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

Meteorologia

      WEFAX - WEather FAXimile
 
  Sprzęt odbiorczy

    APT - WEFAX
  
HRPT - HRI
  
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

   

Meteosat7

System WEFAX wykorzystywany jest przez meteorologiczne satelity geostacjonarne i kierowany jest do użytkowników SDUS (Secondary Data User Station). W systemie tym pracują satelity Meteosat należące do europejskiej organizacji EUMETSAT, GOES należące do NOAA oraz JMSS pokrywający swym zasięgiem Oceanię oraz Daleki Wschód. Najważniejszą zaletą umieszczenia satelity na orbicie geostacjonarnej jest możliwość regularnego przekazywania zdjęć meteorologicznych co umożliwia śledzenie oraz przewidywanie zmian zachodzących w atmosferze. System opiera się na zasadzie skanowania powierzchni ziemi sensorami pracującymi w paśmie widma widzialnego VIS (0.45 – 1.0 µm), podczerwieni IR (10.5 –12.5 µm) i absorpcji pary wodnej WV (5.7 – 7.1 µm) z rozdzielczością 5km. Każdy z tych sensorów przypisany jest do odpowiedniego formatu nadawanego zdjęcia:
VIS - format C
IR - format D
WV - format E
Odebrany obraz wysyłany jest do bazowej stacji odbiorczej, tam jest wzbogacany o kontury lądów, siatkę geograficzną oraz nagłówki cyfrowe, następnie wysyłany jest do satelity który następnie emituje właściwy sygnał do stacji odbiorczych. Cały obszar ziemi został podzielony na 9 podstawowych sektorów oraz na dwa podsektory.

Podział na podsektory C02 i C03 (grafika EUMETSAT)

Podział na podstawowe sektory (grafika EUMETSAT)

Dodatkowo, w określonym przez grafik czasie na drugim kanale nadawane są także zdjęcia w formacie xTOT. Format ten swym zasięgiem pokrywa powierzchnię całej ziemi i nadawany jest w trzech podstawowych pasmach widma. Należy również wspomnieć o nadawanych co 6 godzin zdjęciach retransmitowanych z satelitów GOES oraz JMSS.
Oczywiście (tak jak w przypadku satelitów NOAA) właściwym trybem pracy jest transmisja cyfrowa HRI (High Resolution Images) skierowana do odbiorców klasyfikowanych jako PDUS (Primare Digital User Station). Przekaz cyfrowy jest w większości kodowany (oprócz zdjęć Europy nadawanych co 6 godzin).
Sygnał przekazywany jest do odbiorców w paśmie L a dokładniej na dwóch kanałach: 1691 MHz - WEFAX oraz 1694.5 MHz - HRI. Każda transmisja jednego wycinka trwa trzy i pół minuty. Początek przekazu zaczyna się od nadania tonu startowego 300 Hz przez 3 sekundy, potem następuje przekaz cyfrowego nagłówka w którym znajduje się informacja o formacie i numerze sektora, godzina oraz nazwa satelity. Na podstawie nagłówka program odbiorczy kataloguje zdjęcia, przypisuje kolorowe maski oraz tworzy filmy (istnieją prostsze rozwiązania tworzące animacje bazujące na grafiku nadawania przekazów). Koniec transmisji jest rozpoznawany po tonie 450 Hz nadawanym przez 3 sekundy.

W obecnej chwili system WEFAX nie będzie już wykorzystywany w satelitach drugiej generacji MSG - Meteosat Second Generation. Nowy system opiera się na transmisjach cyfrowych zarówno dla użytkowników SDUS jak i PDUS. Odpowiednio jest to LRIT oraz HRIT. W najbliższym czasie satelita METEOSAT7 zostanie przesunięty na pozycję 10 W a MSG-1 na dotychczasową pozycje MET7 czyli 0 stopni.

Aktywne satelity systemu WEFAX:
Meteosat7 - 0 stopni

Przykładowe zdjęcie z satelity Meteosat7


Meteosat7, sektor C03, VIS

Odbiór WEFAX

Stacja odbiorcza składa się z następujących elementów:

  • antena odbiorcza pasma L
  • konwerter z pasma L na zakres 137 MHz
  • odbiornik 137 MHz
  • przetwornik sygnału wraz z oprogramowaniem

Antena odbiorcza

Najczęściej stosowanym typem anteny jest antena paraboliczna. Antena taka zapewnia stosunkowo duży zysk sygnału przy małych kosztach nabycia. W naszych warunkach geograficznych wystarczającą wielkością czaszy jest średnica 90 cm (wprawdzie już przy 60 cm jest dostatecznie silny sygnał jednak przydaje się zapas w przypadku złych warunków atmosferycznych). W ognisku anteny umieszczony jest element odbiorczy - feedhorn na pasmo L. Jest to odcinek falowodu z dipolem odbiorczym strojonym na częstotliwość 1691 MHz. Szczegóły konstrukcyjne dostępne są w dziale Hardware. Wyjście zakończone jest najczęściej gniazdem typu N lub SMA.


Antena paraboliczna wraz z feedhornem (zdjęcie Timstep)


Oczywiście zamiast anteny parabolicznej można również zastosować antenę offsetową. W tym przypadku wymagany jest inny feedhorn lub mała antena Yagi.


Antena do czaszy offsetowej wraz z konwerterem firmy Grundig

Innym typem stosowanych anten jest antena typu Yagi. Niewątpliwą zaletą takiej anteny jest jej kompaktowość. Już przy długości ok. 1.5m zapewnia wystarczający poziom sygnału przy czym daje się ją łatwo transportować. Wadą jest natomiast konieczność precyzyjnego wykonania elementów oraz wrażliwość na warunki zewnętrzne (jeżeli nie jest obudowana).


Antena typu YAGI firmy Grundig (zdjęcie własne)


W profesjonalnych mobilnych rozwiązaniach stosuje się również anteny płaskie panelowe. Budowa takiej anteny opiera się na wspólnym połączeniu wielu elementów odbiorczych tworzących macierz. Macierz wykonuje się najczęściej w postaci "kanapki" płytek drukowanych. Anteny takie mają stosunkowo duży zysk przy niewielkich rozmiarach.


Antena panelowa firmy Dartcom (grafika Dartcom)

Konwerter

Jest jednym z ważniejszych elementów całego systemu i jednocześnie najdroższym. Jest wykorzystywany zarówno do odbioru sygnałów analogowych jak i cyfrowych (Meteosat, MSG-1, NOAA). Podstawowym zadaniem konwertera jest przemiana częstotliwości wejściowej (pasmo L) na niższą wyjściową. Zaleta takiego rozwiązania polega na obniżeniu wpływu tłumienia antenowego przewodu łączącego system antenowy z odbiornikiem oraz na wstępnym wzmocnieniu i filtrowaniu właściwego użytecznego sygnału. Typowo konwerter w swojej strukturze zawiera: stopień wejściowy wzmacniacza wraz z filtrem pasmowym, mieszacz, generator oraz wzmacniacz wyjściowy wraz z filtrem.


LNB firmy Grundig (zdjęcie własne)

Najczęściej urządzenie tego typu pracuje w warunkach znacznych zmian temperatury w związku z czym wymaga się od niego dużej stabilności pracy generatora - najczęściej PLL z kompensacją temperatury. Typowe parametry konwerterów:

  • wzmocnienie od 35 do 55 dB
  • zakres pracy 1690 -1710 MHz
  • częstotliwość heterodyny 1553.5 MHz (1691-1553.5=137.5 MHz)
  • zasilanie napięciem 12V przez przewód antenowy
  • możliwość zasilania przedwzmacniacza

Budowa własnego konwertera wymaga znajomości techniki RF, dostępności odpowiednich przyrządów pomiarowych oraz posiadania odpowiednich części RF z którymi w naszym kraju nie jest najlepiej. Na rynku amatorskim oferowane są konwertery w postaci kitów do samodzielnego złożenia lub uruchomionych zestawów. Ceny zawierają się w granicach 100-150 EUR. Produkty renomowanych firm sięgają cen rzędu 1250 $.

Odbiornik

Od odbiornika systemu WEFAX wymaga się dokładnie takich samych parametrów jak przy systemie APT. Oczywiście istnieją na rynku urządzenia dedykowane wyłącznie dla Meteosata. Przykładem jest odbiornik firmy GRUNDIG MST100.


MST100 firmy Grundig (zdjęcie Grundig)

Odbiornik ten jest w zasadzie małym komputerem z częścią odbiorczą w.cz. oraz systemem mikroprocesorowym tworzącym obrazy statyczne oraz animacje. Sygnał obrazu podawany jest w systemie telewizyjnym PAL. Urządzenie odczytuje nagłówki cyfrowe i na tej podstawie tworzy filmy lub wyświetla tylko zdefiniowane przez użytkownika klatki. Oczywiście istnieje możliwość kolorowania zdjęć w celu uwypuklenia warunków meteorologicznych. Odbiornik ten idealnie nadaje się do pracy w domu, włączony w instalację telewizyjną a także do pracy w terenie (możliwość zasilania napięciem od 8 do 30V). Jedynym mankamentem jest brak możliwości sterowania zmianą kanałów z komputera PC ale po małych modyfikacjach to również jest możliwe.

Przetwarzanie obrazu

Tak jak w przypadku APT najczęściej stosowanym przetwornikiem jest karta dźwiękowa PC. Praktycznie wszystkie programy obsługujące APT obsługują również format WEFAX. Najważniejszą funkcją takiego oprogramowania jest możliwość tworzenia animacji z wybranych klatek. Oczywiście odbywa się to całkowicie automatycznie. Polecam oprogramowanie JVComm - automatyczna praca, tworzenie animacji, nakładanie masek itd. Opis oprogramowania dostępny w dziale Software.

 

 

@ Andrzej Antosik & Ireneusz Dębski - 2004