Геометрия расположения Земной станции и спутника

Геометрия расположения Земной станции и спутника

Геометрия углов обзора:

 S (satellite) = позиция спутника; G = позиция Земной станции (ЗС);

R_V = OG = геоцентрический радиус Земли на широте G; q = угол места; L_ET = широта ЗС (L_ET>0 в Северном полушарии и L_ET <0 в Южном полушарии); М = точка проекции спутника (широта и долгота) на Земле; L_SAT = широта спутника; D = разница в долготе между ЗС и спутником; g = центральный угол; r–радиус орбиты = ОМ+MS= R_e +h₀; R_e – радиус Земли; R_s – наклонная дальность.

Если спутник находится на геостационарной орбите, то в геометрических расчетах следует учитывать такие величины.

1. Расстояние между спутником и Земной станцией (ЗС), которое называют наклонной дальностью R_S.

2. Азимут и угол места, которые определяют угол (сектор) обзора. Под углом обзора понимают координаты, на которые должна быть ориентирована антенна ЗС по отношению к спутнику связи на орбите. Азимутальный угол (азимут) a_z – это угол, который определяет ориентацию антенны ЗС на горизонте. Угол места – угол наклона антенны ЗС для ее направления на спутник.

3. Ширина сектора обзора на геостационарной орбите, которая носит название ширина полосы обзора.

Центральный угол (угол, вершина которого лежит в центре Земли) равен

.

Наклонная дальность, определяемая в км:

или

.

Геоцентрический радиус, в км:

Угол места, в градусах:

или

.

Уточненный угол места q_t (рассчитываемый в градусах) с учетом явления рефракции электромагнитной волны в атмосфере равен

.

Величина азимутального угла, в градусах:

или

.

Магнитное склонение антенны, в градусах:

,

где D_a – это отклонение, равное углу между Северным полюсом и Северным магнитным полюсом.

Пример расчета.

Антенна Земной станции размещена в точке с координатами:

89⁰ восточной долготы и 35⁰ северной широты. Антенна предназначена для передачи и приема сигналов со спутника, находящегося на геостационарной орбите на долготе 82⁰. Предполагается, что угол отклонения (угол между истинным Северным полюсом и Северным магнитным полюсом) равен – 3,3⁰.

Требуется рассчитать компасное  направление (направление, оцениваемое по компасу) антенны ЗС на данный спутник.

Расчет.

Разница в долготе между ЗС и спутником D и широта ЗС L_ETравны:

.

Угол места равен

.

Величина угла места с учетом рефракции

равна 48,68⁰.

Величина угла азимута

.

Окончательно, компасное направление антенны ЗС на данный спутник равно

.

Результат:

Таким образом, антенна ЗС должна быть сориентирована по компасу на угол, равный 164,7⁰ и направлена по углу места на 48,68⁰ на спутник, находящийся на геостационарной орбите.