range2height

Преобразуйте распространенную область значений, чтобы предназначаться для высоты

свернуть все на странице

Синтаксис

tgtht = range2height(r,anht,el)
tgtht = range2height(r,anht,el,Name=Value)

Описание

пример

tgtht = range2height(r,anht,el) возвращает целевую высоту tgtht в зависимости от распространенной области значений r, высота датчика anht, и локальный угол возвышения el принятие Кривой Наземной Модели с 4/3 эффективным Наземным радиусом.

пример

tgtht = range2height(r,anht,el,Name=Value) задает дополнительные входные параметры с помощью аргументов name-value. Например, можно задать плоскую модель Earth, кривую модель Earth с данным радиусом или Экспоненциальную Ссылочную Модель Атмосферы CRPL с пользовательскими значениями.

Примеры

свернуть все

Скрипт Open Live Script

Определите целевую высоту в метрах, учитывая область значений 300 км, высоту датчика 10 метров и угол возвышения 0,5 градусов. Примите кривую Землю с эффективным радиусом, равным 4/3 временам фактический радиус Земли.

R = 300e3;
anht = 10;
el = 0.5;

range2height(R,anht,el)
ans = 7.9325e+03
Скрипт Open Live Script

Вычислите целевые высоты в метрах с помощью различных моделей Earth и сравните значения, которые вы получаете. Примите область значений 200 км и высоту антенны 100 метров. Используйте область значений углов возвышения от 0 до 5 градусов.

R = 200e3;
anht = 100;
el = (0:0.1:5)';

Вычислите целевую высоту для данных параметров, принимающих плоскую Землю.

tgthtFlat = range2height(R,anht,el,Method="Flat");

Вычислите целевую высоту для данных параметров, принимающих распространение свободного пространства с кривой Землей.

r0 = physconst("EarthRadius");
tgthtFS = range2height(R,anht,el,Method="Curved", ...
    EffectiveEarthRadius=r0);

Вычислите целевую высоту для данных параметров, принимающих 4/3 эффективный Наземный радиус.

tgthtEffRad = range2height(R,anht,el);

Вычислите целевую высоту для данных параграниц, принимающих атмосферную модель CRPL. 

tgthtCRPL = range2height(R,anht,el,Method="CRPL");

Постройте график результатов.

plot(el,[tgthtFlat(:) tgthtFS(:) tgthtEffRad(:)], ...
    el,tgthtCRPL,'--',LineWidth=1.5)
grid on

xlabel("Elevation Angle (degrees)")
ylabel("Target Height (m)")
legend(["Flat" "Free Space" "4/3 Earth" "CRPL"],Location="best")
title("Target Height Estimation")

Figure contains an axes object. The axes object with title Target Height Estimation contains 4 objects of type line. These objects represent Flat, Free Space, 4/3 Earth, CRPL.

Входные параметры

свернуть все

Распространенная область значений между целью и датчиком в метрах в виде скаляра с действительным знаком или вектора. Если r вектор, он должен иметь тот же размер как другие векторные входные параметры range2height.

Типы данных: double

Высота датчика в метрах в виде неотрицательного скаляра с действительным знаком или вектора. Если anht вектор, он должен иметь тот же размер как другие векторные входные параметры range2height. На высоты ссылаются к земле.

Типы данных: double

Локальный угол возвышения в градусах в виде скаляра с действительным знаком или вектора. Локальный угол возвышения является начальным углом возвышения луча, оставляя датчик. Если el вектор, он должен иметь тот же размер как другие векторные входные параметры range2height.

Типы данных: double

Аргументы name-value

Задайте дополнительные пары аргументов как Name1=Value1,...,NameN=ValueN, где Name имя аргумента и Value соответствующее значение. Аргументы name-value должны появиться после других аргументов, но порядок пар не имеет значения.

Пример: Method="CRPL",SurfaceRefractivity=300,RefractionExponent=0.15,MaxNumIterations=8,Tolerance=1e-7

Наземная модель используется для расчета в виде "Curved", "Flat", или "CPRL".

  • "Curved" — Принимает Кривую Наземную Модель с 4/3 эффективным Наземным радиусом, который является приближением, используемым для моделирования эффектов преломления в тропосфере. Чтобы задать другое значение для эффективного Наземного радиуса, используйте EffectiveEarthRadius аргумент значения имени.

  • "Flat" — Принимает Плоскую Наземную Модель. В этом случае эффективный Наземный радиус бесконечен.

  • "CRPL" — Принимает кривую модель Earth с атмосферой, заданной Экспоненциальной Ссылочной Моделью Атмосферы CRPL с явлением преломления 313 N-модулей и экспонентой преломления 0,143859 км–1. Чтобы задать другие значения для явления преломления и экспоненты преломления, используйте SurfaceRefractivity и RefractionExponent назовите аргументы значения. Этот метод требует el быть положительным. Для получения дополнительной информации см. Геометрию Модели CRPL.

Типы данных: char | string

Эффективный Наземный радиус в метрах в виде положительной скалярной величины. Если этот аргумент не задан, range2height вычисляет эффективный Наземный радиус с помощью градиента явления преломления –39 × 10–9 N-units/meter, который приводит к приблизительно 4/3 действительного Наземного радиуса. Этот аргумент применяется только если Method задан как "Curved".

Типы данных: double

Поверхностное явление преломления в N-модулях в виде неотрицательного скаляра с действительным знаком. Поверхностное явление преломления является параметром Экспоненциальной Ссылочной Модели Атмосферы CRPL, используемой range2height. Этот аргумент применяется только если Method задан как "CRPL".

Типы данных: double

Экспонента преломления в виде неотрицательного скаляра с действительным знаком. Экспонента преломления является параметром Экспоненциальной Ссылочной Модели Атмосферы CRPL, используемой range2height. Этот аргумент применяется только если Method задан как "CRPL".

Типы данных: double

Максимальное количество итераций для метода CRPL в виде неотрицательного скалярного целого числа. Этот вход действует как гарантия, чтобы вытеснить долгие итеративные вычисления. Этот аргумент применяется только если Method задан как "CRPL".

Если MaxNumIterations установлен в 0, range2height выполняет более быстрое, но менее точное неитеративное вычисление CRPL. Неитеративное вычисление имеет максимальную ошибку высоты 0,056388 м (0,185 футов) на целевой высоте 30 480 м (100 000 футов) и угле возвышения 0. Ошибка высоты для неитеративного метода уменьшается с уменьшающейся целевой высотой и увеличивающий угол возвышения.

Типы данных: double

Числовой допуск к методу CRPL в виде положительного действительного скаляра. Итеративный процесс завершает работу, когда числовой допуск достигается. Этот аргумент применяется только если Method задан как "CRPL" и MaxNumIterations больше 0.

Типы данных: double

Выходные аргументы

свернуть все

Целевая высота в метрах, возвращенных как неотрицательный скалярный или вектор-строка с действительным знаком. Если tgtht вектор, он имеет тот же размер как векторные входные параметры range2height. На высоту ссылаются к земле.

Больше о

свернуть все

Плоская наземная модель

Плоская модель Earth принимает, что Земля имеет бесконечный радиус и что индекс преломления воздуха универсален в атмосфере. Плоская модель Earth применима по коротким расстояниям и используется в приложениях как коммуникации, автомобильный радар и радар с синтезированной апертурой (SAR).

Учитывая высоту антенны ha и начальный угол возвышения θ 0, модель связывает целевую высоту hT и наклонная область значений RT

hT=ha+RTsinθ0 ⇔ RT=(hT−ha)cscθ0,

так знание одной из тех величин позволяет вам вычислить другой. Фактическая область значений R равна наклонной области значений. Истинный угол возвышения θT равен начальному углу возвышения.

Чтобы вычислить наземную область значений G, использовать

G=(hT−ha)cotθ0.

Flat Earth model geometry

Кривая наземная модель

То, что индекс преломления воздуха зависит от высоты, может быть обработано приблизительно при помощи радиуса эффективной Земли, больше, чем фактическое значение.

Учитывая радиус эффективной Земли R 0, высота антенны ha и начальный угол возвышения θ 0, модель связывает целевую высоту hT и наклонная область значений RT

(R0+hT)2=(R0+ha)2+RT2+2RT(R0+ha)sinθt,

так знание одной из тех величин позволяет вам вычислить другой. В частности,

hT=(R0+ha)2+RT2+2RT(R0+ha)sinθ0−R0.

Фактическая область значений R равна наклонной области значений. Истинный угол возвышения θT равен начальному углу возвышения.

Чтобы вычислить наземную область значений G, использовать

G=R0ϕ=R0arcsinRTcosθ0R0+hT.

Curved Earth model geometry

Стандартная модель распространения использует радиус эффективной Земли, который является 4/3 временами фактическое значение. Эта модель имеет два основных ограничения:

  1. Модель подразумевает значение для индекса преломления около поверхности Земли, которая допустима только для определенных областей и в определенные времена года. Чтобы смягчить это ограничение, используйте радиус эффективной Земли на основе поверхностного значения явления преломления.

  2. Модель подразумевает значение для градиента индекса преломления, которое нереалистично низко на высотах приблизительно 8 км. Чтобы частично смягчить это ограничение, используйте радиус эффективной Земли на основе высот платформы.

Для получения дополнительной информации смотрите effearthradius.

Экспоненциал CRPL ссылочная модель атмосферы

Атмосферные доказательства преломления самостоятельно как отклонение в электромагнитном луче от прямой линии из-за изменения плотности воздуха в зависимости от высоты. Ссылочная модель атмосферы экспоненциала Центральной радио-лаборатории распространения (CRPL) обрабатывает эффекты преломления путем предположения, что индекс преломления n (h) и явление преломления N затухает экспоненциально с высотой. Модель задает

N=(n(h)−1)×106=Nse−Rexph,

где N s является атмосферным значением явления преломления (в модулях 10–6) в поверхности земли R exp является постоянным затуханием, и h является высотой выше поверхности в километрах. Таким образом

n(h)=1+(Ns ×10−6)e−Rexph.

Значение по умолчанию N s является 313 N-модулями и может быть изменено с помощью SurfaceRefractivity аргумент значения имени в функциях, которые принимают его. Значение по умолчанию R exp составляет 0,143859 км–1 и может быть изменен с помощью RefractionExponent аргумент значения имени в функциях, которые принимают его.

Геометрия модели CRPL

Когда явление преломления воздуха включено в кривую модель Earth, пути к лучу не следуют за прямой линией, но изгибаются вниз. (Этот оператор принимает стандартное атмосферное распространение и неотрицательные углы возвышения.) Истинный угол возвышения$\theta_T$ отличается от начальной буквы$\theta_0$. Фактическая область значений$R$, которая является расстоянием вдоль изогнутого контура$R'$, отличается от наклонной области значений$R_T$.

Учитывая радиус Земли$R_0$, высоту антенны$h_a$, начальный угол возвышения $\theta_0$и зависимый высотой индекс преломления$n(h)$ со значением$n_0$ в$h=0$, модифицированная модель связывает целевую высоту$h_T$ и фактическую область значений$R$

$$ R=\int_0^{h_T-h_a}{n(h)\,dh}\,
 \left({{1-\left(\frac{\textstyle n_0\cos\theta_0}{\textstyle
 n(h)\left(1+\frac{\textstyle h}{\textstyle
 R_0+h_a}\right)}\right)^2}}\right)^{-1/2}.
$$

Когда Method задан как "CRPL", интеграл решен с помощью$n(h)$ из Экспоненциальной Ссылочной Модели Атмосферы CRPL.

Чтобы вычислить наземную область значений$G$, использовать

$$ G=\int_0^{h_T-h_a}\frac{dh}{1+\frac{\textstyle h}{\textstyle
R_0+h_a}}\, \left({{\left(\frac{\textstyle n(h)\left(1+\frac{\textstyle
h}{\textstyle
 R_0+h_a}\right)}{\textstyle
 n_0\cos\theta_0}\right)^2}}-1\right)^{-1/2}.
$$

Ссылки

[1] Бартон, основные уравнения радиолокации Дэвида К. для современного радара. Норвуд, MA: дом Artech, 2013.

[2] Боб, B.R., и Г.Д. Тейер. "Центральный Радио-Экспоненциал Лаборатории Распространения Ссылочная Атмосфера". Журнал Исследования Национального бюро стандартов, Раздел D: Радио-63-е Распространение, № 3 (ноябрь 1959): 315. https://doi.org/10.6028/jres.063D.031.

[3] Блэйк, Ламонт V "Расчет Высоты луча для Непрерывного Нелинейного Атмосферного Профиля Показателя преломления". Радио-Наука 3, № 1 (январь 1968): 85–92. https://doi.org/10.1002/rds19683185.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Приложения

Функции

Темы

Введенный в R2021b

Документация Radar Toolbox

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте