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[医]多倍半倍半倍半倍半倍半倍半倍半倍半倍半倍

计算由卫星在圆形轨道上的运动引起的地面站的多普勒频移。

库::`[医]工程师`

语法

函数调用

  • shift=dopplerShiftCircularOrbit(el,hs,hg,freq) -计算由卫星在给定仰角的圆形轨道上运动引起的地面站的多普勒频移（以Hz为单位） [参数:el]，卫星的高度 [参数:hs]，地面站的高度 [参数：hg] 和卫星载波频率 [参数：freq].

    有关详细信息，请参阅[多普勒频移计算]。

    功能 dopplerShiftCircularOrbit 假设:

    *地球的球形，地面站的不动性和地球没有旋转; *卫星与地面站之间的持续通信; *北极地面站的位置（正轴 ）和卫星从位置初始角度开始运动的开始 [参数:el] 在平面的第二象限 *卫星顺时针在圆形轨道上的运动。

争论

输入参数

# 埃尔 — 卫星定位角度

+ 标量,标量 | 向量资料

Details

卫星的位置角以度为单位,设置为一个真正的标量或矢量. 该函数将位置的每个角落视为对应于单独的卫星。 座椅角度的标称范围是从 0 以前 90 度。 但是，此功能支持任何角度值，允许您将卫星定位在轨道的任何位置。

例如，下图显示了输入参数的情况 埃尔 值设置 [45 135 225]. 在这种情况下，该函数假定存在三个独立的卫星。:

*卫星1具有位置角 ; *带座椅角度的卫星2 ; *带座椅角度的卫星3 .

doppler shift circular orbit 1 cn

数据类型

漂浮64</无翻译>

# *hs*是 卫星的高度

+ 标量,标量

Details

卫星的高度以米为单位，设置为正标量。

数据类型

漂浮64</无翻译>

# hg — 地面站高度

+ 标量,标量

Details

以米为单位的地面站的高度，设置为非负标量。 意义 汞,汞 必须小于该值 [参数:hs].

数据类型

漂浮64</无翻译>

# freq — 卫星载波频率

+ 标量,标量

Details

以Hz为单位的卫星载波频率，设置为非负标量。

数据类型

漂浮64</无翻译>

# 时间 — 时间

+ 标量,标量 | 向量资料

Details

用于计算圆形轨道卫星与地面站之间距离的时间（以秒为单位），指定为实标量或矢量。

负值 时间 对应于卫星逆时针方向的运动。

指定参数时 时间，函数使用输入数据 [参数:el], [参数:hs] 和 [参数：hg] 作为初始值 0 几秒钟。

数据类型

漂浮64</无翻译>

输出参数

# 班次 — 多普勒频移

+ 标量,标量 | 向量资料 | 矩阵

Details

由卫星在圆形轨道上的运动引起的地面站上以Hz为单位的多普勒频移，作为标量、矢量或矩阵返回。

当你设置参数 [参数:el] 作为长度向量 努梅尔 和论点 [参数：时间] 作为长度向量 N.时间，则输出参数为 轮班 它是大小的矩阵 努梅尔 上 N.时间. 每行 轮班 表示相应仰角的多普勒偏移。

随着卫星经过地面站，多普勒频移不断变化。 随着卫星上升到地平线以上并接近天顶，多普勒频移逐渐减小，变得相等 0 在天顶。 随着卫星远离天顶移动，多普勒频移再次增加，但在负方向，直到多普勒频移达到其最大值。 要说明此行为，请参阅示例一个卫星轨道周期内多普勒频移变化的可视化。

数据类型

漂浮64</无翻译>

例子：

改变位置角的多普勒频移的计算和绘图

Details

让我们计算在圆形轨道上移动的卫星的多普勒频移，然后绘制多普勒频移对位置角度的依赖性。

让我们把卫星的高度设置为 10000 公里，地面站高度 — 120 m和卫星载波频率 — 20 千兆赫。

hs = 10000e3 # m
hg = 120     # m
freq = 20e9  # Hz

让地方的角度从 0 以前 90 度。

el = 0:90    # deg

让我们计算不同角度的多普勒频移。

import EngeeSatellites.Functions: dopplerShiftCircularOrbit

shift = dopplerShiftCircularOrbit(el, hs, hg, freq)

让我们绘制多普勒频移对座椅角度的依赖性。

plot(el, shift, marker = :x,
     title = "Doppler Shift vs Elevation Angle",
     xlabel = "Elevation Angle (degrees)",
     ylabel = "Doppler Shift (Hz)")

dopplersco 1

一个卫星轨道周期内多普勒频移变化的可视化

Details

我们可视化卫星一个轨道周期内多普勒频移的变化。

让我们把卫星的高度设置为 1500 公里，起始角度的地方 — 45 度和卫星载波频率 — 5 千兆赫。 假设地面站的高度为 0 m.

hs = 1500e3   # m
el = 45       # deg
freq = 5e9    # Hz
hg = 0        # m

对于给定的卫星高度 1500 公里轨道周期为 6949.518 几秒钟。 要复盖一个轨道周期，请将最大时间间隔设置为 6950 几秒钟。

time = 0:6950 # s

计算指定时间间隔的多普勒频移。

import EngeeSatellites.Functions: dopplerShiftCircularOrbit

shift = dopplerShiftCircularOrbit.(el, hs, hg, freq, time)

让我们绘制多普勒频移对时间的依赖性。

plot(time, shift,
     title = "Doppler Shift vs Time",
     xlabel = "Time (seconds)",
     ylabel = "Doppler Shift (Hz)")

dopplersco 2

此外

多普勒效应的计算

Details

该图显示了一颗卫星在顺时针圆形轨道上运动，其位置角为 相对于地球上的地面站。 地面站位于北极（正轴 ). 卫星的旋转角度，从地球中心测量，是 .

doppler shift circular orbit 2 cn

考虑到图中的卫星在平面内移动 ，卫星位置向量 [X;Y;Z] 它的定义如下:

哪里

  • m是地球的半径;

  • -地面站的高度;

  • -卫星高度;

  • m3kg-1s-2是引力常数（牛顿引力常数）;

  • 千克是地球的质量。

使用卫星的位置矢量，速度矢量确定如下:

由于该函数假定地面站是静止的，因此它具有以下位置和速度矢量:

*地面站的位置: ; *地面站的速度: .

利用源的位置推导出由卫星在圆形轨道上运动引起的地面站多普勒频移的公式 ，源的速度 ，目标位置 和目标的速度 ，应用以下方程:

  1. 从源到目标的单位向量为

    哪里 表示欧几里德范数。

  2. 源在单个方向上的速度为

    如果之间的角度 和 它的范围从 0 以前 90 度，则 肯定的。 正数值 指示源正在向目标移动。 负值 指示源正在远离目标。

  3. 源和目标在从源到目标的方向上的相对速度为

  4. 在目标中观察到的多普勒频率为

    哪里 -以m/s为单位的光速。

  5. 目标中的多普勒频移为