Ricezione di immagini meteo (parte 1.) Portale radioamatoriale europeo

Ondro (zawin) è l'autore della serie di articoli sulla ricezione delle immagini meteo NOAA, l'articolo originale può essere trovato su www.svetelektro.com. Grazie!

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.

Spero che la questione ti interessi e allarghi i tuoi orizzonti dell'ingegneria elettrica 🙂

Distribuzione e ricezione dei satelliti

L'area dei satelliti che mi ha interessato è la cosiddetta WXSAT (Satellite meteorologico - satelliti per il monitoraggio meteorologico). Questi satelliti possono essere divisi in 2 gruppi fondamentali:
– Geostazionario – non cambiano la loro posizione rispetto alla Terra (METEOSAT 7, GMS-5, GOES-E ...)
– satelliti orbitali con un'orbita polare - sono in movimento rispetto alla Terra (NOAA, Meteor e altri..)
Il gruppo NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) è diventato oggetto del mio interesse. Questi satelliti si muovono in orbite polari attorno alla Terra a una distanza compresa tra 800 e 1200 km, sorvolano lo stesso luogo ogni giorno all'incirca alla stessa ora. Ogni volta che fanno il giro della terra, passano vicino ai campi nord e sud – da qui il nome poli polari. Il tempo per fare il giro del globo è di circa 102 minuti.

Possiamo determinare il tempo esatto di volo su una determinata posizione calcolando gli 'elementi kepleriani', che descrivono il percorso attuale del satellite selezionato. Oggi vengono utilizzati numerosi programmi per PC per calcolare il volo e la posizione attuale dei satelliti. Io stesso preferisco usare il programma Orbitrone nella versione 3.71 (fig. 1). Visualizza la posizione attuale dei satelliti e può anche prevedere le loro prossime orbite, determinare ulteriormente se il satellite sarà illuminato o meno durante il sorvolo e molto altro ancora.

Fico. N. 1: Esempio del programma Orbitrone

Quando si trasmettono dati dai satelliti NOAA, non contengono né inizio né fine alle nostre latitudini. La trasmissione avviene per tutta la durata del volo del satellite. Innanzitutto, quando il satellite appare all'orizzonte, il bordo dell'immagine ricevuta è disturbato e gradualmente il segnale aumenta. Alla fine, quando il satellite scende sotto l'orizzonte, il segnale si indebolisce gradualmente fino a perderlo completamente. La durata del volo sopra la nostra posizione è di circa 10 minuti.

Attualmente ci sono 4 satelliti NOAA attivi che trasmettono dati ad una frequenza di 137 MHz: NOAA-15, NOAA-17, NOAA-18, NOAA-19. L’ultimo satellite NOAA-19, lanciato il 6 febbraio 2009, ci ha mostrato che questi satelliti sono ancora necessari oggi.

Le frequenze di trasmissione dei satelliti sono le seguenti: NOAA 15 137,50 MHz NOAA 17 137,62 MHz NOAA 18 137,10 MHz NOAA 19 137,9125 MHz
Quando si trasmettono dati dai satelliti NOAA, non contengono né inizio né fine alle nostre latitudini. La trasmissione avviene per tutta la durata del volo del satellite. Innanzitutto, quando il satellite appare all'orizzonte, il bordo dell'immagine ricevuta è disturbato e gradualmente il segnale aumenta. Alla fine, quando il satellite scende sotto l'orizzonte, il segnale si indebolisce gradualmente fino a perderlo completamente. La durata del volo sopra la nostra posizione è di circa 10 minuti.

Modulazione e formato dei dati

Le immagini trasmesse dai satelliti NOAA sono costituite da linee della durata di 0,5 secondi, corrispondenti ai dati dei sensori. Forniscono un'immagine della superficie terrestre contenente dati provenienti da due canali. Sul canale A viene trasmessa un'immagine nella parte visibile dello spettro (VIS) e sul canale B un'immagine nella parte infrarossa (IR). Ciascuna riga contiene dati da entrambi i canali (multiplex temporale) ed è costituita da una sequenza di toni separatori tradotti dalla modulazione dei fotogrammi.

I dati nel canale A sono preceduti da un breve impulso di 1040 Hz e analogamente i dati nel canale B sono preceduti da un breve impulso di 832 Hz. Ogni riga contiene anche una sequenza di calibrazione. Grazie a ciò, il Software utilizzato per la decodifica può quindi visualizzare solo il tipo di immagine selezionato o sincronizzare l'immagine con il bordo dello schermo.

Polárny satellitare 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 ).

Formato APT: il formato immagine APT è mostrato in Fig. 2, qui si possono vedere sia i canali A che B, divisi in 16 parti, che servono a calibrare l'immagine. Ogni parte è composta da otto linee di immagine consecutive. Notiamo quindi che le parti da 1 a 14 sono identiche nelle immagini di entrambi i canali. Nella fig. 3 vedo già questo formato APT 'nella pratica', così come l'ho ricevuto dal satellite 🙂

Fico. N. 2: formato APT