home | meteorologia satelitarna | robotyka | projekty | galeria    o nas... | kontakt             
       
     

Meteorologia

      HRPT/CHRPT/HRI
 
  Sprzęt odbiorczy

   APT - WEFAX
  
HRPT
  
Anteny
  
Rotor

               

  Opis systemów

   APT
  
WEFAX
  
HRPT
  
HRI
  
MSG-1
               

  Informacje bieżące

   status satelitów
       meteorologicznych
  
grafik WEFAX-MET7
   software
   linki


  Stacja meteo

   aktualne zdjęcia APT
   Meteosat 7

   
  
   Podstawowym trybem pracy satelitów NOAA jest tryb HRPT czyli High Resolution Picture Transmission. W trybie tym uzyskujemy zdjęcia o rozdzielczości odpowiadającej 1,1km/piksel obrazu. Dodatkowo otrzymujemy dane w 5 długościach fali świetlnej, a dokładniej od pasma widzialnego po głęboką podczerwień. Dane z satelity przesyłane są cyfrowo na częstotliwości z zakresu 1690 - 1710MHz z modulacją PSK.
 Zestaw odbiorczy do HRPT składa się z następujących elementów:
- antena paraboliczna, offsetowa lub helikal
- feedhorn na częstotliwość 1700MHz do odbioru polaryzacji kołowej
- konwerter 1.7GHz/137MHz
- odbiornik PSK zakres pracy 137-160MHz
- dekoder danych z układem Manchaster
- rotor anteny AZ-El
- sterownik rotora
- komputer PC
- oprogramowanie do śledzenia satelitów oraz sterowania rotorem
- oprogramowanie do przetwarzania odebranych danych

Jak widać z powyższego opisu, zestaw do HRPT jest dość rozbudowany i skomplikowany a zarazem dość drogi - przynajmniej w wersji profesjonalnej oferowanej przez wiele firm. W warunkach amatorskich można zbudować zestaw, którego najdroższym elementem nie jest elektronika lecz mechanika, a dokładniej rotor anteny pracujący w trybie azymut i elewacja, który musi być dobrze wykonany pod względem mechanicznym (brak luzów, szybka praca, możliwość współpracy z kontrolerem PC). Na rynku dostępne są mechanizmy znanych producentów np. YEASU, których cena oscyluje na poziomie około 3000 - 3500 PLN. Dodatkowo, oryginalny sterownik trzeba przystosować do współpracy z komputerem. Oczywiście, jeżeli ktoś posiada zacięcie do pracy mechanicznej, może sam wykonać konstrukcje obrotnicy jednak jest to dość duże wyzwanie.
Drugim elementem, który sprawia problemy związane z zakupem odpowiednich elementów elektronicznych to dekoder danych HRPT/CHRPT. Idea działania dekodera polega na odpowiedniej synchronizacji z danymi spływającymi w systemie Menchester z odbiornika PSK. Po wykonaniu synchronizacji dane pakowane są w ramki i przesyłane do komputera PC gdzie są zapisywane jako dane RAW (czyste dane). Dopiero oprogramowanie przetwarzające tworzy odpowiedni obraz oraz pozwala o odczyt dodatkowych informacji, takich jak np. temperatura w danym punkcie. W obecnej chwili dostępne są w internecie dwa amatorskie projekty takich dekoderów: dekoder projektu NOAA95 oraz bardziej popularne rozwiązanie Roba Alblasa. Dekoder R. Alblasa jest uniwersalnym dekoderem HRPT/CHRPT/HRI bazującym na dwóch macierzach logicznych Xilinxa XC3042 z których jeden pełni rolę dekodera Manchaster a drugi pakuje dane i przesyła je do komputera przez złącze LPT. Układ wyposażony jest w bufor danych, układ PLL synchronizacji dekodera, pamięć programu oraz kontrolne diody LED wskazujące tryb pracy. W zasadzie wykonanie takiego urządzenia ogranicza się do wykonania płytki drukowanej, zakupu kości Xilinxa, oprogramowania pamięci programu i zestrojenia pętli PLL. Dodatkowo dekoder pełni również rolę generatora sygnału HRPT/CHRPT oraz HRI (Meteosat - PDUS). Sterowanie dekoderem odbywa się na dwa sposoby: przez zewnętrzne przełączniki trybu pracy oraz z oprogramowania odbiorczego przez złącze LPT.
Odbiornik PSK składa się z głowicy pracującej w zakresie 137-160MHz, toru P.CZ. o szerokości pasma związanej z trybem pracy (2.66MHz dla NOAA HRPT, 4.5MHz dla CHRPT (chińskie satelity FengYong) oraz ewentualnie 0.6MHz dla HRI), demodulatora PSK z układem formującym strumień danych do poziomu TTL oraz układu sterowania opartego o mikrokontroler. Ponieważ odbierany sygnał podlega przesunięciu częstotliwości (efekt Dopplera) związanej z szybkim ruchem satelity układ demodulatora musi być wyposażony w automatyczną regulację częstotliwości. Oczywiście odbiornik powinien posiadać możliwość sterowania z komputera.
Najtrudniejszym do wykonania w warunkach amatorskich z zakresu elektroniki jest konwerter 1700/137MHz. Trudności związane są z zakresem pracy tego urządzenia i z potrzeby posiadania odpowiednich przyrządów pomiarowych pozwalających na dokładne zestrojenie takiego układu. Dla mniej zaawansowanych elektroników polecam zakup gotowego konwertera w postaci kitu lub zmontowanego i uruchomionego urządzenia np. projektu Emgola - www.emgola.cz . Innym rozwiązaniem toru odbiorczego jest stosowanie konwertera odbiorczego jako części składowej odbiornika. W tym przypadku sygnał z elementu odbiorczego (np. feedhorn) podawany jest bezpośrednio na wzmacniacz LNA o wzmocnieniu 35-50dB następnie wzmocniony sygnał podawany jest kablem bezpośrednio na głowicę odbiornika. Rozwiązanie takie ma zaletę związaną z faktem, iż przemiana pracuje w stabilnych temperaturowo warunkach domowych co nie wymaga wykonywania kompensacji wpływu temperatury na oscylator przemiany. Przykładem takiego odbiornika jest konstrukcja Sama Elsdona (http://homepage.ntlworld.com/sam.elsdon/).

   Podsumowując: chociaż ilość elementów systemu jest dość duża i wiąże się z dość sporymi wydatkami osiągnięty efekt rekompensuje poniesione koszta. W zamian dostajemy stację, która w zasadzie nie różni się szczególnie od profesjonalnych rozwiązań pod względem jakości otrzymywanych danych a kosztuje dużo mniej. Chociaż system HRPT jest już trochę przestarzały to jednak jest wystarczający do profesjonalnej oceny zmian zachodzących w naszej atmosferze. Dowodem tego są plany umieszczenia na orbicie kolejnych satelitów pracujących w tym systemie co pozwala przypuszczać, że jeszcze przez wiele lat będziemy mogli się cieszyć możliwością odbioru doskonałych zdjęć meteorologicznych.

 

 
 

 


 

 

 

@ Andrzej Antosik & Ireneusz Dębski - 2004