需求描述: 已知手机的经纬度和高度信息,需要通过公式计算出手机收星的最优方位和仰角,用以调整UI界面显示,以便引导用户实现和当前卫星方位和仰角的对准,达到快速入网的目的。
术语说明
术语 | 说明 |
---|---|
方位角 | 手机天线在所处位置针对北极的偏转角度,顺时针为正,逆时针为负 |
仰角 | 手机天线在所处位置针对地平面的仰角 |
极化角 | 天线馈源和电磁波的夹角,方位角和仰角的调节参数 |
java
/**
* 计算卫星天线的方位角
*
* @param satelliteLongitude 卫星经度
* @param satelliteLatitude 卫星纬度(或赤纬)
* @param receiverLongitude 接收地经度
* @param receiverLatitude 接收地纬度
* @return 方位角(以弧度为单位)
*/
public static double calculateAzimuth(double satelliteLongitude, double satelliteLatitude,
double receiverLongitude, double receiverLatitude) {
// 将角度转换为弧度
double satLonRad = Math.toRadians(satelliteLongitude);
double satLatRad = Math.toRadians(satelliteLatitude);
double recLonRad = Math.toRadians(receiverLongitude);
double recLatRad = Math.toRadians(receiverLatitude);
// 计算经度差
double deltaLambda = satLonRad - recLonRad;
// 计算方位角
double azimuthRad = Math.atan2(Math.sin(deltaLambda),
Math.cos(recLatRad) * Math.tan(satLatRad) - Math.sin(recLatRad) * Math.cos(deltaLambda));
// 如果需要,将方位角转换为度数
double azimuthDeg = Math.toDegrees(azimuthRad);
// 如果需要,将方位角调整到0-360度范围
// if (azimuthDeg < 0) {
// azimuthDeg += 360;
// }
return azimuthDeg;
}
/**
* 计算卫星仰角
*
* @param satLat 卫星纬度(度)
* @param satLon 卫星经度(度)
* @param recLat 接收地纬度(度)
* @param recLon 接收地经度(度)
* @param satAlt 卫星高度(千米,相对于地球表面)
* @return 仰角(度)
*/
public static double calculateElevation(double satLat, double satLon, double recLat, double recLon, double satAlt) {
// 将角度转换为弧度
double satLatRad = Math.toRadians(satLat);
double satLonRad = Math.toRadians(satLon);
double recLatRad = Math.toRadians(recLat);
double recLonRad = Math.toRadians(recLon);
// 地球半径,单位:千米
double earthRadius = 6371.0;
// 卫星到地心的距离,单位:千米
double satelliteToEarthCenter = earthRadius + satAlt;
// 计算接收地与卫星之间的纬度差和经度差(以弧度为单位)
double latDiff = satLatRad - recLatRad;
double lonDiff = satLonRad - recLonRad;
// 计算仰角(以弧度为单位)
// 这里使用了一个简化的公式,实际应用中可能需要更复杂的模型
double elevationRad = Math.asin(Math.sin(latDiff) * Math.cos(satelliteToEarthCenter / earthRadius) +
Math.cos(recLatRad) * Math.cos(satLatRad) *
Math.sin(satelliteToEarthCenter / earthRadius) * Math.cos(lonDiff));
// 将弧度转换为度数
double elevationDeg = Math.toDegrees(elevationRad);
// // 确保仰角在0到90度之间
// if (elevationDeg < 0) {
// elevationDeg = 0;
// } else if (elevationDeg > 90) {
// elevationDeg = 90;
// }
return elevationDeg;
}
/**
* 计算极化角
*
* @param azimuth 卫星方位角(度)
* @param elevation 卫星仰角(度)
* @return 极化角(度)
*/
public static double calculatePolarizationAngle(double azimuth, double elevation) {
// 将角度转换为弧度
double azimuthRad = Math.toRadians(azimuth);
double elevationRad = Math.toRadians(elevation);
// 计算极化角(弧度)
double polarizationAngleRad = Math.atan2(Math.sin(azimuthRad), Math.tan(elevationRad));
// 将弧度转换为角度
double polarizationAngleDeg = Math.toDegrees(polarizationAngleRad);
// 确保极化角在0到180度之间
// if (polarizationAngleDeg < 0) {
// polarizationAngleDeg += 180;
// } else if (polarizationAngleDeg > 180) {
// polarizationAngleDeg -= 180;
// }
return polarizationAngleDeg;
}
/**
* 将角度转换为弧度
*
* @param degrees 角度值
* @return 弧度值
*/
public static double toRadians(double degrees) {
return degrees * Math.PI / 180.0;
}
/**
* 将弧度转换为度数
*
* @param radians 弧度值
* @return 度数值
*/
public static double toDegrees(double radians) {
return radians * 180.0 / Math.PI;
}