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range2height

将传播范围转换为目标高度

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语法

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

描述

例子

tgtht= range2height (r，anht，埃尔）返回目标高度tgtht作为传播范围的函数r，传感器高度anht为局部仰角埃尔假设弯曲地球模型有效地球半径为4/3。

例子

tgtht= range2height (r，anht，埃尔，名称=值）使用名称-值参数指定额外的输入。例如，您可以指定平面地球模型、具有给定半径的弯曲地球模型或指数参考大气模式使用自定义值。

例子

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给定距离为300公里，传感器高度为10米，仰角为0.5度，以米为单位确定目标高度。假设一个弯曲的地球，其有效半径等于地球实际半径的4/3倍。

R = 300e3;Anht = 10;El = 0.5;range2height (R, anht el)
Ans = 7.9325e+03
打开实时脚本

使用不同的地球模型计算目标高度(以米为单位)，并比较所获得的值。假设距离为200公里，天线高度为100米。使用从0到5度的仰角范围。

R = 200e3;Anht = 100;El = (0:0.1:5)';

假设地球是平的，计算给定参数的目标高度。

tgthtFlat = range2height(R,anht,el,Method=“平”）;

计算给定参数的目标高度，假设自由空间传播与弯曲的地球。

R0 = physconst(“EarthRadius”）;tgthtFS = range2height(R,anht,el,Method=“弯曲”，.．.EffectiveEarthRadius = r0);

假设有效地球半径为4/3，计算给定参数的目标高度。

tgthtEffRad = range2height(R,anht,el);

假设CRPL大气模型，计算给定参数的目标高度。

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

画出结果。

plot(el，[tgthtFlat(:) tgthtFS(:) tgthtEffRad(:)]，.．.el tgthtCRPL,“——”,线宽= 1.5)网格在包含(“仰角(度)”) ylabel (“目标高度(米)”)传说([“平”“自由空间”“4/3地球”“CRPL”),位置=“最佳”)标题(“目标高度估算”）

图中包含一个轴对象。标题为Target Height estimate的axes对象包含4个类型为line的对象。这些物体代表平面，自由空间，4/3地球，CRPL。

输入参数

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目标和传感器之间以米为单位的传播距离，指定为实值标量或矢量。如果r是一个向量，它必须与其他向量输入参数的大小相同range2height．

数据类型:双

传感器高度(以米为单位)，指定为非负实值标量或向量。如果anht是一个向量，它必须与其他向量输入参数的大小相同range2height．高度参照地面。

数据类型:双

局部仰角(以度为单位)，指定为实值标量或向量。局部仰角是光线离开传感器的初始仰角。如果埃尔是一个向量，它必须与其他向量输入参数的大小相同range2height．

数据类型:双

名称-值参数

指定可选参数对为Name1 = Value1,…,以=家,在那里的名字参数名称和价值对应的值。名称-值参数必须出现在其他参数之后，但对的顺序无关紧要。

例子:方法=“CRPL SurfaceRefractivity = 300, RefractionExponent = 0.15, MaxNumIterations = 8、宽容= 1 e

用于计算的地球模型，指定为“弯曲”，“平”,或“CPRL”．

数据类型:字符|字符串

有效地球半径，以米为单位，指定为正标量。如果未指定此参数，range2height使用-39 × 10的折射率梯度计算有效地球半径9n个单位/米，这大约是真实地球半径的4/3。这个论点只适用于方法指定为“弯曲”．

数据类型:双

以n个单位表示的表面折射率，指定为非负实值标量。表面折射率是一个参数指数参考大气模式所使用的range2height．这个论点只适用于方法指定为“CRPL”．

数据类型:双

折射指数，指定为非负的实值标量。折射指数是一个参数指数参考大气模式所使用的range2height．这个论点只适用于方法指定为“CRPL”．

数据类型:双

CRPL方法的最大迭代次数，指定为非负标量整数。此输入充当了防止长时间迭代计算的保障。这个论点只适用于方法指定为“CRPL”．

如果MaxNumIterations设置为0，range2height执行更快但不太准确的非迭代CRPL计算。非迭代计算在目标高度为30480米(100,000英尺)和仰角为0时，最大高度误差为0.056388米(0.185英尺)。非迭代方法的高度误差随着目标高度的减小和仰角的增大而减小。

数据类型:双

CRPL方法的数值公差，指定为正实标量。迭代过程在数值公差达到时终止。这个论点只适用于方法指定为“CRPL”而且MaxNumIterations大于0．

数据类型:双

输出参数

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目标高度(以米为单位)，返回为非负实值标量或行向量。如果tgtht是一个向量，它与输入参数的向量大小相同range2height．高度参照地面。

更多关于

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平坦地球模型

平地模型假设地球有无限半径，大气中空气的折射率是均匀的。平面地球模型适用于短距离，用于通信、汽车雷达和合成孔径雷达(SAR)等应用。

给定天线高度h一个和初始仰角θ0时，模型与目标高度相关hT还有倾斜范围RT通过

h T ＝ h 一个 + R T 罪 θ 0 ⇔ R T ＝ （ h T − h 一个 ） csc θ 0 ，

知道其中一个大小就能计算出另一个。实际范围R等于倾斜范围。真实仰角θT等于初始仰角。

计算地面距离G,使用

G ＝ （ h T − h 一个 ） 床 θ 0 ．

平面地球模型几何

弯曲地球模型

空气的折射率与高度有关的事实可以用比实际值大的有效地球半径来近似处理。

已知地球的有效半径R0，天线高度h一个，初始仰角θ0时，模型与目标高度相关hT还有倾斜范围RT通过

（ R 0 + h T ） 2 ＝ （ R 0 + h 一个 ） 2 + R T 2 + 2 R T （ R 0 + h 一个 ） 罪 θ 0 ，

知道其中一个大小就能计算出另一个。特别是,

h T ＝ （ R 0 + h 一个 ） 2 + R T 2 + 2 R T （ R 0 + h 一个 ） 罪 θ 0 − R 0 ．

实际范围R等于倾斜范围。真实仰角θT等于初始仰角。

计算地面距离G,使用

G ＝ R 0 ϕ ＝ R 0 arcsin R T 因为 θ 0 R 0 + h T ．

曲面地球模型几何

一个标准的传播模型使用的有效地球半径是实际值的4/3倍。这个模型有两个主要的局限性:

  1. 该模型暗示了地球表面附近的折射率值，该值仅对一年中的某些地区和某些时间有效。为了减轻这种限制，可以使用基于近地表折射值的有效地球半径。

  2. 该模型隐含的折射率梯度值在大约8公里的高度上是不切实际的低。为了部分减轻这种限制，可以使用基于平台高度的有效地球半径。

有关更多信息，请参见effearthradius．

指数参考大气模式

由于空气密度的变化是高度的函数，大气折射证明了电磁射线偏离直线。中央无线电传播实验室(CRPL)指数参考大气模型通过假设折射率来处理折射效应n（h)和折射率N随高度呈指数衰减。模型定义了

N ＝ （ n （ h ） − 1 ） × 10 6 ＝ N 年代 e − R 经验值 h ，

在哪里N年代大气折射率值(以10为单位6)在地球表面，R经验值衰变是常数吗h是地表以上的高度，单位为千米。因此

n （ h ） ＝ 1 + （ N 年代 × 10 − 6 ） e − R 经验值 h ．

的默认值N年代是313个n单位，可以使用SurfaceRefractivity接受它的函数中的名称-值参数。的默认值R经验值是0.143859公里1的属性进行修改RefractionExponent接受它的函数中的名称-值参数。

CRPL模型几何

当空气的折射率被纳入弯曲的地球模型时，光线路径不是沿着直线而是向下弯曲。(此声明假定标准大气传播和非负仰角。)真实仰角\ theta_T美元是不同于最初的吗\ theta_0美元．实际范围R美元，是沿曲线路径的距离美元$ R '，与倾斜范围不同R_T美元．

已知地球的半径R_0美元，天线高度h_a美元，初始仰角\ theta_0美元，以及与高度有关的折射率美元$ n (h)与价值n_0美元在h = 0美元时，修正模型与目标高度相关h_T美元以及实际的范围R美元通过

$ $ R = \ int_0 ^ {h_T-h_a} {n (h) \, dh} \, & # xA;\左({{1 - \左(\压裂{\ textstyle n_0 \因为\ theta_0} {\ textstyle& # xA;n (h) \离开(1 + \压裂{\ textstyle h} {\ textstyle& # xA;R_0 + h_a} \右)}\右)^ 2}}\右)^{5}强生# xA; $ $

当方法指定为“CRPL”，则积分用美元$ n (h)从指数参考大气模式．

计算地面距离G美元,使用

$ $ G = \ int_0 ^ {h_T-h_a} \压裂{dh}{1 + \压裂{\ textstyle h} {\ textstyle& # xA; R_0 + h_a}} \ \左({{\左(\压裂{\ textstyle n (h) \离开(1 + \压裂{\ textstyle& # xA; h} {\ textstyle& # xA;R_0 + h_a} \右)}{\ textstyle& # xA;n_0 \因为\ theta_0} \右)^ 2}}1 \右)^{5}强生# xA; $ $

参考文献

[1]巴顿，大卫·K。现代雷达的雷达方程．马萨诸塞州诺伍德:Artech House, 2013年。

[2]比恩，B.R，还有G.D.塞耶。“中央无线电传播实验室指数参考大气。”国家标准局研究杂志，D部分:无线电传播63 d,不。3(1959年11月):315。https://doi.org/10.6028/jres.063D.031．

布莱克，拉蒙特V。连续非线性大气折射率剖面的射线高度计算。无线电科学3,没有。1(1968年1月):85-92。https://doi.org/10.1002/rds19683185．

扩展功能

C/ c++代码生成
使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。

版本历史

R2021b中引入

另请参阅

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