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往南还是往北?MH370失联后去向的卫星握手信号分析
热度 4 heartcool 2014-5-2 00:11
获得了相对比较准确的卫星握手信号之后,我们可以对马航MH370失联后的去向做一些比较靠谱的分析了。 首先要搞清楚的是最后失联的位置究竟在哪里和到底在什么时候失联的?从已知的最后航向到PING环确定的可能去向,MH370肯定有一个航向的大转变,到底是在何时何地完成这个转向动作的?马来西亚军方雷达本来是监测到了 MH370在马六甲海峡的行踪的,可是提供的雷达截屏资料漏洞百出(见 阿联酋航班UAE343航迹信息表明马方提供的MH370最后航迹时间不对 和 是疏忽还是故意撒谎?--评马来西亚官方提供的MH370雷达航迹说明 )过去基于这些信息对 马航 MH370失联后去向的判断基本上都不靠谱,50多天来的搜救工作毫无收获。 我们相信马来西亚官方提供的雷达截屏图象应该是真的,只是标注的说明不靠谱。也就是说MH370在马六甲海峡上空飞行的一段轨迹是已知的,只是具体时间不清楚。现在有了准确的卫星握手信号之后就可以对MH370在马六甲海峡上空飞行的时间和位置作出比较准确的判断了。在前一篇博文( 卫星与马航MH370握手信息的检验与校正 )里提供了卫星与MH370各次信息握手的完整PING环数据,得到的PING环有5个交切了马来西亚官方提供的那张雷达截屏图象(图1),分别是18:25.4 、18:26.9、18:27.8、20:40.4和21:40.7五次信息握手的PING环。最早的是18:25.4,在雷达截屏图象的最西边与MH370的轨迹相交,这个相交点应该就是MH370当时所在的位置。而马来西亚官方标注MH370在该点的时间为3月7 日18:22分(当地时间3月8日2:22),约有4分钟的误差。 图1 正常情况下,卫星与飞机的信息握手每隔1小时进行一次。理论上,17:07完成那次信息握手后,在18:07应该有一次信息握手。但是,直到18:25分也没有出现。估计在17:21-18:07之间,飞机与地面之间有过卫星电话联系,这样会导致飞机重新启动与卫星握手的计时系统。事实上,在17:19:24 UTC飞机确实与地面控制中心通过话( At 01:19:24 MYT LUMPUR RADAR at KLATCC instructed MH370 to contact HO CHI MINH Air Traffic Control Centre (HCMATCC) on radio frequency 120.9 MHz. MH 370 acknowledged with “good night Malaysian Three Seven Zero”. ),之后,还有没有? 出现异常情况也会自动启动信息握手。异常情况包括突然加速、突然减速、突然急转向、突然爬升、突然下坠等。值得注意的是,在18:25至18:28之间的3分钟之内,卫星与飞机连续进行了3次信息握手,这是很不寻常的。MH370于17:21从IGARI(北纬6.9298,东经103.5901)飞到18:25.4所在的这个位置,直线距离就有793公里,而且有一个航向的大转变,由原来的25度方向转变到287度方向,期间居然没有触发信息握手,说明飞行员没有实施急转弯操作,很可能是通过大弧线飞行实现转向的,这就会大大增加航程,在大约65分钟时间内飞行的路径将近1000公里,就是说18:25.4前的航速非常快的,18:25.4的这次信息握手应该是突然减速触发的,之所以突然减速应该是有目的的,那可能是为了转向,随后在18:26.9出现的那次信息握手则可能是突然转向触发的。完成转向后飞机又要加速前行,18:27.8出现的信息握手则应该是突然加速触发的。这样就引出了本文标题里的问题,飞机的突然转向是向南还是向北?(图2) 图2 MH370在转向点与卫星的三次信息握手(红色为PING环,紫色为MH370已知的飞行轨迹,粉红色为待定的飞行轨迹) 把视野放大一点(图3),我们看看往南和往北两个方向会出现什么情况?由于此时已经完成了加速过程,飞机肯定是以相当快的速度往前飞行,而此前的减速转向动作肯定是有计划的。但是我们可以看到,往南飞,很快就进入印度尼西亚领空,必须飞越苏门答腊岛西北端的亚齐特区。如果往南飞,印尼的雷达应该可以监视到。计划的航线会有意穿越印尼领空吗?但是,印尼官方的声明表示,印尼军方的雷达没有探测到MH370 经过其领空(http://www.nst.com.my/latest/font-color-red-missing-mh370-font-no-signs-of-aircraft-detected-by-indonesian-military-radar-1.522270)。再看看往北飞的情况,虽然前方也要飞越印度的安达曼-尼科巴群岛,但是不会很快进入印度领空,而且印度明确表示安达曼-尼科巴群岛的雷达不是24小时开机的,即使飞过,印度的雷达未必会发现。因此,在这样一个地方转向不太可能往南转。 此后的信息握手没有出现这样的情况,说明飞机再没有出现突然的加速、减速或突然的转向动作。因此,MH370在脱离马来西亚雷达监视后的大转向应该就是出现在这个时间和这个地点。这为分析此后的航向和航速奠定了基础。 正常情况下,卫星与 MH370的下一次信息握手应该是在19:28,但是, 马航表示在 18:39 和23:13有两次拨打了卫星电话 试图与飞机通话,这两次卫星电话让飞机重新启动了与卫星握手的计时系统。 19:28的信息握手没有出现。下一次信息握手出现在19:40。这应该是 18:39那次电话 让飞机重新启动了与卫星握手的计时系统的结果。 飞机到底去儿了,在下一篇博文里我会继续分析。 图3
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卫星与马航MH370握手信息的检验与校正
热度 3 heartcool 2014-5-1 18:06
2014年4月29日,马航在北京对家属举办的解释 说明PING数据的技术交流会 上展示了根据卫星与马航MH370握手信息制作的MH370各次信息握手时卫星高度角(也就是飞机看卫星的仰角)随时间变化的散点图,如下图1和图2。这两张通过手机从微博传出来的图虽然不是很清晰,但是经过网友们的认真分析还是把从飞机起飞前到燃油耗尽时的各次握手信息的高度角和具体时间精确度量出来了。 有了 高度角和PING时间的精确数据,就可以推算各个时点飞机到卫星距离并画出相应的PING环(也就是以飞机到卫星的水平距离为半径所画的圆圈)。表1是从3月7日16:30 UTC(起飞前)到3月8日00:11 UTC的各次握手信息的详细数据。 图1 说明PING数据的技术交流会 上展示的与MH370信息握手时卫星高度角散点图(引自微博http://blog.sina.com.cn/s/blog_12ece77a00101ep54.html) 图2 MH370失联前 与MH370信息握手时 卫星高度角散点图 表1 Inmarsat-3 F1 与MH370各次信息握手时的卫星高度角与PING环半径 时间 UTC Inmarsat-3 F1位置 未校正数据 考虑飞机应答延迟校正结果 北纬 (度) 东经 (度) 相对平均海面高度 (km) 卫星相对于飞机的高度角 PING环半径(km) 卫星相对于飞机的高度角 PING环半径(km) 16:30 1.129 64.549 35800.604 46.57 4169.2 46.97 4129.9 16:41 1.185 64.535 35801.356 46.49 4177.2 46.89 4137.9 16:43 1.195 64.531 35801.488 46.52 4174.2 46.92 4134.9 16:56 1.257 64.507 35802.320 45.80 4245.6 46.19 4206.8 17:07 1.306 64.487 35802.982 45.00 4325.0 45.39 4286.7 18:26 1.565 64.545 35806.457 52.10 3624.8 52.55 3580.7 18:27 1.567 64.546 35806.486 52.15 3619.9 52.60 3575.7 18:28 1.569 64.547 35806.514 52.20 3615.0 52.65 3570.8 19:41 1.640 64.473 35807.457 54.73 3367.8 55.21 3320.8 20:41 1.574 64.531 35806.559 54.12 3427.3 54.59 3381.0 21:41 1.400 64.513 35804.213 51.55 3678.6 51.99 3635.1 22:41 1.131 64.487 35800.579 47.32 4095.0 47.72 4055.1 00:11 0.589 64.501 35793.271 40.07 4817.1 40.42 4781.8 说明:表1中第1栏和第5栏即时间和对应高度角两栏数据是 Bil l ( 2014/04/30 AT 2:35 PM )发布在 http://www.duncansteel.com/archives/743#comments里的数据。他应该是 根据类似图1和图2的资料解读出来的。此外,这里还使用了 Henrik Rydberg( 2014/04/30 AT 11:04 AM )提供的卫星轨道位置计算公式。 表1中提供了13次 握手 信息,其中前5次信息握手时飞机的位置是可以确定的。我们可以根据 MH370失联前已知行踪来检验握手信息定位的准确性。 从MH370失联前 飞行跟踪记录 (MH370 跟踪日志与图表 ) 里我们可以查到MH370在16:43,16:56 和17:07三次信息握手时的位置(表2 ),表2中没有 17:07时的飞行记录,但是我们可以根据 17:02和17:21两个时点的位置推算 17:07的位置。 16:41飞机刚从跑道上起飞,根据跑道的位置也大致可以确定其位置。16:30时,飞机应该在吉隆坡机场的登机口。根据这些已知信息和PING环数据,我们可以作图检验。 表2 MH370失联前 飞行跟踪记录 时间 位置 定向 地速 高度 UTC CST 纬度 经度 航向 方向 节 km/h meters 16:43 0:43 2.8444 101.6604 333° 西北 235 435 732 16:43 0:43 2.8751 101.6607 24° 东北 257 476 945 16:56 0:56 4.074 102.2289 25° 东北 465 861 8,717 17:02 1:02 4.7073 102.5278 25° 东北 468 867 10,668 17:21 1:21 6.9298 103.5901 25° 东北 471 872 10,668 根据表1中未经校正的数据作出PING环图(图3),我们可以看出各次PING环与飞机的实际位置是有明显错位的。大约有40公里左右的误差。有意思的是,这些误差的方向是相同的,也就是说,飞机都是位于相应PING环内侧40公里左右,这应该是系统误差。我认为可能是飞机的握手信息系统应答响应延迟造成的。我根据高度角数据反推了握手信息通联时滞数据,然后再扣除0.09毫秒的 响应延迟,重新计算了高度角和PING环半径,这就是表1中的校正数据。 图3 PING环与飞机位置的距离(黄色粗线段),红线为对应PING环 根据表1中经过校正的数据作出PING环图如图4 ,我们可以看出各次 PING环与飞机的实际位置对应得相当好。根据校正后的PING环应该可以比较准确地确定飞机当时所在的环线。有了这个校正后的PING环数据,我们就可以根据其后的各次PING环对MH370的去向进行靠谱的追踪了。 图4 校正前后PING环与飞机位置的距离对比,黄色为 校正前的 PING环 ,红线为校正后的PING环
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马航MH370到底去哪儿了? 基于卫星与马航握手信息的精确分析
热度 22 heartcool 2014-4-21 01:58
马航MH370到底去哪儿了? 基于卫星与马航握手信息的精确分析 40 多天过去了,耗费巨大人力、物力的MH370搜救工作毫无收获。最先进的“蓝鳍金枪鱼”已完成了7次水下搜索,至今没有任何发现。马航MH370到底去哪儿了呢?目前唯一靠谱的线索就是Inmarsat-3 F1与 MH370的6次握手信息数据。最近有关这6次握手信息的具体数据已经陆续得到公开,可以对这些数据做一次精确分析了。 在印度洋的搜救工作就是基于Inmarsat公司对这6次握手信息数据的分析结果部署的。但是Inmarsat公司的分析放弃了最基本的而且最容易讲清楚的几何分析,而采用了故弄玄虚的多普勒效应分析法,以普通百姓无法重复的所谓创新方法说服了马来西亚政府和各国搜救力量,但至今还是令人失望。现在我们就通过最简单的几何分析,来看看这6次握手信息数据到底能告诉我们一些什么信息。 一、计算方法与公式推导 如图1,红色圆圈表示地球大地水准面,OG 为地球半径,6371km,A点表示卫星与飞机握手通信联系时飞机的位置,AG是飞行高度,OA= OG+AG S 点表示卫星与飞机握手通信联系时卫星的位置,AS是卫星与飞机的距离,可以通过卫星与飞机握手通联信号产生的时滞(Ping time delay)计算;卫星的高度为SC,OS=OC +SC ,由于OC=OG,所以 OS =OG +SC;做辅助线AB垂直于OS,AB就是卫星在地表水平面的投影到飞机的水平距离,也就是PING 环的半径。 图1 卫星与飞机握手信息的几何图解 根据勾股定理: AB 2 =AS 2 -BS 2 =AS 2 -(OS-OB) 2 AB 2 =OA 2 -OB 2 AS 2 -(OS-OB) 2 = OA 2 -OB 2 AS 2 -(OS 2 -2OB ·OS+ OB 2 )= OA 2 -OB 2 AS 2 -OS 2 +2OB ·OS-OB 2 = OA 2 -OB 2 AS 2 -OS 2 +2OB ·OS= OA 2 2OB ·OS= OA 2 - AS 2 +OS 2 化简得到: OB = (OA 2 +OS 2 - AS 2 )/2OS AB 2 =OA 2 -OB 2 飞机所在PING环的半径: AB= θ是飞机所在位置相对于与卫星铅直平面的高度角,也就是飞机所在PING环的高度角。 θ = arcsin(OB/OA) 显然,由于飞机飞行高度、卫星高度、地球半径等参数是已知的,只要知道飞机到卫星的距离就可以推算出卫星在地表水平面的投影点到飞机的水平距离(即飞机所在PING环的半径)和飞机所PING环的高度角。 二、数据来源与计算结果 在此,首先要感谢Mr.Duncan Steel,它不遗余力地收集和分析与MH370有关的一切信息,并对信息的可靠性作出分析后立即公布在他的网站(http://www.duncansteel.com)上,至今已发出20篇帖子讨论MH370。Mr.Duncan Steel提供了6次PING期间Inmarsat-3F1 位置的最准确信息和6次PING的通联时滞数据。表1的Inmarsat-3 F1 位置信息和信息握手时滞(Ping time delay)数据均引自Mr.Duncan Steel。 表1 6次 PING 的详细信息及PING 环半径与高度角计算结果 国际标准时间 UTC Inmarsat-3 F1 位置 飞机到卫星的线视距 (km) 信息握手时滞(毫秒) 飞机到卫星的高度角 ( 度 ) PING 环半径 (km) 北纬 ( 度 ) 东经 ( 度 ) 海拔高度 (km) Ping time delay(milli-seconds) 18:29 1.571 64.531 35806.589 37165.2 122.982 54.54 3702 19:40 1.640 64.520 35807.506 37036.1 122.555 56.35 3536 20:40 1.576 64.510 35806.631 37081.8 122.706 55.69 3597 21:40 1.404 64.500 35804.302 37256.4 123.284 53.28 3815 22:40 1.136 64.490 35800.680 37542.6 124.231 49.58 4138 00:11 0.589 64.471 35793.322 38142.5 126.216 42.52 4703 6次PING的具体时间为2014年3月7日18:29分-3月8日00:11分(国际标准时间)。 本文根据前面推导的公式计算的 PING 环半径与高度角与 Mr.Duncan Steel计算的结果有明显的不同(表2), 表2 PING环半径与高度角计算结果对比 国际标准时间 UTC 本文计算结果 Duncan Steel 计算结果 飞机到卫星的高度角 ( 度 ) PING 环半径 (km) 飞机到卫星的高度角 ( 度 ) PING 环半径 (km) 18:29 54.54 3702 53.53 3484 19:40 56.35 3536 55.8 3263 20:40 55.69 3597 54.98 3343 21:40 53.28 3815 52.01 3634 22:40 49.58 4138 47.54 4073 00:11 42.52 4703 39.33 4893 Duncan Steel 计算得到的飞机到卫星的高度角变化于55.8度到39.33度之间,PING 环半径变化于3263km到4893km之间;本文计算的飞机到卫星的高度角变化于56.35度到42.52度之间,PING环半径变化于3536km到4703km之间。相对于Duncan Steel的计算结果,本文计算得到的PING环更紧凑一些。与INMARSAT发布的那张南北走廊图对比(图2),本文计算得到的3月8日00:11分PING环偏向南北走廊图对应PING环的内侧;而Duncan Steel得到的对应PING环偏向外侧。造成这些差异的原因暂时无法判断,因为不知道他们的具体计算方法,反正本文的计算公式推导没有做任何近似或省略处理。 图2 3月8日00:11分PING环对比 紫色PING环为本文计算结果,兰色为Duncan Steel计算结果。 根据表1中本文的计算结果,画出6次信息握手的6个 PING 环如图3。 图3 Inmarsat-3 F1 与MH370的6次握手信息PING环图示 从3月7日18:29、19:40、20:40、21:40、22:40和8日00:11的各次PING环分别用红色、橙色、黄色、绿色、兰色和紫色表示。 将6次PING环与MH370在18:40(UTC)以前的已知航迹对比于图4。可以看到,18:29分的那次PING环与已知航迹对应得很好。 图4 Inmarsat-3 F1 与MH370的6次PING环与已知航迹对比 三、MH370未知航程推测 MH370 从马来西亚军方雷达最后消失的时间是18:40(UTC),此时它位于槟城西北250海里,也正好在18:29分的PING环上。我们以此作为起点来推测它在其后的航程。首先考虑它往南线飞行的可能性。18:40(UTC)首先出现的PING环是在19:40(UTC)(橙线),如果按450节(833公里/小时)的航速飞行,它要在1小时后与19:40(UTC)PING环相交,则必然穿越印尼的苏门答腊。如果要绕开印尼军方雷达的视线,则要走图5中的黄线,至少要达到900公里/小时的航速才能在在1小时后与19:40(UTC)PING环相交。如果减速慢飞在苏门答腊的北边与19:40(UTC)PING(橙线)环相交,则在19:40(UTC)以后的下1小时后无法与20:40的PING环(黄线)相交。因此,如果印尼军方雷达真的没有监测到MH370经过其领空,则它不可能望南线飞。 图5 往南线飞行的可能性分析图示 如果它真的往南线飞了,那么飞行的航线就应该如图6的红线所示。如果航速为450节,则不太可能飞到发现黑匣子信号的位置。前次博文中认为发现黑匣子信号位置靠谱是因为受到华盛顿邮报发布的那张PING RING图的误导。后来Duncan Steel指出了华盛顿邮报和CNN在PING RING图上的错误。 图6 推测南线航迹分析图示 既然往南线飞行的可能性不大,那我们就来看看它往北线飞行的可能性有多大。从图7可以看出,如果MH370按450节的航速从18:40(UTC)开始往北线飞行,在头两个小时可以顺利避开雷达的监视而先后在19:40(UTC)和20:40(UTC)与对应的PING环相交。20:40(UTC)以后,MH370应该进入到孟加拉国家贾木纳河的河口地区上空。然后在贾木纳河以西与印孟边境之间往西北飞行。孟加拉国的航空监测网络肯定不如印度密集,即使监测到有一架民航飞机飞过也不会有什么过分的反应。飞越孟加拉国后会短暂地飞越印度领空,并很快进入尼泊尔领空,此地不是军事敏感区,此时又是在凌晨,对领空的监测肯定不会很严。至于尼泊尔则不会太耽心周边国家的军事威胁,有民用飞机飞越其领空是司空见惯的事情了。 图7 往北线飞行的可能性分析图示 按450节的航速和PING环的约束画出的北线航行轨迹如图8。MH370进入尼泊尔后应该是从珠穆朗玛峰东侧跨越喜马拉雅山脉进入了中国西藏境内的领空。中国的雷达对尼泊尔方向的监视肯定比对印度方向的监视要松一些,在凌晨5-6时更加不会那么全神贯注。21:40(UTC),MH370与Inmarsat-3F1的那次信息握手应该是发生在中国的西藏与尼泊尔交界附近的珠穆朗玛峰北侧。进入中国领空后,应该是往西北沿着高原无人区往西北方向飞行,在西藏与新疆交界处附近实现了在中国境内与Inmarsat-3 F1的第二次信息握手。进入新疆后,沿着塔里木盆地西侧与帕米尔高原东部一直往西北飞,直至飞越南天山进入了吉尔吉斯斯坦。再往前飞就到达了我曾发现疑似坠机线索的塔拉斯州BESHTASH山谷(见 关于马来西亚航空公司失联航班 MH370 下落的重要线索 )。 图8 推测南线航迹分析图示 四、小结 对Inmarsat-3 F1与 MH370握手信息时滞数据的精确推算表明,MH370只可能走图6和图8中的南、北两条航线,但是南向航线必须穿越印尼领空,无法避开印尼军方雷达的监视。北向航线要经过孟加拉国、印度、尼泊尔、中国和吉尔吉斯5个国家的领空,但是,沿线经过的都是军事不敏感地带,不一定有雷达覆盖。最关键的是,按450节(835公里/小时)的航速计算得出的航线直接通往吉尔吉斯的BESHTASH山谷,而那里有明确的坠机线索。各国搜救力量在印度洋投入那么多的人力、物力,居然一无所获,为什么不投入少量的力量关注一下吉尔吉斯的BESHTASH山谷呢?各国的高分辨率卫星,请调整一下你们的视角,把镜头对准吉尔吉斯的BESHTASH山谷看看吧!
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Even PBS can make a mistake (rated R50)
zuojun 2013-2-11 08:23
Rating R50 for this video is invented by me, which means do not watch this program unless you are at least 50 years old. What can you learn from watching this video? HOW to lie without showing any guilty emotion. Also I learned that Ping FU’s major in college was Chinese, not English. Thank goodness. http://video.pbs.org/video/2330983908
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[转载] Clarifying the Facts in Bend, Not Break
zuojun 2013-2-11 07:57
By Ping FU (author of "Bend, not break") http://www.huffingtonpost.com/ping-fu/clarifying-the-facts-in-bend-not-break_b_2603405.html ps. The trouble is you can try to clarify “facts,” but you can never "explain" the lies! pps. I have a rule, that is, do not argue with anyone over 50 ( ye ars old). Why? Because they may not r eme mber facts any more.
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