Příjem meteo-snímků (část 1.) European Hamradio portal

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

V tejto prvej časti sa budem venovať problematike satelitov NOAA, ktoré využívam na prijem meteorologických snímkov zeme. Zameriam sa na ich rozdelenie, vlastnosti, kódovanie dát, moduláciu a vysielacie frekvencie. V dalších článkoch sa budem venovať anténe na príjem NOAA satelitov a samotný príjimač z hladiska charateristiky a konštrukcie.

Doufám, že Vás problematika zaujme a rozšíří Vám obzory elektrotechniky 🙂

Rozdělení a příjem satelitů

Oblast satelitů která mě zaujala jsou tzv. WXSAT (Weather satelit – satelity pro sledování počasí). Tyto satelity lze rozdělit do 2 základních skupin:
– Geostacionární – svou polohu vzhledem k Zemi nemění (METEOSAT 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 (National Oceanic and Atmospheric Administration). 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. Nejdříve, když se satelit objeví na obzoru , je okraj přijímaného snímku zašuměný a postupně signál roste. Na konci, kdy 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. O tom, 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. Nejdříve, když se satelit objeví na obzoru , je okraj přijímaného snímku zašuměný a postupně signál roste. Na konci, kdy satelit zapadá za horizont postupně signál slábne až se úplně ztratí. Délka trvání přeletu nad naší lokalitou trvá přibližně 10min.

Modulace a formát dat

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.

Polárny satelit používa moduláciu typu APT a geostacionárny WEFAX. Tieto metódy kódovania sú si veľmi podobné. Jediný podstatný rozdiel je v tom, že príjem z polárneho satelitu nemá žiadny začiatok ani koniec, prenos signálu na Zemi je nepretržité. Signály budeme prijímať vo forme čiernobielej obrazovej informácie (pseudo-zafarbenie prebieha až v PC), štandardným audio kanálom, kde zmena amplitúdy subnosnej 2400Hz vyjadruje úroveň jasu. Maximum modulácie subnosné je definované ako amplitúda označená číslom 8 na stupnici šedi, čo zodpovedá (87 ± 5)% (nesmie prekročiť 92%) modulácie a zodpovedá bielej farbe na snímke. Takto vzniknutý AM signál sa ďalej namoduluje na hlavnú nosnú v pásme 137 až 138MHz (pásmo FM ).

Formát APT: Formát snímku APT je na obr.2 a je zde možné vidět oba kanály A i B, rozdělený 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. Obr. 3 vidět již tento formát APT „v praxi“, tak jak jsem ho přijal ze satelitu 🙂

Obr. č.2: Formát APT