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 Orbitron
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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.
Il satellite polare utilizza la modulazione di tipo APT e il WEFAX geostazionario. Questi metodi di codifica sono molto simili. L'unica differenza significativa è che la ricezione dal satellite polare non ha inizio né fine, la trasmissione del segnale alla Terra è continua. Riceveremo i segnali sotto forma di informazioni sull'immagine in bianco e nero (la pseudocolorazione avviene solo nel PC), attraverso un canale audio standard, dove la variazione dell'ampiezza della sottoportante 2400Hz esprime il livello di luminosità. Il massimo della modulazione della sottoportante è definito come l'ampiezza indicata dal numero 8 sulla scala dei grigi, che corrisponde al (87 ± 5)% (non deve superare il 92%) della modulazione e corrisponde al colore bianco nell'immagine. Il segnale AM così creato viene ulteriormente modulato sulla portante principale nella banda da 137 a 138 MHz (banda 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
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Fico. N. 2: il formato APT nella pratica
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Fonte: www.svetelektro.com