2020年实习报告三卫星位置和地面站接收范围参照模板可编辑

实习三 卫星位置和地面站接收范围

1. 实习目的

1 ) 理解地面站接收极轨卫星的范围。

2 ) 会判断地面站接收到卫星信号的起始时间。

3 ) 能计算出卫星相对于接收站的方位角和仰角。

2. 实习方案

1 ) 假设要在NUIST （ϕ0=32.2°N ，λ0=118.5°E ）设置一极轨卫星接收站。极轨卫星轨道高度H=830km 。取地球半径R=6371 km ，计算该接收站的接收范围δmax

2 ) 在“实习二”中的图3-3上，标出NUIST 接收站的位置和接收范围δmax ，如图4-1所示意。（为简单其间，接收范围δmax 用以接收站为圆心、半径为δmax 的圆表示。可以在Excel 显示的图3-3上用Excel\工具\绘图来手工标出）

图4-1星下点轨迹与地面站接收范围的相对位置示意

NUIST 接收站的位置和接收范围δmax ，也可以标在如图4-2所示的北半球底图上(参考教材图4.24标出经纬度刻度)。

max cos()=R/(R+H)

δ

图4-2 北半球底图

3 ) 观察图4-1上的星下点轨迹与NUIST 站接收范围之间的关系。如果星下点轨迹经过NUIST 站接收范围，则计算给出地面站可接收卫星信号的起、始时间（注意：轨道报给出的升交点时间为世界时，北京时=世界时+8小时）。

如果星下点轨迹不经过NUIST 站接收范围，则将电子表格中“星下点经度”一列减去“截距”, 再观察图4-1上的星下点轨迹与NUIST 站接收范围之间的关系, 重复此过程，直到图4-1上出现“星下点轨迹经过NUIST 站接收范围”为止。出现“星下点轨迹经过NUIST 站接收范围”时，请计算给出地面站可接收卫星信号的起、始时间。 4 ) 利用上一步得到的电子表格中的数据（每2分钟一次的星下点经纬度(,)s s λϕ），用以下公式计算NUIST 接收站每2分钟一次的卫星方位角α、仰角β。

经度差：∆λ=λs —λ0 大圆δ:

00arccos(sin sin cos cos cos )s s δϕϕϕϕλ=+∆ 方位角α:

sin cos arcsin[

]sin s

λϕαδ

∆=

仰角β:

cos arctan[

]sin R R h δβδ

-

+=

当β=0时, cos e

e R R h

δ=

+

此时的δ为max arccos()e

e R R h

δ=+ 注意:

( 1 )EXCEL 中可查“帮助\数学和三角函数”中相关公式的语法。

( 2 )用EXCEL 计算三角函数值时, 角度( °)要化作弧度(*3.14/180)。

( 3 )计算中用到反余弦ACOS(number)、反正弦ASIN(number)、反正切 ATAN( number )。弧度转为度 DEGREES( 弧度)。

5 ) 在“实习二”制作的电子表格中增加三列，分别用来填写上述计算得到的δ、α、β。

3. 实习结果

(1)

所以，H=830km ，R=6371 km ，代入上式，可得：

δmax=27.7947°

（2）

(3)

•

max cos()=R/(R+H)δ

(4)最后制作出的三列表格如下：

δαβ

141.5262824 141.5262824 -69.53751536

140.5036712 140.5036712 -68.99102348

138.4538663 138.4538663 -67.89490371

135.5764295 135.5764295 -66.35456113

131.9797887 131.9797887 -64.42624093

127.7629743 127.7629743 -62.16070684

123.1141351 123.1141351 -59.65636256

118.0607702 118.0607702 -56.92492214

73.96254893 73.96254893 -32.33290705

107.336691 107.336691 -51.08933118

101.6648548 101.6648548 -47.97627674

95.88606433 95.88606433 -44.78066462

90.12472943 90.12472943 -41.56582125

84.21851013 84.21851013 -38.23366809

78.28172546 78.28172546 -34.83840553

72.46141541 72.46141541 -31.45400046

66.55015522 66.55015522 -27.94505083

60.65386581 60.65386581 -24.35212115

54.91269159 54.91269159 -20.73632104

49.25300931 49.25300931 -17.01927014

43.92322838 43.92322838 -13.32887392

39.00868359 39.00868359 -9.698233138

34.56746776 34.56746776 -6.152855317

30.99704332 30.99704332 -3.048805615

28.56606063 28.56606063 -0.761690881

27.70854242 27.70854242 0.086346695

28.39567099 28.39567099 -0.595043592

30.72170668 30.72170668 -2.797656059

34.24401514 34.24401514 -5.882199981

38.72919252 38.72919252 -9.483471997

43.73061963 43.73061963 -13.19120101

49.26140552 49.26140552 -17.02492207

55.18329703 55.18329703 -20.90987907

61.30538697 61.30538697 -24.75451205

67.50568623 67.50568623 -28.51793505

73.86245891 73.86245891 -32.27444298

80.34060239 80.34060239 -36.02174048

86.84134815 86.84134815 -39.71846261

93.37564841 93.37564841 -43.38372231

100.0091879 100.0091879 -47.06336529

106.5413407 106.5413407 -50.65404077