卫星场景关键概念——MATLAB和Simulink MathWorks法国万博1manbetx

卫星场景关键概念

的卫星通信工具箱satelliteScenario对象提供了模型和可视化轨道卫星的能力,计算与地面站、访问和可视化和分析通信链路。这一主题的概述在场景可视化技术术语经常遇到。

坐标系统

大地坐标

一个大地测量系统使用坐标(纬度,朗,h)来表示位置相对于参考椭球体。所有大地坐标在卫星场景中使用世界大地系统,1984年(WGS 84),参考椭球体。坐标原点的WGS 84位于地球的重心。

纬度纬度,起源于赤道。更具体地说,一个点的纬度是这一点的角度正常椭球与赤道平面,其中包含椭球的中心和赤道。一个纬度角范围内(-90°、90°)。积极的纬度对应和负纬度对应于南北。
朗是经度,它起源于本初子午线。更具体地说,一个点的经度是一个平面的角度包含椭球中心和子午线包含这一点与飞机包含椭球中心和本初子午线。积极的经度是以逆时针方向从北极上方的有利位置。通常,经度范围[-180°、180°]或[0°、360°)。
h是大地高,沿着正常的参考球面的测量。

地球地球定点坐标

一个地球地球定点(ECEF)系统使用笛卡尔坐标(X,Y,Z)来表示相对于参考椭球的中心位置。椭球的中心之间的距离和地球的中心取决于参考椭球体。卫星场景使用WGS 84参考椭球体,它有一个中心,伴随着地球的重心。

表示ECEF系统的坐标

积极的X设在相交椭球表面在0°0°经度和纬度,在赤道满足本初子午线。
积极的Y设在相交椭球表面在0°90°经度和纬度。
积极的Z设在相交椭球表面在90°纬度。

的参照系和北东(NED)框架

描述空间中的一个点,你需要一个参照系不旋转的恒星。的地心天球参考系(GCRF)在地球的中心,起源和正交向量我,J,K作为参照系,当您添加卫星对象satelliteScenario对象。最基本的平面IJ飞机,密切与赤道小偏移量随时间的变化由于岁差和章动的地球的旋转轴。当你使用添加卫星卫星轨道参数情况下,中定义的坐标是假定为地心天球参考系。

表示GCRF系统的坐标

当你参考位置,速度,加速度,方向,和角速度,你必须提到这些物理量表示的坐标系统。全球系统,如GCRF和大地系统描述物体的位置使用三联体的坐标。如NED和本地系统方位海拔范围(AER)系统需要两个三胞胎坐标:一个三联体描述原点的位置,和其他三联体描述物体的位置相对于原点。

NED系统使用笛卡尔坐标(xNorth,酵母,zDown)来表示位置相对于当地的起源。当地的起源是被大地坐标(lat0,lon0,h0)。通常,当地的起源NED系统是地球表面上方。

积极的xNorth设在北沿着经度的子午线包含点lon0。
积极的酵母设在点东沿着纬度包含并行lat0。
积极的zDown设在南沿椭球点正常。

NED坐标系统是常用的指定位置相对于一个移动的卫星。在这种情况下,卫星坐标不固定的框架,但重要的是表面的WGS 84椭球对应于卫星的经度和纬度。

横滚、俯仰和偏航

三行运行通过卫星和相交成直角的质心卫星。这些轴是固定的卫星和用于定义卫星的方向对NED框架。这个序列的方向是由旋转定义:

旋转的偏航轴偏航角
旋转的球场轴的螺旋角
旋转的卷轴的横摇角

表示偏航、俯仰和滚角度

偏航、俯仰和滚角有积极的顺时针方向在轴的正方向。除非另有规定,卫星通信工具箱使用yaw-pitch-roll旋转以便在缺省情况下,这些角度。

Azimuth-Elevation-Range (AER)坐标

一个爱尔兰系统采用球坐标(阿兹,海拔高度,范围)来表示位置相对于当地的起源。当地的起源是被大地坐标(lat0,lon0,h0)。方位角、仰角和倾斜范围依赖于本地笛卡尔系统(例如,一个NED系统)在质心与原点为中心的卫星。

阿兹是方位,顺时针方向角(xNorth)(酵母)飞机从积极的一面酵母设在物体的投影到平面上。
海拔高度海拔高度,角度的(xNorth)(酵母)平面对象。
范围倾斜范围,对象之间的欧氏距离和当地的起源。

爱尔兰的坐标表示

轨道要素

轨道要素参数需要惟一地标识一个特定的轨道。定义一个独特的轨道在卫星轨道和卫星的位置至少需要6个参数。三个参数描述轨道平面的样子和卫星的位置椭圆。其他三个参数描述面向飞机在天上的惯性参考系飞机和卫星的位置。这六个参数被称为开普勒的元素或轨道要素。

表示的轨道要素

在这个图中,轨道平面(黄色)相交参考面(灰色)。地球轨道卫星,飞机通常是参考IJGCRF的飞机。

这两个元素定义椭圆的形状和大小:

离心率(e)——描述长椭圆的形状相比,是一个圆。
半长轴(一个)——的总和近拱点和最远点距离除以2。近拱点一点上,轨道物体靠近身体的质心轨道。最远点的点是一个对象是最远的轨道远离身体的重心是轨道。经典的双体轨道的半长轴的中心之间的距离。

这两个元素定义椭圆的轨道平面的方向是嵌入式:

倾向(我)——的垂直倾斜椭圆的参考平面测量升交点。轨道升交点的位置通过向上通过参考面(绿色的角度我在图中)。倾角测量垂直于轨道平面交叉线和参考平面。任何三分椭圆定义了椭圆轨道平面。
从一个赤道轨道,轨道平面可以倾斜。它是倾斜的角度从赤道被称为倾角,我在[0180]。因为地球的中心必须在轨道平面上,这一点在轨道卫星经过赤道途中向北航行通过轨道升交点,和在卫星经过赤道南行途中下来的下行节点。画一条直线通过这两个点在赤道上定义了线的节点。
升交点赤经(Ω)——升交点的水平方向的椭圆轨道(通过向上通过参考平面)的我设在参考系。升交点赤经的旋转(RAAN)之间可以任意数量0°、360°。

剩下的两个元素:

近拱点的参数(ω)——椭圆轨道平面上的方向,从提升节点作为角度测量的近拱点范围[0,360)。
真正的异常(v)——身体沿着椭圆轨道的位置在一个特定的时间。路径上的卫星测量的位置从近拱点逆时针,叫做真正的异常ν,区间[0,360)。

两个线素(框架)文件

的卫星通信工具箱卫星函数接受一个框架文件作为一个可能的输入初始化卫星。框架下载文件,看到了空间跟踪的网站。

一套框架是一种数据格式编码地球轨道的轨道参数列表对象对于一个给定的时间点,时代。轨道元素参数编码为各种格式的文本。最常见的格式是国家航空和宇宙航行局(NASA)或北美航空航天防御司令部(北美防空司令部)框架格式。在这种格式中,每个卫星都有三行:第一行包含卫星的名称,和接下来的两行是标准的框架。

为每个卫星由三行数据,如本例所示。

卫星1 1 25544 u 25544 04236.56031392 .00020137 00000 - 0 16538 - 3 0 9993 25544 0007976 126.2523 325.9359 15.70406856328906 51.6335 344.7760

第一行是一个eleven-character卫星的名字。

行2和3所使用的标准框架设置格式相同,北美防空司令部和美国国家航空航天局。

此表描述第二行中的列。

列	描述	例子
1	行号	`1`
3 - 7	卫星数量	`25544年`
8	Elset分类	`U`
- 17	国际指示器	`98067一个`
19-32	元素集时代(UTC)	`04236.56031392`
34-43	一阶导数的意思是运动对时间	`.00020137`
45-52	二阶导数的意思是运动对时间(小数点假设)	`00000 - 0`
54 - 61	BSTAR阻力项	`16538 - 3`
63年	元素集合类型	`0`
65 - 68	元素数量	`999年`
69年	校验和(模10)	`3`

此表中描述的列行3。

列	描述	例子
1	元素数据的行号	`2`
3 - 7	卫星数量	`25544年`
9到16	倾斜(度)	`51.6335`
年龄在18岁至25岁之间	升交点赤经(度)	`344.7760`
即	偏心(主要小数点假设)	`0007976`
35-42	论点的近地点(度)	`126.2523`
44-51	意思是异常(度)	`325.9359`
53 - 63	每天平均运动(转速)	`15.70406856`
64 - 68	数字革命时代(转速)	`32890年`
69年	校验和(模10)	`6`