卫星星座接入地面站

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这个例子演示了如何建立一个地面站和卫星星座上的锥形传感器之间的访问分析。地面站和锥形传感器属于卫星据说访问另一个如果地面站在锥形传感器的视场和锥形传感器的仰角对地面站大于或等于后者的最低仰角。该方案包括一个由40颗近地轨道卫星组成的星座和一个地理位置。每颗卫星都有一个90度视场的照相机。整个卫星星座的任务是拍摄位于北纬42.3001度和西经71.3504度的地理位置。这些照片需要在2020年5月12日下午1时(国际标准时间)至2020年5月12日下午7时(国际标准时间)期间拍摄，此时场地被太阳充分照明。为了在最小的大气失真的情况下拍摄到高质量的图片，卫星相对于该地点的仰角应至少为30度(请注意30度是为了说明目的而任意选择的)。在这6小时的间隔期间，需要确定每颗卫星可以拍摄该地点的时间。还需要确定在这段时间内，至少有一颗卫星的摄像机可以看到该地点的时间百分比。这个百分比的数量称为系统范围的访问百分比。

创建卫星场景

使用创建一个卫星场景satelliteScenario．使用datetime将开始时间设置为2020年5月12日下午1:00:00 UTC，将停止时间设置为2020年5月12日下午7:00:00 UTC。将模拟采样时间设置为30秒。

开始时间= datetime(2020、5、12、13日,0,0);stopTime = startTime + hours(6);sampleTime = 30;%秒sc = satelliteScenario(开始时间、stopTime sampleTime)

sc=SatelliteSecenario，属性：StartTime:12-May-2020 13:00:00停止时间：12-May-2020 19:00:00采样时间：30个观众：[0×0 matlabshared.SatelliteSecenario.Viewer]卫星：[1×0 matlabshared.SatelliteSecenario.SatelliteSecenario.SatelliteSecenario]地面站：[1×0 matlabshared.SatelliteSecenario.GroundStation]自动显示：1

将卫星添加到卫星场景

使用人造卫星从TLE文件向场景添加卫星Leosatellite.tle．TLE文件定义了40颗普通卫星在近圆低地球轨道上的平均轨道参数，其高度和倾角分别约为500公里和55度。

tleFile =“leoSatelliteConstellation.tle”；tleFile坐=卫星(sc)

卫星阵列具有属性:名称ID圆锥传感器Gimbals发射器接收器访问地面轨道轨道传播器markcolor marksize ShowLabel LabelFontColor LabelFontSize

给卫星添加摄像头

使用conicalSensor给每个卫星加一个锥形传感器。这些锥形传感器代表摄像头。指定他们最大视角为90度，这定义了视野。

对于idx=1:numel（sat）名称=sat（idx）.name+“相机”；conicalSensor(坐(idx),“名称”、名称、“MaxViewAngle”, 90);终止%取回摄像机凸轮= [sat.ConicalSensors]

cam=1x40圆锥传感器阵列，属性：名称ID安装位置安装角度最大视角访问视野

定义卫星场景中要拍摄的地理位置

使用groundStation增加一个地面站，它代表要拍摄的地理位置。指定其MinElevationAngle30度。如果不指定经纬度，则默认为北纬42.3001度，西经71.3504度。

名字=“地理位置”；minElevationAngle = 30;%度geoSite=地面站（sc，．．．“名称”、名称、．．．“MinElevationAngle”minElevationAngle)

geoSite =地站属性:名称:地理站点ID: 81纬度:42.3度经度:-71.35度海拔:0米MinElevationAngle: 30度ConicalSensors: [1x0 matlabshare .satellitescenario.]Gimbals: [1x0 matlabshared.卫星场景。发射器:[1x0 satcom.卫星场景。接收器:[1x0 satcom.卫星场景。访问:[1x0 matlabshared.卫星场景。Access] markcolor: [0 1 1] marksize: 10 ShowLabel: true LabelFontColor: [0 1 1] LabelFontSize: 15

在摄像机和地理站点之间添加访问分析

使用访问在每个摄像头和地理位置之间添加访问分析。访问分析将用于确定每台相机何时可以拍摄该地点。

对于idx=1:numel（cam）访问（cam（idx），geoSite）；终止%获取访问分析对象ac = [cam.Accesses];%访问分析对象属性交流(1)

ans=访问属性：序列：[41 81]线宽：1线条颜色：[0.5 0 1]

想象这个场景

使用卫星观测仪发射卫星场景查看器并将场景可视化。

v = satelliteScenarioViewer (sc);

观察者可以用作场景设置正确的视觉确认。紫线表示卫星4上的摄像机和地理位置可以相互访问。这意味着地理位置在摄像机的视野内，摄像机相对于位置的仰角大于han或等于30度。在本场景中，这意味着摄像机可以成功拍摄现场。

形象化的视野的相机

使用fieldOfView可视化4号卫星上每个摄像头的视场。

视野=视野（cam（[cam.Name]==“卫星相机4”）)

fov = FieldOfView with properties: LineWidth: 1 LineColor: [0 1 0] VisibilityMode: 'inherit'

轮廓线内的地理位置的存在是一个视觉上的确认，它是在4号卫星上的相机的视野内。

自定义可视化

使用隐藏隐藏卫星轨道，使图像更加清晰。

隐藏（[sat.Orbit]）；

将access可视化的颜色更改为绿色。

对于idx=1:numel（ac）ac（idx）.LineColor=“绿色”；终止

确定摄像机拍摄地理位置的时间

使用访问间隔确定每个摄像头与地理位置之间的访问时间。这是相机可以拍摄现场的时候。

accessIntervals (ac)

ans =30×8表词源来源来源来源来源来源来源词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词Uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu2020年5月12日15:23:00 2020年5月12日15:25:00 120 2 2“卫星2摄像机”“地理位置”2020年5月12日14:30:30 2020年5月12日14:34:30 240 1 1“卫星3摄像机”“地理位置”2020年5月12日13:28:30 2020年5月12日13:32:30 240 1“卫星4摄像机”“地理位置”2020年5月12日13:00:00 2020年5月12日13:02:30 150 1“卫星4摄像机”地理位置“地理位置”2 12-May-2020 14:46:00 12-May-2020 14:48:30 150 2“卫星5摄像机”地理位置“地理位置”1 12-May-2020 16:28:30 12-May-2020 16:33:00 270 3 3“卫星6摄像机”地理位置“地理位置”1 12-May-2020 17:05:30 12-May-2020 17:09:30 240 3“卫星7摄像机”地理位置“1 12-May-2020 16:20:00 12-May-2020 16:24:30 270 2 3”卫星8摄像机“地理位置”1 12-May-2020 15:18:00 12-May-2020 15:20:00 120 2 2”卫星8摄像机“地理位置”2 12-May-2020 17:03:30 12-May-2020 17:07:00 210 3 3“卫星9摄像机”1 12-May-2020 17:55:30 12-May-2020 17:57:00 90 3“卫星10摄像头”“地理位置”1 12-May-2020 18:44:30 12-May-2020 18:49:00 270 4 4“卫星11摄像头”“地理位置”1 12-May-2020 18:39:30 12-May-2020 18:44:00 270 4 4“卫星12摄像头”“地理位置”1 12-May-2020 17:58:00 12-May-2020 18:01:00 180 3 3“卫星29摄像头”“地理位置”“1 2020年5月12日13:09:30 2020年5月12日13:13:30 240 1 1⋮

上表包括每个间隔的开始和结束时间，在此期间，给定的摄像机可以拍摄站点。每个间隔的持续时间以秒为单位进行报告。StartOrbit和EndoBit是访问开始和结束时摄像机连接到的卫星的轨道计数。计数从场景开始时间开始。

使用玩将场景从开始时间到停止时间的模拟可视化。可以看出，每当相机可以拍摄地理位置时，绿线就会出现。

游戏(资深大律师),；

计算系统访问百分比

除了确定每个摄像机可以拍摄地理站点的时间外，还需要确定系统范围的访问百分比，即从场景开始时间到至少一颗卫星可以拍摄该站点的停止时间的时间百分比。计算如下：

对于每个摄像头，计算访问状态历史站点使用accessStatus．对于给定的摄像机，这是一个逻辑行向量，向量中的每个元素表示对应于给定时间样本的访问状态。的值真正的表明摄像机可以拍摄该地点在该特定时间样本。
执行逻辑或在所有这些行向量上对应每个摄像机对站点的访问。这将产生一个逻辑的单行向量，其中，如果至少有一个摄像机可以在一个场景样本时间为30秒的时间内，在相应的时间样本中拍摄场地，则给定元素为真。
计算向量中值为的元素数真正的．将这个数值乘以30秒的采样时间，以确定当至少有一台相机可以拍摄该站点时的总时间(秒)。
将这个数量除以6小时的场景持续时间，然后乘以100，就得到系统范围的访问百分比。

对于idx=1:numel（ac）[s，time]=accessStatus（ac（idx））；如果idx==1%在第一次迭代中初始化系统范围的访问状态向量systemWideAccessStatus = s;其他的%通过执行逻辑或更新系统范围的访问状态向量%具有当前摄影机站点访问的访问状态%的分析systemWideAccessStatus =或(systemWideAccessStatus s);终止终止

使用情节绘制与时间相关的系统范围访问状态。

绘图（时间、系统状态、，“线宽”2);网格在…上；包含(“时间”）;ylabel (“系统范围的访问状态”）;

当系统范围的访问状态为1时(真正的)，至少有一台相机可以拍摄该网站。

使用nnz确定中元素的数量系统访问状态的值是真正的．

n=nnz（systemWideAccessStatus）

n=203

确定至少一台摄像机拍摄现场的总时间。这是通过乘以真正的元素由场景的示例时间决定。

systemWideAccessDuration = n * sc。SampleTime%秒

systemWideAccessDuration=6090

使用秒计算总方案持续时间。

场景持续时间=秒（sc.StopTime-sc.StartTime）

场景持续时间=21600

计算系统访问百分比。

systemWideAccessPercentage = (systemWideAccessDuration / scenarioDuration) * 100

systemWideAccessPercentage=28.1944

通过使摄像头跟踪地理位置，提高系统范围的访问百分比

卫星的默认姿态配置是，它们的偏航轴直接指向最低点（卫星正下方的地球上的点）。由于默认情况下，摄像机与偏航轴对齐，因此它们也直接指向下方。因此，在仰角下降到30度以下之前，地理位置超出摄像机的视野。因此，累积访问百分比受到摄像机视野的限制。

如果取而代之的是，摄像机总是指向地理位置，那么只要地球没有阻挡视线，地理位置总是在摄像机的视野内。因此，系统范围内的访问百分比现在将受到地理位置的限制MinElevationAngle地理位置，而不是摄像机的视野。在前一种情况下，当站点进入和离开摄像机的视野时，访问间隔开始和结束。它在相机仰角超过30度后进入视野，在仰角低于30度前离开视野。但是，如果摄像机始终指向现场，则进入间隔将在仰角上升到30度以上时开始，在俯角下降到30度以下时结束，从而增加间隔的持续时间。因此，全系统访问的百分比也将增加。

由于照相机被严格地固定在卫星上，每颗卫星都需要沿着其轨道不断地调整方向，以便其偏航轴跟踪地理位置。当相机与偏航轴对齐时，它们也会指向现场。使用指向使每个卫星的偏航轴跟踪地理位置。

对于idx=1:numel（sat）点位于（sat（idx），地理位置）；终止

重新计算系统范围的访问百分比。

%计算全系统访问状态对于idx=1:numel（ac）[s，time]=accessStatus（ac（idx））；如果idx==1%在第一次迭代中初始化系统范围的访问状态向量systemWideAccessStatus = s;其他的%通过执行逻辑或更新系统范围的访问状态向量%与当前相机-网站组合的访问状态systemWideAccessStatus =或(systemWideAccessStatus s);终止终止%计算系统范围的访问百分比n = nnz (systemWideAccessStatus);systemWideAccessDuration = n * sc.SampleTime;systemWideAccessPercentageWithTracking = (systemWideAccessDuration / scenarioDuration) * 100

systemWideAccessPercentageWithTracking = 38.3333

整个系统的访问百分比提高了约36%。这是摄像机不断指向地理位置的结果。这可以通过使用玩一次。

玩(sc)

视野轮廓不再是圆形的，因为摄影机在跟踪地理位置时不再笔直向下。

探索的例子

该示例演示了如何确定星座中卫星上的摄像头可以拍摄地理位置的时间。摄像头使用锥形传感器建模，访问分析用于计算摄像头可以拍摄该位置的时间。此外，还计算了系统范围的访问百分比，以确定R至少有一颗卫星可以拍摄该地点的6小时时间百分比。可以看出，这些结果取决于摄像机指向的方向。

这些结果也是一个函数:

卫星轨道
MinElevationAngle地理位置的
安装位置和相机相对于卫星的位置
视野(最大视角)，如果它们不是连续地指向地理位置

根据您的需求修改上述参数，并观察它们对访问间隔和系统访问百分比的影响。通过使用开普勒轨道元素来明确指定卫星的轨道，可以改变卫星的轨道人造卫星．此外，摄像头可以安装在平衡环它可以独立于卫星进行旋转。通过这种方式，卫星可以垂直向下(默认行为)，而gimbals可以配置，以便相机独立跟踪地理位置。