建立不同大气条件下再入飞行器通信信道的数据集的MATLAB代码

由于建立不同大气条件下再入飞行器通信信道的数据集需要考虑到多种因素，包括大气密度、飞行速度、飞行高度、通信频率等，因此需要进行复杂的计算和模拟。以下是一些MATLAB代码示例，可以帮助您开始创建数据集。这些代码示例仅供参考，具体实现还需要根据具体情况进行调整和完善。

1. 计算大气密度

大气密度是影响通信信道的一个重要因素。可以使用以下代码计算大气密度：

function [rho, T, P] = atmosisa(h)
% 根据国际标准大气模型计算高度为h处的大气密度rho、温度T和压力P

R = 287.05;     % 气体常数
g0 = 9.80665;   % 重力加速度
T0 = 288.15;    % 海平面标准温度
P0 = 101325;    % 海平面标准气压

% 计算温度
if h <= 11000
    T = T0 - 6.5e-3 * h;
elseif h <= 25000
    T = 216.65;
else
    T = 216.65 + (h - 25000) * 2.8e-3;
end

% 计算压力
if h <= 11000
    P = P0 * (T / T0) ^ (-g0 / (R * 6.5e-3));
elseif h <= 25000
    P = 22632.06 * exp(-g0 / (R * T) * (h - 11000));
else
    P = 2488.16 * (T / 216.65) ^ (-g0 / (R * 2.8e-3));
end

% 计算密度
rho = P / (R * T);
end

2. 模拟再入飞行器的运动

再入飞行器的运动包括速度、高度、角度等方面的变化。以下代码示例可以帮助您模拟再入飞行器的运动：

% 初始化
t = 0;
dt = 0.01;      % 时间步长
v = [0; 0; 0];  % 初始速度
h = 120000;     % 初始高度
gamma = -12;    % 初始下俯角
psi = 0;        % 初始偏航角

% 循环模拟
while h > 0
    % 计算加速度
    [rho, ~, ~] = atmosisa(h);
    a = [0; 0; -9.80665] - 0.5 * rho * norm(v) * v;
    
    % 更新速度和位置
    v = v + a * dt;
    h = h + v(3) * dt;
    
    % 更新角度
    gamma = atan2(v(3), norm(v(1:2))) * 180 / pi;
    psi = psi + 0.1;
    
    % 更新时间
    t = t + dt;
end

3. 计算信道损耗

信道损耗是指信号在传输过程中损失的能量。以下代码示例可以帮助您计算在不同大气条件下的信道损耗：

% 初始化
f = 4e9;        % 信号频率
lambda = 3e8 / f;
Pt = 100;       % 发射功率
Gt = 10;        % 发射天线增益
Gr = 10;        % 接收天线增益
L0 = 92.45;     % 自由空间损耗

% 循环计算
h = 50000:1000:120000;
loss = zeros(size(h));
for i = 1:length(h)
    [rho, ~, ~] = atmosisa(h(i));
    L = L0 + 20 * log10(4 * pi * h(i) / lambda) + 20 * log10(lambda) + 20 * log10(rho / 1.225) - Gt - Gr;
    loss(i) = L;
end

4. 生成数据集

最后，可以使用上述代码生成数据集。例如，可以在不同高度和角度下模拟再入飞行器的运动，并计算在不同大气条件下的信道损耗。然后，将这些数据保存到一个文件中，作为数据集的一部分。以下代码示例可以帮助您生成数据集：

% 初始化
h = 50000:1000:120000;
gamma = -20:5:20;
data = cell(length(h), length(gamma));

% 循环生成数据
for i = 1:length(h)
    for j = 1:length(gamma)
        % 模拟运动
        [v, psi] = simulate_motion(h(i), gamma(j));
        
        % 计算信道损耗
        [rho, ~, ~] = atmosisa(h(i));
        L = calculate_loss(f, v, psi, rho);
        
        % 保存数据
        data{i, j} = struct('height', h(i), 'angle', gamma(j), 'velocity', v, 'psi', psi, 'loss', L);
    end
end

% 保存数据集
save('dataset.mat', 'data');