Příjem meteo-snímků (část 1.)

Autorem seriálu článků o příjmu meteo snímků NOAA je Ondro (Zawinul), původní článek naleznete na www.svetelektro.com. TNX!

V této první části se budu věnovat problematice satelitů NOAA, které využívám pro příjem meteorologických snímků země. Zaměřím se na jejich rozdělení, vlastnosti, kódování dat, modulaci a vysílací frekvence. V dalších článcích se budu věnovat anténě na příjem NOAA satelitů a samotný příjimač z hlediska charateristiky a konstrukce.
Doufám, že vás daná problematika zaujme a rozšíří vaše obzory elektrotechniky 🙂

Rozdělení a příjem satelitů:

Oblast satelitů která mě zaujala jsou tzv.. MHz pro zpracovani signalu z meteorologických satelitu (Weather satelit – satelity pro sledování počasí). Tyto satelity lze rozdělit do 2 základních skupin:
– Geostacionární – svou polohu vzhledem k Zemi nemění (POČASÍ 7, GMS-5, GOES-E …)
– orbitální satelity s polární dráhou – jsou v pohybu vzhledem k Zemi (NOAA, Meteor a další..)
Předmětem mého zájmu se stala skupina NOAA (Národní úřad pro oceán a atmosféru). Tyto satelity se pohybují na polárních drahách kolem Země ve vzdálenosti 800 až 1200km, přelétávají nad týmž místem denně přibližně ve stejnou hodinu. Při každém obletu země přecházejí blízko kolem severního a jižního pole – odtud pochází název polární. Doba obletu celé zeměkoule je přibližně 102 minut.

Přesnou dobu přeletu nad danou lokalitou můžeme určit výpočtem z „kepleriánských prvků“, kterými je popsána aktuální dráha zvoleného satelitu. Pro výpočet přeletu a aktuální polohu satelitů dnes slouží řada programů na PC. Já sám používám nejraději program Orbitron ve verzi 3.71 (obr č.1). Zobrazuje aktuální polohu satelitů a dokáže i předpovídat jejich nejbližší oblety, dále určit zda bude satelit při průletu osvětlen nebo ne a mnoho jiného.

Obr. č.1: Ukázka programu Orbitron

Při vysílání dat ze satelitů NOAA neobsahuje v našich zeměpisných šířkách žádný začátek ani konec. Vysílání probíhá po celou dobu přeletu satelitu. Nejprve, když se satelit objeví na obzoru , je okraj přijímaného snímku zašuměný a postupně signál roste. Na konci, když satelit zapadá za horizont postupně signál slábne až se úplně ztratí. Délka trvání přeletu nad naší lokalitou trvá přibližně 10min.

Aktivní NOAA satelity které vysílají data na frekvenci 137MHz jsou v současnosti 4 – NOAA-15, NOAA-17, NOAA-18, NOAA-19. Tón, že tyto satelity jsou potřebné iv současnosti nás přesvědčil poslední satelit NOAA-19 který byl spuštěn 6. Února 2009.

Vysílací frekvence satelitů jsou následující:
NOAA 15 137.50 MHz
NOAA 17 137.62 MHz
NOAA 18 137.10 MHz
NOAA 19 137.9125 MHz

Při vysílání dat ze satelitů NOAA neobsahuje v našich zeměpisných šířkách žádný začátek ani konec. Vysílání probíhá po celou dobu přeletu satelitu. Nejprve, když se satelit objeví na obzoru , je okraj přijímaného snímku zašuměný a postupně signál roste. Na konci, když satelit zapadá za horizont postupně signál slábne až se úplně ztratí. Délka trvání přeletu nad naší lokalitou trvá přibližně 10min.

Modulácia a formát dát:

Vysílání snímků z NOAA satelitů se skládá z řádků trvajících 0.5 sekundy, odpovídající s údaji snímačů. Ty poskytují jeden snímek zemského povrchu obsahující data ze dvou kanálů. Na kanálu A se vysílá snímek ve viditelné části spektra (VIS) a na kanálu B snímek v infračervené části (IR). Každý řádek obsahuje data z obou kanálů (časový multiplex) a skládá se ze sekvence oddělovacích tónů přeložených modulací snímku.
Datům v kanálu A předchází krátký puls 1040 Hz a podobně datům v kanálu B předchází krátký puls 832 Hz. Každý řádek obsahuje také kalibrační sekvenci. Díky tomu dokáže potom používaný SW pro dekódování zobrazit pouze vybraný typ snímku nebo snímek sesynchronizovat na okraj obrazovky.

Polární satelit používá modulaci typu APT a geostacionární WEFAX. Tyto metody kódování jsou si velmi podobné. Jediný podstatný rozdíl je v tom, že příjem z polárního satelitu nemá žádný začátek ani konec, přenos signálu na Zemi je nepřetržité. Signály budeme přijímat ve formě černobílé obrazové informace (pseudo-zabarvení probíhá až v PC), standardním audio kanálem, kde změna amplitudy subnosné 2400Hz vyjadřuje úroveň jasu. Maximum modulace subnosné je definováno jako amplituda označená číslem 8 na stupnici šedi, co odpovídá (87 ± 5)% (nesmí překročit 92%) modulace a odpovídá bílé barvě na snímku. Takto vzniklý AM signál se dále namoduluje na hlavní nosnou v pásmu 137 až 138MHz (fm úžas).

Formát APT: Formát snímku APT je na obr.2 a lze zde vidět oba kanály A i B, rozdělenou na 16 dílů, které slouží ke kalibraci snímku. Každý díl je složen z osmi za sebou následujících obrazových řádků. Poznamenejme tedy, že díly 1 až 14 jsou identické na snímcích z obou kanálů. Na obrázku. 3 vidět již tento formát APT “v praxi”, tak jak jsem ho přijal ze satelitu 🙂

Obr. č.2: Formát APT

Obr. č.2: Formát APT v praxi

Zdroj: www.svetelektro.com