创建卫星场景

使用satelliteScenario创建一个卫星场景。使用datetime定义场景的开始和结束时间。将采样时间设置为60秒。

开始时间= datetime(2020、8,19岁,20岁,55岁,0);% 19 2020年8月8时55分UTCstopTime = startTime + days(1);% 20 2020年8月8时55分UTCsampleTime = 60;%秒sc = satelliteScenario(开始时间、stopTime sampleTime);

发射卫星场景查看器

使用satelliteScenarioViewer发射卫星场景查看器。

satelliteScenarioViewer (sc);

添加卫星

使用卫星将卫星1和卫星2添加到场景中，指定它们对应于场景开始时间的开普勒轨道元素。

semiMajorAxis = 10000000;%米离心率= 0;倾向= 0;%度rightAscensionOfAscendingNode = 0;%度argumentOfPeriapsis = 0;%度trueAnomaly = 0;%度sat1 =卫星(sc,.．.semiMajorAxis,.．.怪癖,.．.倾向,.．.rightAscensionOfAscendingNode,.．.argumentOfPeriapsis,.．.trueAnomaly,.．.“名称”，“卫星1号”，.．.“OrbitPropagator”，“two-body-keplerian”）;

semiMajorAxis = 10000000;%米离心率= 0;倾向= 30;%度rightAscensionOfAscendingNode = 120;%度argumentOfPeriapsis = 0;%度trueAnomaly = 300;%度sat2 =卫星(sc,.．.semiMajorAxis,.．.怪癖,.．.倾向,.．.rightAscensionOfAscendingNode,.．.argumentOfPeriapsis,.．.trueAnomaly,.．.“名称”，“卫星2”，.．.“OrbitPropagator”，“two-body-keplerian”）;

为卫星添加云台

使用常平架在卫星上增加框架。每颗卫星由位于卫星两侧的两个万向节组成。一个万向节支撑接收天线，另一个万向节支撑发射天线。安装位置在卫星主体框架中的笛卡尔坐标中指定，该坐标由 $$（{\underset{}{\overset{ˆ}{x}}}_{\mathrm{年代}}，{\underset{}{\overset{ˆ}{y}}}_{\mathrm{年代}}，{\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_{\mathrm{年代}}）$$,在那里 $${\underset{}{\overset{ˆ}{x}}}_{\mathrm{年代}}$$， $${\underset{}{\overset{ˆ}{y}}}_{\mathrm{年代}}$$而且 $${\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_{\mathrm{年代}}$$分别是卫星的横摇、纵摇和偏航轴。支撑接收器的万向节的安装位置为 $$-{\underset{}{\overset{ˆ}{y}}}_{\mathrm{年代}}+2{\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_{\mathrm{年代}}$$米和保持发射机的万向节是 $${\underset{}{\overset{ˆ}{y}}}_{\mathrm{年代}}+2{\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_{\mathrm{年代}}$$米，如下图所示。

gimbalSat1Tx =万向节(sat1,.．.“MountingLocation”, (0, 1, 2));%米gimbalSat2Tx =万向节(sat2,.．.“MountingLocation”, (0, 1, 2));%米gimbalSat1Rx =万向节(sat1,.．.“MountingLocation”, (0, 1, 2));%米gimbalSat2Rx =万向节(sat2,.．.“MountingLocation”, (0, 1, 2));%米

将接收器和发射机添加到云台

每颗卫星由一台接收机和一台发射机组成一个再生中继器。使用接收机在云台上增加一个接收器gimbalSat1Rx而且gimbalSat2Rx．接收天线相对于万向节的安装位置为 $${\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_G$$米，如上图所示。接收机增益噪声温度比为3dB/K，所需Eb/No为4 dB。

sat1Rx =接收机(gimbalSat1Rx时,.．.“MountingLocation”[0, 0, 1],.．.%米“GainToNoiseTemperatureRatio”3,.．.%分贝/开尔文“RequiredEbNo”4);%分贝sat2Rx =接收机(gimbalSat2Rx时,.．.“MountingLocation”[0, 0, 1],.．.%米“GainToNoiseTemperatureRatio”3,.．.%分贝/开尔文“RequiredEbNo”4);%分贝

使用gaussianAntenna将卫星上接收天线的碟形直径设置为0.5 m。高斯天线的辐射图样在其视轴处达到峰值，并在远离视轴时基于高斯分布径向对称衰减，如下图所示。峰值增益是碟形直径和孔径效率的函数。

gaussianAntenna (sat1Rx.．.“DishDiameter”, 0.5);%米gaussianAntenna (sat2Rx.．.“DishDiameter”, 0.5);%米

使用发射机在云台上加一个发射机gimbalSat1Tx而且gimbalSat2Tx．发射天线相对于万向节的安装位置为 $${\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_G$$米, $$（{\underset{}{\overset{ˆ}{x}}}_G，{\underset{}{\overset{ˆ}{y}}}_G，{\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_G）$$确定万向节的主体框架。天线的视距与 $${\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_G$$．两颗卫星的传输功率均为15 dBW。卫星1上的发射机用于交联，以30 GHz的频率向卫星2发送数据。卫星2号上的发射机用于到地面站2号的下行链路，频率为27 GHz。

sat1Tx =发射机(gimbalSat1Tx,.．.“MountingLocation”[0, 0, 1],.．.%米“频率”, 30 e9,.．.%赫兹“权力”15);%分贝瓦sat2Tx =发射机(gimbalSat2Tx,.．.“MountingLocation”[0, 0, 1],.．.%米“频率”、27日e9.．.%赫兹“权力”15);%分贝瓦

和接收机一样，发射机也使用高斯天线。设置卫星发射天线的碟形直径为0.5 m。

gaussianAntenna (sat1Tx.．.“DishDiameter”, 0.5);%米gaussianAntenna (sat2Tx.．.“DishDiameter”, 0.5);%米

增加地面站

使用groundStation增加印度(地面站1)及澳洲(地面站2)的地面站。

纬度= 12.9436963;%度经度= 77.6906568;%度gs1 = groundStation (sc,.．.纬度,.．.经度,.．.“名称”，“地面站1”）;

纬度= -33.7974039;%度经度= 151.1768208;%度gs2 = groundStation (sc,.．.纬度,.．.经度,.．.“名称”，“地面站2”）;

为每个地面站增加万向节

使用常平架为地面站1和地面站2增加一个云台。地面站1的万向节装有发射机，地面站2的万向节装有接收机。框架位于各自地面站上方5米处，如下图所示。因此，它们的安装位置是 $$-5{\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_{G\mathrm{年代}}$$米, $$（{\underset{}{\overset{ˆ}{x}}}_{G\mathrm{年代}}，{\underset{}{\overset{ˆ}{y}}}_{G\mathrm{年代}}，{\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_{G\mathrm{年代}}）$$确定地面站的体轴。 $${\underset{}{\overset{ˆ}{x}}}_{G\mathrm{年代}}$$， $${\underset{}{\overset{ˆ}{y}}}_{G\mathrm{年代}}$$而且 $${\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_{G\mathrm{年代}}$$总是分别指向北、东和下。因此, $${\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_{G\mathrm{年代}}$$框架的组成部分是-5米，因此它们被放置在地面站的上方而不是下方。此外，在默认情况下，万向节的安装角度是这样的，他们的主体轴 $$（{\underset{}{\overset{ˆ}{x}}}_G，{\underset{}{\overset{ˆ}{y}}}_G，{\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_G）$$是否与父体轴(在本例中为地面站)对齐 $$（{\underset{}{\overset{ˆ}{x}}}_{G\mathrm{年代}}，{\underset{}{\overset{ˆ}{y}}}_{G\mathrm{年代}}，{\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_{G\mathrm{年代}}）$$．因此，当平衡架没有被操纵时，它们的 $${\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_G$$轴指向直线向下，所以天线连接到它使用默认安装角度以及。因此，必须将安装螺距角设置为180度，以便 $${\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_G$$当万向节不被操纵时，指向垂直向上。

gimbalGs1 =万向节(gs1,.．.“MountingAngles”(0; 180; 0),.．.%度“MountingLocation”, (0, 0; 5));%米gimbalGs2 =万向节(gs2,.．.“MountingAngles”(0; 180; 0),.．.%度“MountingLocation”, (0, 0; 5));%米

将发射机和接收器添加到地面站支架上

使用发射机在1号地面站的万向节上增加一个发射机。上行发射机以30 GHz的频率和30 dBW的功率向卫星1发送数据。发射机天线安装在 $${\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_G$$相对于万向节的米。

gs1Tx =发射机(gimbalGs1,.．.“名称”，“地面站1号发射机”，.．.“MountingLocation”[0, 0, 1],.．.%米“频率”, 30 e9,.．.%赫兹“权力”, 30);%分贝瓦

使用gaussianAntenna设置发射机天线的碟形直径为2米。

gaussianAntenna (gs1Tx.．.“DishDiameter”2);%米

使用接收机在地面站2号的万向节上增加一个接收器，以接收来自卫星2号的下行数据。接收机增益噪声温度比为3 dB/K，所需Eb/No为1 dB。接收天线的安装位置为 $${\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_G$$相对于万向节的米。

gs2Rx =接收机(gimbalGs2时,.．.“名称”，“地面站二号接收器”，.．.“MountingLocation”[0, 0, 1],.．.%米“GainToNoiseTemperatureRatio”3,.．.%分贝/开尔文“RequiredEbNo”1);%分贝

使用gaussianAntenna设置接收天线的碟形直径为2米。

gaussianAntenna (gs2Rx.．.“DishDiameter”2);%米

为框架设置跟踪目标

为了获得最佳的链路质量，天线必须连续指向各自的目标。万向节可以独立于它们的父级(卫星或地面站)进行操纵，并配置为跟踪其他卫星和地面站。使用pointAt设置云台的跟踪目标，使:

pointAt (sat1 gimbalGs1);pointAt (gimbalSat1Rx gs1);pointAt (sat2 gimbalSat1Tx);pointAt (sat1 gimbalSat2Rx);pointAt (gimbalSat2Tx gs2);pointAt (sat2 gimbalGs2);

当设置了万向节的目标时，它 $${\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_G$$轴将跟踪目标。因为天线是开着的 $${\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_G$$它的视距与 $${\underset{}{\overset{ˆ}{z}}}_G$$，天线也将跟踪所需的目标。

新增链路分析和场景可视化

使用链接向1号地面站的发射机增加链路分析。链路是再生中继器类型，起源于gs1Tx结束gs2Rx，并经由sat1Rx，sat1Tx，sat2Rx而且sat2Tx．

lnk =链接(gs1Tx sat1Rx、sat1Tx sat2Rx, sat2Tx, gs2Rx);

卫星场景查看器自动更新以显示整个场景。使用查看器作为场景已正确设置的视觉确认。绿线表示链接并确认链接已关闭。

确定时间，当链接关闭和可视化链接关闭

使用linkIntervals方法确定链接关闭的时间。的linkIntervals方法输出链路闭包的启动和停止时间表，这些时间表示地面站1向地面站2发送数据的间隔。Source和Target是链接中的第一个和最后一个节点。如果Source或Target中的一个在卫星上，StartOrbit和EndOrbit提供它们直接连接或通过框架连接的源或目标卫星的轨道计数，从场景开始时间开始。如果Source和Target都附加到一个卫星上，则StartOrbit和EndOrbit提供Source所附加的卫星的轨道计数。由于源和目标都连接到地面站，StartOrbit和EndOrbit是NaN。

linkIntervals (lnk)

ans =6×8表源目标IntervalNumber开始时间EndTime时间StartOrbit EndOrbit  ______________________________ ___________________________ ______________ ____________________ ____________________ ________ __________ ________ " 地面站1发射机”“地面站2接收机“1 8月19 - - 2020 20:55:00 19 - 1500年8月- 2020年21:20:00南南”地面站1发射机”“地面站2接收机“2 19日- 8月- 2020 23:38:00 20 - 2580年8月- 2020年00:21:00南南”地面站1发射机”“地面站2接收机”3 aug -2020 20 09:34:00 20- 2020 09:50:00 960 NaN NaN“地面站1发射机”“地面站2接收机”4 aug -2020 20 12:26:00 20- 2020 12:58:00 1920 NaN NaN“地面站1发射机”“地面站2接收机”5 aug -2020 20 15:25:00 aug -2020 16:05:00 2400 NaN NaN“地面站1发射机”“地面站2接收机”6 aug -2020 20 18:28:00 aug -2020 19:13:00 2700 NaN NaN

使用玩将场景模拟从开始时间到结束时间进行可视化。当链接不能关闭时，绿线就会消失。

玩(sc);

2号地面站的地块连接余量

接收端链路裕度是接收端的每比特能量与噪声功率谱密度比(Eb/No)及其差值RequiredEbNo．对于成功的链路关闭，链路裕量必须在所有接收节点上为正。链路裕度越高，链路质量越好。计算最后节点，即地面站2接收机的链路裕度，使用ebno得到地面站2号接收器的Eb/No历史，并减去其RequiredEbNo从这个量得到链接裕度。此外,使用情节绘制计算的链接空白。

[e, time] = ebno(lnk);margin = e - gs2Rx.RequiredEbNo;情节(时间、保证金“线宽”2);包含(“时间”）;ylabel (“链接保证金(dB)”）;网格在；

图中的空隙意味着在到达链路的最后一个节点之前，或者在到达最后一个节点和它之前的节点(即卫星2)之间的视线之前，链路就中断了。在其他任何时候，链接裕度都是正的。这意味着卫星2号发射机的功率和地面站2号接收器的灵敏度总是足够的。它还意味着，在链接的所有其他跳点上，边际值都是正的。

修改所需的Eb/No，观察链路间隔的影响

增加了RequiredEbNo从1 dB到10 dB，并重新计算链路间隔。增加RequiredEbNo基本上降低了地面站2号接收器的灵敏度。这会对链接关闭时间产生负面影响。关闭链路的时间间隔从6个减少到5个，关闭链路的时间间隔也缩短了。

gs2Rx。RequiredEbNo = 10;%分贝linkIntervals (lnk)

ans =5×8表源目标IntervalNumber开始时间EndTime时间StartOrbit EndOrbit  ______________________________ ___________________________ ______________ ____________________ ____________________ ________ __________ ________ " 地面站1发射机”“地面站2接收机“1 8月19 - - 2020 20:55:00 19 - 1380年8月- 2020年21:18:00南南”地面站1发射机”“地面站2接收机“2 19日- 8月- 2020 23:43:00 20 - 1920年8月- 2020年00:15:00南南”地面站1发射机”“地面站2接收机”3 aug -2020 12:30:00 aug -2020 12:58:00 1680 NaN NaN“地面站1发射机”“地面站2接收机”4 aug -2020 20 15:29:00 aug -2020 16:05:00 2160 NaN NaN“地面站1发射机”“地面站2接收机”5 aug -2020 20 18:32:00 aug -2020 19:13:00 2460 NaN NaN

此外，增加RequiredEbNo对链路裕度有负面影响。要观察这一点，请重新计算并绘制新的链接边距，并将其与之前的图进行比较。总的来说，链路裕度降低了，这意味着链路质量下降了，这是通过增加接收器的灵敏度降低的结果RequiredEbNo．在某些情况下，链路裕度为负，这表明有时地面站2接收器的链路确实中断，即使它与卫星2有视线。这意味着链接闭包有时受到链接边距的限制，而不仅仅是相邻节点之间的视线。

[e, newTime] = ebno(lnk);newMargin = e - gs2Rx.RequiredEbNo;情节(newMargin新时期,“r”、时间、保证金、“b”，“线宽”2);包含(“时间”）;ylabel (“链接保证金(dB)”）;传奇(“新链接保证金”，“老链接保证金”，“位置”，“北”）;网格在；

下一个步骤

此示例演示了如何建立多跳再生中继器类型的链路，以及如何确定链路关闭的时间。链路闭合时间受链路中每个接收端的链路裕量的影响。链路裕度是接收端每比特能量与噪声功率谱密度比(Eb/No)与所需Eb/No之间的差值。接收端的Eb/No是以下函数:

修改上述参数并观察它们对链接的影响，以执行不同类型的假设分析。