Этот пример демонстрирует, как настроить ссылку спутниковой связи мультитранзитного участка между двумя наземными станциями. Первая наземная станция расположена в MathWorks India, и вторая наземная станция расположена в MathWorks Australia. Ссылка направлена через два спутника (MathWorks Sat 1 и MathWorks Sat 2). Каждый спутник действует как регенеративные повторители. Регенеративный повторитель получает входящий сигнал, и затем демодулирует, повторно модулирует, усиливает и ретранслирует полученный сигнал. Времена в течение дня, в течение которого MathWorks India может отправить данные MathWorks Australia, определяются.
Используйте satelliteScenario создать спутниковый сценарий. Используйте datetime задавать время начала и время остановки сценария. Установите шаг расчета на 60 секунд.
startTime = datetime(2020,8,19,20,55,0); % 19 August 2020 8:55 PM UTC stopTime = startTime + days(1); % 20 August 2020 8:55 PM UTC sampleTime = 60; % seconds sc = satelliteScenario(startTime,stopTime,sampleTime);
Используйте satelliteScenarioViewer запустить Спутниковое Средство просмотра Сценария.
satelliteScenarioViewer(sc);
Используйте satellite добавить спутники MathWorks Sat 1 и MathWorks Sat 2 в сценарий путем указывания их Кеплеровских орбитальных элементов, соответствующих времени начала сценария.
semiMajorAxis = 10000000; % meters eccentricity = 0; inclination = 0; % degrees rightAscensionOfAscendingNode = 0; % degrees argumentOfPeriapsis = 0; % degrees trueAnomaly = 0; % degrees mwSat1 = satellite(sc, ... semiMajorAxis, ... eccentricity, ... inclination, ... rightAscensionOfAscendingNode, ... argumentOfPeriapsis, ... trueAnomaly, ... "Name","MathWorks Sat 1", ... "OrbitPropagator","two-body-keplerian");
semiMajorAxis = 10000000; % meters eccentricity = 0; inclination = 30; % degrees rightAscensionOfAscendingNode = 120; % degrees argumentOfPeriapsis = 0; % degrees trueAnomaly = 300; % degrees mwSat2 = satellite(sc, ... semiMajorAxis, ... eccentricity, ... inclination, ... rightAscensionOfAscendingNode, ... argumentOfPeriapsis, ... trueAnomaly, ... "Name","MathWorks Sat 2", ... "OrbitPropagator","two-body-keplerian");
Используйте gimbal добавить карданов подвес в спутники. Каждый спутник состоит из двух карданова подвеса на противоположных сторонах спутника. Один карданов подвес содержит антенну приемника, и другой карданов подвес содержит антенну передатчика. Монтирующееся местоположение задано в декартовых координатах в системе координат тела спутника, который задан , где , и крен, тангаж и оси рыскания соответственно, спутника. Монтирующееся местоположение карданова подвеса, который содержит приемник, метры и тот из карданова подвеса, который содержит передатчик, метры, как проиллюстрировано в схеме ниже.
gimbalMWSat1Tx = gimbal(mwSat1, ... "MountingLocation",[0;1;2]); % meters gimbalMWSat2Tx = gimbal(mwSat2, ... "MountingLocation",[0;1;2]); % meters gimbalMWSat1Rx = gimbal(mwSat1, ... "MountingLocation",[0;-1;2]); % meters gimbalMWSat2Rx = gimbal(mwSat2, ... "MountingLocation",[0;-1;2]); % meters
Каждый спутник состоит из приемника и передатчика, составляя регенеративный повторитель. Используйте receiver добавить приемник в карданов подвес gimbalMWSat1Rx и gimbalMWSat2Rx. Монтирующееся местоположение приемной антенны относительно карданова подвеса метры, как проиллюстрировано в схеме выше. Усиление приемника к шумовому температурному отношению является 3dB/K, и необходимый Eb/No составляет 4 дБ.
mwSat1Rx = receiver(gimbalMWSat1Rx, ... "MountingLocation",[0;0;1], ... % meters "GainToNoiseTemperatureRatio",3, ... % decibels/Kelvin "RequiredEbNo",4); % decibels mwSat2Rx = receiver(gimbalMWSat2Rx, ... "MountingLocation",[0;0;1], ... % meters "GainToNoiseTemperatureRatio",3, ... % decibels/Kelvin "RequiredEbNo",4); % decibels
Используйте gaussianAntenna установить диаметр тарелки антенн приемника на спутниках к 0,5 м. Гауссова антенна имеет диаграмму направленности, которая достигает максимума в ее опорном направлении и затуханиях, радиальных симметрично на основе Распределения Гаусса при отодвигании от опорного направления, как показано в схеме ниже. Пиковое усиление является функцией диаметра тарелки и апертурного КПД.
gaussianAntenna(mwSat1Rx, ... "DishDiameter",0.5); % meters gaussianAntenna(mwSat2Rx, ... "DishDiameter",0.5); % meters
Используйте transmitter добавить передатчик в карданов подвес gimbalMWSat1Tx и gimbalMWSat2Tx. Монтирующееся местоположение передающей антенны относительно карданова подвеса метры, где задайте систему координат тела карданова подвеса. Опорное направление антенны выравнивается с . Оба спутника передают со степенью 15 dBW. Передатчик встроенный MathWorks Sat 1 используется в перекрестной ссылке для отправки данных к MathWorks Sat 2 на частоте 30 ГГц. Передатчик встроенный MathWorks Sat 2 используется в нисходящем канале к MathWorks Australia на частоте 27 ГГц.
mwSat1Tx = transmitter(gimbalMWSat1Tx, ... "MountingLocation",[0;0;1], ... % meters "Frequency",30e9, ... % hertz "Power",15); % decibel watts mwSat2Tx = transmitter(gimbalMWSat2Tx, ... "MountingLocation",[0;0;1], ... % meters "Frequency",27e9, ... % hertz "Power",15); % decibel watts
Как приемник, передатчик также использует Гауссову антенну. Установите диаметр тарелки антенн передатчика спутников к 0,5 м.
gaussianAntenna(mwSat1Tx, ... "DishDiameter",0.5); % meters gaussianAntenna(mwSat2Tx, ... "DishDiameter",0.5); % meters
Используйте groundStation добавить наземные станции в MathWorks India и MathWorks Australia.
latitude = 12.9436963; % degrees longitude = 77.6906568; % degrees mwIndia = groundStation(sc, ... latitude, ... longitude, ... "Name","MathWorks India");
latitude = -33.7974039; % degrees longitude = 151.1768208; % degrees mwAustralia = groundStation(sc, ... latitude, ... longitude, ... "Name","MathWorks Australia");
Используйте gimbal добавить карданов подвес в MathWorks India и MathWorks Australia. Карданов подвес в MathWorks India содержит передатчик, и карданов подвес в MathWorks Australia содержит приемник. Карданов подвес расположен на 5 метров выше их соответствующих наземных станций, как проиллюстрировано в схеме ниже. Следовательно, их местоположения монтирования метры, где задайте связанную ось наземных станций. , и всегда указывайте Север, Восток и вниз соответственно. Поэтому компонент карданова подвеса составляет-5 метров так, чтобы они были размещены над землей станция а не ниже. Кроме того, по умолчанию, монтирующиеся углы карданова подвеса таковы что их оси тела выравниваются с родительским элементом (в этом случае, наземная станция) оси тела . В результате, когда карданов подвес не управляется, их ось указывает прямо вниз, и так делает антенну, присоединенную к нему с помощью углов монтирования значения по умолчанию также. Поэтому необходимо установить монтирующийся угол тангажа на 180 градусов, так, чтобы точки прямо, когда карданов подвес не управляется.
gimbalMWIndia = gimbal(mwIndia, ... "MountingAngles",[0;180;0], ... % degrees "MountingLocation",[0;0;-5]); % meters gimbalMWAustralia = gimbal(mwAustralia, ... "MountingAngles",[0;180;0], ... % degrees "MountingLocation",[0;0;-5]); % meters
Используйте transmitter добавить передатчик в карданов подвес в MathWorks India. Восходящий передатчик отправляет данные MathWorks Sat 1 на частоте 30 ГГц и степени 30 dBW. Антенна передатчика смонтирована в метры относительно карданова подвеса.
mwIndiaTx = transmitter(gimbalMWIndia, ... "Name","MathWorks India Transmitter", ... "MountingLocation",[0;0;1], ... % meters "Frequency",30e9, ... % hertz "Power",30); % decibel watts
Используйте gaussianAntenna установить диаметр тарелки антенны передатчика к 2 м.
gaussianAntenna(mwIndiaTx, ... "DishDiameter",2); % meters
Используйте receiver добавить приемник в карданов подвес в наземной станции MathWorks Australia, чтобы получить нисходящие данные MathWorks Sat 2. Усиление приемника к шумовому температурному отношению является 3 dB/K, и необходимый Eb/No составляет 1 дБ. Монтирующееся местоположение антенны приемника метры относительно карданова подвеса.
mwAustraliaRx = receiver(gimbalMWAustralia, ... "Name","MathWorks Australia Receiver", ... "MountingLocation",[0;0;1], ... % meters "GainToNoiseTemperatureRatio",3, ... % decibels/Kelvin "RequiredEbNo",1); % decibels
Используйте gaussianAntenna установить диаметр тарелки антенны приемника к 2 м.
gaussianAntenna(mwAustraliaRx, ... "DishDiameter",2); % meters
По качеству лучшей ссылки антенны должны постоянно указывать на свои соответствующие цели. Карданов подвес может управляться независимый от их родительских элементов (спутник или наземная станция), и сконфигурировал, чтобы отследить другие спутники и наземные станции. Используйте pointAt поставить цель отслеживания для карданова подвеса так, чтобы:
Антенна передатчика в MathWorks India указывает на MathWorks Sat 1
Антенна приемника на борту MathWorks Sat 1 указывает на MathWorks India
Антенна передатчика на борту MathWorks Sat 1 указывает на MathWorks Sat 2
Антенна приемника на борту MathWorks Sat 2 указывает на MathWorks Sat 1
Антенна передатчика на борту MathWorks Sat 2 указывает на MathWorks Australia
Антенна приемника в MathWorks Australia указывает на MathWorks Sat 2
pointAt(gimbalMWIndia,mwSat1); pointAt(gimbalMWSat1Rx,mwIndia); pointAt(gimbalMWSat1Tx,mwSat2); pointAt(gimbalMWSat2Rx,mwSat1); pointAt(gimbalMWSat2Tx,mwAustralia); pointAt(gimbalMWAustralia,mwSat2);
Когда цель для карданова подвеса поставлена, ось отследит цель. Поскольку антенна включена и его опорное направление выравнивается с , антенна также отследит желаемую цель.
Используйте link добавить анализ ссылки в передатчик в MathWorks India. Ссылка имеет регенеративный тип повторителя, который происходит в mwIndiaTx и концы в mwAustraliaRx, и направлен через mwSat1Rx, mwSat1Tx, mwSat2Rx и mwSat2Tx.
lnk = link(mwIndiaTx,mwSat1Rx,mwSat1Tx,mwSat2Rx,mwSat2Tx,mwAustraliaRx);
Спутниковое Средство просмотра Сценария автоматически обновляется, чтобы отобразить целый сценарий. Используйте средство просмотра в качестве визуального подтверждения, что сценарий был настроен правильно. Зеленые линии представляют ссылку и подтверждают, что ссылка закрывается.
Используйте linkIntervals метод, чтобы определить времена, когда ссылка закрывается. linkIntervals метод выводит таблицу запуска и времена остановки закрытий ссылки, которые представляют интервалы, во время которых MathWorks India может отправить данные MathWorks Australia. Источник и цель является первыми и последними узлами в ссылке. Если один из Источника или Цели находится на спутнике, StartOrbit и EndOrbit обеспечивают количество орбиты источника или предназначаются для спутника, что они присоединяются непосредственно или через карданов подвес, запускающийся со времени начала сценария. Если и Источник и цель присоединен к спутнику, StartOrbit и EndOrbit обеспечивают количество орбиты спутника, к которому присоединяется Источник. И начиная с Источника и цели присоединены к наземным станциям, StartOrbit и EndOrbit является NaN.
linkIntervals(lnk)
ans=6×8 table
Source Target IntervalNumber StartTime EndTime Duration StartOrbit EndOrbit
_____________________________ ______________________________ ______________ ____________________ ____________________ ________ __________ ________
"MathWorks India Transmitter" "MathWorks Australia Receiver" 1 19-Aug-2020 20:55:00 19-Aug-2020 21:20:00 1500 NaN NaN
"MathWorks India Transmitter" "MathWorks Australia Receiver" 2 19-Aug-2020 23:38:00 20-Aug-2020 00:21:00 2580 NaN NaN
"MathWorks India Transmitter" "MathWorks Australia Receiver" 3 20-Aug-2020 09:34:00 20-Aug-2020 09:50:00 960 NaN NaN
"MathWorks India Transmitter" "MathWorks Australia Receiver" 4 20-Aug-2020 12:26:00 20-Aug-2020 12:58:00 1920 NaN NaN
"MathWorks India Transmitter" "MathWorks Australia Receiver" 5 20-Aug-2020 15:25:00 20-Aug-2020 16:05:00 2400 NaN NaN
"MathWorks India Transmitter" "MathWorks Australia Receiver" 6 20-Aug-2020 18:28:00 20-Aug-2020 19:13:00 2700 NaN NaN
Используйте play визуализировать симуляцию сценария с ее времени начала ко времени остановки. Зеленые линии исчезают каждый раз, когда ссылка не может быть закрыта.
play(sc);
Поле ссылки в приемнике является различием между энергией на бит к шумовой степени спектральное отношение плотности (Eb/No) в приемнике и его RequiredEbNo. Для успешного закрытия ссылки поле ссылки должно быть положительным во всех узлах приемника. Выше поле ссылки, лучше качество ссылки. Вычислить поле ссылки в итоговом узле, то есть, MathWorks Australia Receiver, ebno использования получить историю Eb/No в MathWorks Australia Receiver и вычесть его RequiredEbNo от этого количества, чтобы получить поле ссылки. Кроме того, используйте plot построить вычислить поле ссылки.
[e, time] = ebno(lnk); margin = e - mwAustraliaRx.RequiredEbNo; plot(time,margin,"LineWidth",2); xlabel("Time"); ylabel("Link Margin (dB)"); grid on;
Разрывы в графике подразумевают, что связь была разорвана прежде, чем достигнуть итогового узла в ссылке, или угол обзора между итоговым узлом и узлом перед ним, то есть, MathWorks Sat 2, был поврежден. Во все другие времена поле ссылки положительно. Это подразумевает, что степень MathWorks Sat 2 Transmitter и чувствительность MathWorks Australia Receiver всегда достаточны. Это также подразумевает, что поле положительно во всех других транзитных участках ссылки.
Увеличьте RequiredEbNo из приемника в MathWorks Australia от 1 дБ до 10 дБ и повторно вычисляют интервалы ссылки. Увеличение RequiredEbNo по существу уменьшает чувствительность MathWorks Australia Receiver. Это негативно влияет на результирующие времена закрытия ссылки и поле ссылки. Количество закрытых отбрасываний интервалов ссылки от шесть до пять, и длительность закрытых интервалов ссылки короче. Сравнение поля ссылки с путем перевычисления и графического вывода поля ссылки. С необходимым набором EbNo к 10 дБ закрытие ссылки иногда ограничивается полем ссылки, когда существует угол обзора между смежными узлами.
mwAustraliaRx.RequiredEbNo = 10; % decibels
linkIntervals(lnk)ans=5×8 table
Source Target IntervalNumber StartTime EndTime Duration StartOrbit EndOrbit
_____________________________ ______________________________ ______________ ____________________ ____________________ ________ __________ ________
"MathWorks India Transmitter" "MathWorks Australia Receiver" 1 19-Aug-2020 20:55:00 19-Aug-2020 21:18:00 1380 NaN NaN
"MathWorks India Transmitter" "MathWorks Australia Receiver" 2 19-Aug-2020 23:43:00 20-Aug-2020 00:15:00 1920 NaN NaN
"MathWorks India Transmitter" "MathWorks Australia Receiver" 3 20-Aug-2020 12:30:00 20-Aug-2020 12:58:00 1680 NaN NaN
"MathWorks India Transmitter" "MathWorks Australia Receiver" 4 20-Aug-2020 15:29:00 20-Aug-2020 16:05:00 2160 NaN NaN
"MathWorks India Transmitter" "MathWorks Australia Receiver" 5 20-Aug-2020 18:32:00 20-Aug-2020 19:13:00 2460 NaN NaN
Кроме того, повторно вычислите и постройте новое поле ссылки и сравните его с предыдущим графиком. Поле ссылки уменьшало в целом, подразумевая, что качество ссылки понизилось в результате сокращения чувствительности приемника. В определенных экземплярах поле ссылки отрицательно, показывая, что существуют времена, когда ссылка действительно становится поврежденной в MathWorks Australia Receiver, даже если это имеет угол обзора к MathWorks Sat 2.
[e, newTime] = ebno(lnk); newMargin = e - mwAustraliaRx.RequiredEbNo; plot(newTime,newMargin,"r",time,margin,"b","LineWidth",2); xlabel("Time"); ylabel("Link Margin (dB)"); legend("New link margin","Old link margin","Location","north"); grid on;
Этот пример продемонстрировал, как настроить мультитранзитный участок регенеративная ссылка типа повторителя и как определить времена, когда ссылка закрывается. Времена закрытия ссылки под влиянием поля ссылки в каждом приемнике в ссылке. Поле ссылки является различием между энергией на бит к шумовой степени спектральное отношение плотности (Eb/No) в приемнике и необходимым Eb/No. Eb/No в приемнике является функцией:
Орбита и указывающий режим спутников, содержащих передатчики и приемники
Положение наземных станций, содержащих передатчики и приемники
Положение, ориентация и указывающий режим карданова подвеса, содержащего передатчики и приемники
Положение и ориентация передатчиков и приемников относительно их родительских элементов
Технические требования передатчиков - степень, частота, битрейт и системная потеря
Технические требования приемников - получают к шумовому температурному отношению, требуемому Eb/No и системной потере
Технические требования антенн передатчика и приемника, таких как диаметр тарелки и апертурный КПД для Гауссовой антенны
Измените вышеупомянутые параметры и наблюдайте, что их удар на ссылку выполняет различные типы какой - если исследования.
access | conicalSensor | groundStation | receiver | satellite | satelliteScenario | satelliteScenarioViewer | transmitter