ รายงาน ARL ปี 2013 ได้เน้นย้ำประเด็นที่เกี่ยวข้องกับการโยกย้ายช่วงเป้าหมาย ^[5]อย่างไรก็ตาม นักวิจัยได้แนะนำว่าปัญหาเหล่านี้สามารถบรรเทาได้หากใช้ตัวกรองที่ตรงกัน ที่ถูกต้อง ^[6]

ในการใช้งานทางอากาศทางทหาร เอฟเฟกต์ Doppler มีข้อดี 2 ประการ ประการแรก เรดาร์แข็งแกร่งกว่าเมื่อต่อต้านการตรวจวัด สัญญาณย้อนกลับจากสภาพอากาศ ภูมิประเทศ และมาตรการรับมือ เช่น แกลบ จะถูกกรองออกก่อนการตรวจจับ ซึ่งช่วยลดการโหลดคอมพิวเตอร์และผู้ปฏิบัติงานในสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นมิตร ประการที่สอง สำหรับเป้าหมายระดับความสูงต่ำ การกรองความเร็วในแนวรัศมีเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากในการขจัดความยุ่งเหยิงของพื้นดินซึ่งมักจะมีความเร็วเป็นศูนย์ เครื่องบินทหารที่บินต่ำพร้อมการแจ้งเตือนมาตรการตอบโต้สำหรับการติดตามเรดาร์ที่เป็นศัตรูสามารถหมุนตั้งฉากกับเรดาร์ของศัตรูเพื่อทำให้ความถี่ Doppler เป็นโมฆะ ซึ่งมักจะพังล็อคและขับเรดาร์ออกไปโดยซ่อนตัวจากพื้นดินซึ่งใหญ่กว่ามาก

ประวัติ

เรดาร์ดอปเปลอร์มีแนวโน้มที่จะมีน้ำหนักเบาเพราะช่วยขจัดฮาร์ดแวร์พัลส์ที่มีน้ำหนักมาก การกรองที่เกี่ยวข้องจะลบการสะท้อนที่หยุดนิ่งในขณะที่รวมสัญญาณในช่วงเวลาที่นานขึ้น ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของช่วงในขณะที่ลดพลังงาน กองทัพใช้ข้อได้เปรียบเหล่านี้ในช่วงทศวรรษที่ 1940

เรดาร์ออกอากาศต่อเนื่องหรือ FM ได้รับการพัฒนาในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองสำหรับ เครื่องบินของ กองทัพเรือสหรัฐฯเพื่อรองรับการปฏิบัติการรบกลางคืน ส่วนใหญ่ใช้ คลื่นความถี่ UHFและมีเสาอากาศ Yagi ส่ง อยู่ที่ ปีก พอร์ตและเสาอากาศ Yagi ตัวรับที่ปีกกราบ ขวา สิ่งนี้ทำให้เครื่องบินทิ้งระเบิดสามารถบินด้วยความเร็วที่เหมาะสมที่สุดเมื่อเข้าใกล้เป้าหมายของเรือรบ และปล่อยให้เครื่องบินขับไล่คุ้มกันฝึกปืนบนเครื่องบินข้าศึกระหว่างปฏิบัติการกลางคืน กลยุทธ์เหล่านี้ถูกปรับให้เข้ากับ การกลับบ้าน ด้วย เรดาร์กึ่งแอ็คทีฟ

ในปีพ.ศ. 2494 คาร์ล เอ. ไวลีย์ ได้คิดค้นเรดาร์รูรับแสงสังเคราะห์ซึ่งแม้จะแตกต่างจากเรดาร์ดอปเลอร์หลักทั่วไป แต่ก็มีพื้นฐานอยู่บนหลักการดอปเลอร์และเดิมจดสิทธิบัตรว่า "วิธีการและวิธีการเรดาร์ดอปเปลอร์แบบพัลซิ่ง" #3,196,436

ระบบ Doppler สมัยใหม่มีน้ำหนักเบาเพียงพอสำหรับการเฝ้าระวังภาคพื้นดินแบบเคลื่อนที่ที่เกี่ยวข้องกับทหารราบและเรือผิวน้ำ สิ่งเหล่านี้ตรวจจับการเคลื่อนไหวจากยานพาหนะและบุคลากรในตอนกลางคืนและการปฏิบัติการรบทุกสภาพอากาศ เรดาร์ตำรวจสมัยใหม่เป็นระบบเหล่านี้ที่เล็กกว่าและพกพาสะดวกกว่า ^{[7] [8]}

ชุดเรดาร์ Doppler ยุคแรกใช้ตัวกรองแอนะล็อกขนาดใหญ่เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ยอมรับได้ ฟิลเตอร์แอนะล็อก ท่อนำคลื่น และแอมพลิฟายเออร์รับการสั่น เช่น ไมโครโฟน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการลดแรงสั่นสะเทือนที่เทอะทะ น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นนั้นทำให้เกิดข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพการเคลื่อนไหวที่ไม่สามารถยอมรับได้ ซึ่งจำกัดการใช้เครื่องบินในการปฏิบัติการตอนกลางคืน สภาพอากาศที่หนักหน่วง และสภาพแวดล้อมที่ติดขัดอย่างหนักจนถึงปี 1970

การกรองฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์ม อย่างรวดเร็วแบบดิจิตอล(FFT) ใช้งานได้จริงเมื่อมีไมโครโปรเซสเซอร์ สมัยใหม่ วางจำหน่ายในช่วงทศวรรษ 1970 สิ่งนี้เชื่อมต่อทันทีกับเรดาร์พัลซิ่งที่สอดคล้องกัน ซึ่งดึงข้อมูลความเร็ว สิ่งนี้พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ทั้งเรดาร์ควบคุมสภาพอากาศและการจราจรทางอากาศ ข้อมูลความเร็วเป็นข้อมูลป้อนเข้าอื่นให้กับตัวติดตามซอฟต์แวร์ และปรับปรุงการติดตามคอมพิวเตอร์ เนื่องจากความถี่การทำซ้ำของพัลส์ ต่ำ(PRF) ของเรดาร์พัลซิ่งที่สอดคล้องกันส่วนใหญ่ ซึ่งเพิ่มความครอบคลุมในช่วงสูงสุด ปริมาณการประมวลผล Doppler นั้นมีจำกัด โปรเซสเซอร์ Doppler สามารถประมวลผลความเร็วได้ถึง ±1/2 PRF ของเรดาร์เท่านั้น นี่ไม่ใช่ปัญหาสำหรับเรดาร์ตรวจสภาพอากาศ ไม่สามารถดึงข้อมูลความเร็วสำหรับเครื่องบินได้โดยตรงจากเรดาร์ที่มีค่า PRF ต่ำเนื่องจากการสุ่มตัวอย่างจำกัดการวัดไว้ที่ประมาณ 75 ไมล์ต่อชั่วโมง

เรดาร์เฉพาะทางได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วเมื่อเทคนิคดิจิทัลมีน้ำหนักเบาและมีราคาจับต้องได้ เรดาร์แบบพัลส์-ดอปเปลอร์รวมข้อดีทั้งหมดของระยะไกลและความสามารถความเร็วสูง เรดาร์แบบพัลส์-ดอปเปลอร์ใช้ PRF ปานกลางถึงสูง (ตามลำดับ 3 ถึง 30 kHz) ซึ่งช่วยให้สามารถตรวจจับเป้าหมายความเร็วสูงหรือการวัดความเร็วที่มีความละเอียดสูงได้ โดยปกติแล้วจะเป็นอย่างใดอย่างหนึ่ง เรดาร์ที่ออกแบบมาสำหรับการตรวจจับเป้าหมายจากศูนย์ถึงมัค 2 ไม่มีความเร็วที่มีความละเอียดสูง ในขณะที่เรดาร์ที่ออกแบบมาสำหรับการวัดความเร็วที่มีความละเอียดสูงไม่มีช่วงความเร็วที่กว้าง เรดาร์ตรวจอากาศเป็นเรดาร์ความเร็วสูงที่มีความละเอียดสูง ในขณะที่ระบบป้องกันภัยทางอากาศเรดาร์มีการตรวจจับความเร็วช่วงกว้าง แต่ความแม่นยำของความเร็วนั้นอยู่ในหลายสิบ นอต

การออกแบบเสาอากาศสำหรับ CW และ FM-CW เริ่มต้นจากการเป็นเสาอากาศรับและส่งสัญญาณที่แยกจากกัน ก่อนการออกแบบไมโครเวฟที่มีราคาไม่แพง ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 เรดาร์จราจรเริ่มมีการผลิตขึ้นโดยใช้เสาอากาศเพียงเสาเดียว สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ด้วยการใช้โพลาไรซ์แบบวงกลมและส่วนท่อนำคลื่นหลายพอร์ตที่ทำงานที่แถบ X ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 สิ่งนี้ได้เปลี่ยนเป็นโพลาไรซ์เชิงเส้นและการใช้เครื่องหมุนเวียน เฟอร์ไรท์ ที่ทั้งแถบ X และ K เรดาร์ PD ทำงานที่ PRF สูงเกินไปที่จะใช้สวิตช์เติมก๊าซสำหรับส่ง - รับ และส่วนใหญ่ใช้ อุปกรณ์ โซลิดสเตตเพื่อปกป้องเครื่องรับสัญญาณเสียงต่ำเมื่อเครื่องส่งสัญญาณถูกยิง

แอปพลิเคชัน

เรดาร์ดอปเลอร์ใช้ในการบิน , ดาวเทียมส่งเสียง, ระบบ StatCastของเมเจอร์ลีกเบสบอล , อุตุนิยมวิทยา , ปืนเรดาร์ , ^[9]รังสีวิทยาและการดูแลสุขภาพ (การตรวจจับการล้ม^[10]และการประเมินความเสี่ยง วัตถุประสงค์ของการพยาบาลหรือคลินิก^[11] ) และไบสแตติก เรดาร์ ( ขีปนาวุธพื้นสู่อากาศ ) มีการเสนอระบบตรวจจับปลวก ด้วย ^{[12] [ น้ำหนักเกินควร? – หารือ ]}

สภาพอากาศ

ส่วนหนึ่งเนื่องจากการใช้งานทั่วไปโดยนักอุตุนิยมวิทยาโทรทัศน์ในการรายงานสภาพอากาศบนอากาศ คำศัพท์เฉพาะ " Doppler Radar " จึงกลายเป็นคำที่มีความหมายเหมือนกันกับประเภทของเรดาร์ที่ใช้ในอุตุนิยมวิทยาอย่างไม่ถูกต้อง เรดาร์ตรวจอากาศสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้ เทคนิค พัลส์-ดอปเปลอร์เพื่อตรวจสอบการเคลื่อนที่ของการตกตะกอนแต่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของการประมวลผลข้อมูลเท่านั้น ดังนั้น ในขณะที่เรดาร์เหล่านี้ใช้เรดาร์ดอปเปลอร์รูปแบบพิเศษเฉพาะเรดาร์ประเภทนี้มีความหมายและการใช้งานที่กว้างกว่ามาก

การทำงานกับฟังก์ชัน Doppler สำหรับเรดาร์ตรวจสภาพอากาศมีประวัติศาสตร์อันยาวนานในหลายประเทศ ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2501 นักวิจัยชาวอเมริกัน เดวิด โฮล์มส์ และโรเบิร์ต สมิธ สามารถตรวจจับการหมุนของพายุทอร์นาโดโดยใช้เรดาร์คลื่นต่อเนื่อง เคลื่อนที่ได้ (ภาพด้านขวา) ห้องทดลองของ Norman ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นห้องปฏิบัติการ National Severe Storms Laboratory (NSSL) ได้ปรับเปลี่ยนเรดาร์นี้เพื่อให้เป็นเรดาร์ Doppler แบบพัลซิ่งเพื่อให้ทราบตำแหน่งของเสียงสะท้อนได้ง่ายขึ้นและมีกำลังที่มากกว่า^[13]

งานนี้เร่งขึ้นหลังจากเหตุการณ์ดังกล่าวในสหรัฐอเมริกาในชื่อ1974 Super Outbreakเมื่อพายุทอร์นาโด 148 ลูกโหมกระหน่ำไปทั่วสิบสามรัฐ เรดาร์สะท้อนแสงเพียงแห่งเดียวในสมัยนั้นสามารถระบุโครงสร้างการตกตะกอนของเมฆฝนฟ้าคะนองได้เท่านั้น แต่ไม่สามารถระบุ การ หมุน ของ เม โซไซโคลน และการผันแปรของลมที่นำไปสู่การพัฒนาของพายุทอร์นาโดหรือ พายุฝน ฟ้าคะนอง NSSL Dopplerเริ่มดำเนินการในปี 1971 และนำไปสู่การ ปรับใช้เครือข่าย NEXRADเมื่อสิ้นสุดทศวรรษ 1980 ^[14]

การนำทาง

เรดาร์ดอปเปลอร์ถูกใช้เป็นเครื่องช่วยนำทางสำหรับเครื่องบินและยานอวกาศ ด้วยการวัดการเคลื่อนที่ของพื้นดินโดยตรงด้วยเรดาร์ แล้วเปรียบเทียบกับความเร็วลมที่ส่งกลับจากเครื่องมือของเครื่องบิน จึงสามารถกำหนดความเร็วลมได้อย่างแม่นยำในครั้งแรก ค่านี้ถูกใช้สำหรับการคำนวณที่ตายแล้ว ที่มีความแม่นยำ สูง ตัวอย่างแรกของระบบดังกล่าวคือเรดาร์ Green Satinที่ใช้ในEnglish Electric Canberra ระบบนี้ส่งสัญญาณพัลซิ่งด้วยอัตราการทำซ้ำที่ต่ำมาก เพื่อให้สามารถใช้เสาอากาศเดียวในการส่งและรับ ออสซิลเลเตอร์ถือความถี่อ้างอิงเพื่อเปรียบเทียบกับสัญญาณที่ได้รับ ในทางปฏิบัติ "แก้ไข" เริ่มต้นโดยใช้การนำทางด้วยวิทยุระบบโดยปกติGeeและ Green Satin ให้การนำทางทางไกลที่แม่นยำเกินช่วง 350 ไมล์ของ Gee ระบบที่คล้ายกันนี้ถูกใช้ในเครื่องบินหลายลำในยุคนั้น^[15]และถูกรวมเข้ากับเรดาร์ค้นหาหลักของการออกแบบเครื่องบินขับไล่ในช่วงทศวรรษ 1960

การนำทาง Doppler ถูกใช้ในการบินเชิงพาณิชย์ทั่วไปในทศวรรษ 1960 จนกระทั่งถูกแทนที่โดยส่วนใหญ่ด้วยระบบนำทางเฉื่อย อุปกรณ์ประกอบด้วยหน่วยส่ง/รับ หน่วยประมวลผล และแพลตฟอร์มเสาอากาศเสถียรไจโร เสาอากาศสร้างลำแสงสี่ลำและหมุนด้วยกลไกเซอร์โวเพื่อให้สอดคล้องกับเส้นทางของเครื่องบินโดยปรับการเลื่อนดอปเปลอร์จากเสาอากาศมือซ้ายและขวาให้เท่ากัน ซิงโครไนซ์ส่งมุมแท่นไปยังดาดฟ้าบิน ดังนั้นจึงเป็นการวัด 'มุมดริฟท์' ความเร็วภาคพื้นดินถูกกำหนดจากการเลื่อน Doppler ระหว่างคานหน้าและท้ายเรือ สิ่งเหล่านี้ถูกแสดงบนดาดฟ้าเครื่องบินด้วยเครื่องดนตรีชิ้นเดียว ^{[ ต้องการการอ้างอิง ]} เครื่องบินบางลำมี 'Doppler Computer' เพิ่มเติม นี่คืออุปกรณ์กลไกที่มีลูกเหล็กหมุนด้วยมอเตอร์ซึ่งความเร็วถูกควบคุมโดย Doppler ซึ่งกำหนดความเร็วภาคพื้นดิน มุมของมอเตอร์นี้ถูกควบคุมโดย 'มุมดริฟท์' ล้อคงที่สองล้อ อันหนึ่ง 'ข้างหน้าและท้าย' อีกอันหนึ่ง 'ซ้ายไปขวา' ขับเคาน์เตอร์เพื่อเอาท์พุตระยะทางไปตามแทร็กและข้ามความแตกต่างของแทร็ก เข็มทิศของเครื่องบินถูกรวมเข้ากับคอมพิวเตอร์เพื่อให้สามารถกำหนดเส้นทางที่ต้องการระหว่างจุดอ้างอิงสองจุดบนเส้นทางวงกลมขนาดใหญ่ที่อยู่เหนือน้ำ มันอาจจะดูน่าประหลาดใจสำหรับ 21st ผู้อ่านศตวรรษ แต่จริง ๆ แล้วใช้งานได้ค่อนข้างดีและมีการปรับปรุงที่ดีกว่าวิธีการ 'การคำนวณที่ตายแล้ว' อื่น ๆ ที่มีอยู่ในขณะนั้น โดยทั่วไปได้รับการสำรองข้อมูลด้วยการแก้ไขตำแหน่งจาก Loran หรือเป็นทางเลือกสุดท้ายและเที่ยงตรง เป็นไปได้ที่จะข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกด้วยข้อผิดพลาดสองสามไมล์เมื่ออยู่ในระยะ VOR หรือ NDB สองสามตัว ข้อบกพร่องหลักในทางปฏิบัติคือสภาวะของทะเล เนื่องจากทะเลที่สงบทำให้เรดาร์ส่งกลับได้ไม่ดี และด้วยเหตุนี้การวัด Doppler จึงไม่น่าเชื่อถือ แต่สิ่งนี้มีไม่บ่อยนักในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ^{[ ต้องการการอ้างอิง ]}

การนำทางตามสถานที่

เทคนิค Doppler ตามตำแหน่งยังถูกใช้ใน ระบบนำทางด้วยดาวเทียม Transitในอดีตของกองทัพเรือสหรัฐฯด้วยเครื่องส่งสัญญาณดาวเทียมและเครื่องรับภาคพื้นดิน และปัจจุบันใช้ในระบบ Argos พลเรือนซึ่งใช้เครื่องรับสัญญาณดาวเทียมและเครื่องส่งภาคพื้นดิน ในกรณีเหล่านี้ สถานีภาคพื้นดินจะอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ช้า และค่าชดเชยดอปเปลอร์ที่วัดได้เกิดจากการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างสถานีภาคพื้นดินกับดาวเทียมที่เคลื่อนที่เร็ว การรวมกันของดอปเปลอร์ออฟเซ็ตและเวลารับสัญญาณสามารถใช้เพื่อสร้างโลคัสของตำแหน่งที่จะมีการวัดออฟเซ็ตที่ตัดกับพื้นผิวโลกในขณะนั้น: โดยการรวมสิ่งนี้กับตำแหน่งอื่นจากการวัดในเวลาอื่น ๆ ตำแหน่งที่แท้จริงของ สามารถกำหนดสถานีภาคพื้นดินได้อย่างแม่นยำ ^{[ ต้องการการอ้างอิง ]}

ดูเพิ่มเติม

• เรดาร์คลื่นต่อเนื่อง
• เรดาร์กึ่งแอ็คทีฟกลับบ้าน

อ้างอิง

อ่านเพิ่มเติม

• โชค, เดวิด จีซี (1949). เรดาร์ปรับความถี่ นิวยอร์ก: McGraw-Hill
• หลิว, แอล; โปเปสคูเอ็ม; สคูบิก, เอ็ม; แรนซ์, เอ็ม; ยาร์ดบิ, T; Cuddihy, P (2011). "การตรวจจับการล้มอัตโนมัติตามการเคลื่อนที่ของเรดาร์ดอปเปลอร์ " การประชุมวิชาการระดับนานาชาติครั้งที่ 5 ด้านเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ที่แพร่หลายสำหรับการดูแลสุขภาพ ดับลิน ไอร์แลนด์ หน้า 222–225. ดอย : 10.4108/icst.pervasivehealth.2011.245993 . ISBN 978-1-61284-767-2.

ลิงค์ภายนอก

• คำอธิบายของ Doppler shift ที่ใช้ในเรดาร์ Doppler คลื่นต่อเนื่อง