Автоматическая передача изображения

Система автоматической передачи изображения (APT) — это аналоговая система передачи изображения, разработанная для использования на метеорологических спутниках . Он был представлен в 1960-х годах и на протяжении четырех десятилетий предоставлял данные изображений относительно недорогим пользовательским станциям в большинстве стран мира. Пользовательская станция в любой точке мира может получать локальные данные по крайней мере два раза в день от каждого спутника, проходящего почти над головой.

Передача инфекции

Структура

Широковещательная передача состоит из двух каналов изображения, телеметрической информации и данных синхронизации, причем каналы изображения обычно называются Видео A и Видео B. Все эти данные передаются в виде строки горизонтальной развертки. Полная строка имеет длину 2080 пикселей , при этом каждое изображение использует 909 пикселей, а остальная часть идет на телеметрию и синхронизацию. Строки передаются со скоростью 2 в секунду, что соответствует 4160 словам в секунду или 4160 бод .

Изображения

На спутниках системы NOAA POES два изображения представляют собой сглаженные 8-битные изображения с разрешением 4 км/пиксель, полученные с двух каналов усовершенствованного радиометрического датчика очень высокого разрешения (AVHRR). Перед трансляцией изображения корректируются для обеспечения почти постоянного геометрического разрешения; как таковые изображения не имеют искажений, вызванных кривизной Земли.

Из двух изображений одно обычно длинноволновое инфракрасное (10,8 микрометра ), а второе переключается между ближневидимым (0,86 микрометра) и средневолновым инфракрасным (3,75 микрометра) в зависимости от того, освещена ли земля солнечным светом. Однако NOAA может настроить спутник для передачи любых двух каналов изображения AVHRR.

Синхронизация и телеметрия

В передачу включена серия импульсов синхронизации , минутные отметки и телеметрическая информация.

Информация о синхронизации, передаваемая в начале каждого видеоканала, позволяет принимающему программному обеспечению согласовывать свою выборку со скоростью передачи сигнала, которая может незначительно меняться с течением времени. Минутные отметки представляют собой четыре линии, чередующиеся черные и белые линии, которые повторяются каждые 60 секунд (120 строк).

Секция телеметрии состоит из шестнадцати блоков длиной по 8 строк каждый, которые используются в качестве опорных значений для декодирования каналов изображения. Первые восемь блоков, называемые «клиньями», начинаются с 1/8 максимальной интенсивности и последовательно увеличиваются на 1/8 до полной интенсивности в восьмом сегменте, причем девятый имеет нулевую интенсивность. Каждый из блоков с десяти по пятнадцать кодирует калибровочное значение датчика. Шестнадцатый блок определяет, какой канал датчика использовался для предыдущего канала изображения, путем сопоставления интенсивности одного из клиньев с первого по шестой. Видеоканал A обычно соответствует либо второму, либо третьему сегменту, канал B соответствует четвертому сегменту.

Первые четырнадцать блоков должны быть идентичными для обоих каналов. Шестнадцать блоков телеметрии повторяются каждые 128 строк, и эти 128 строк называются кадром.

Вещательный сигнал

Сам сигнал представляет собой 256-уровневую амплитудно-модулированную 2400 Гц поднесущую частотой , которая затем модулируется по частоте диапазона 137 МГц на радиочастотную несущую . Максимальная модуляция поднесущей составляет 87% (±5%), а общая РЧ полоса пропускания составляет 34 кГц. На транспортных средствах NOAA POES сигнал передается с мощностью примерно 37 дБм (5 Вт). ^{[ 1 ]} эффективная излучаемая мощность .

Получение изображений

Сигнал APT передается непрерывно, причем прием начинается в начале следующей строки, когда приемник находится в пределах радиодиапазона. Изображения могут быть получены в режиме реального времени с помощью относительно простых и недорогих приемников в течение всего времени, пока спутник находится в пределах радиодиапазона, что обычно длится от 8 до 15 минут.

По состоянию на 2004 год ^[update] (ВМО) зарегистрировано почти 5000 приемных станций APT во Всемирной метеорологической организации . Неясно, какой процент от общей базы пользователей это представляет, поскольку регистрация не является обязательным требованием и была доступна только после 1996 года.

Радиоприемник

Полоса пропускания, необходимая для приема передач APT, составляет примерно 34 кГц. Большинство старых сканеров (приемники полицейского и пожарного типа) имеют стандартную полосу пропускания 15 кГц, которая была разработана для поддержки передачи голоса. Новые приемники общего покрытия УКВ оснащены несколькими полосами пропускания ПЧ; некоторые из них, помимо прочего: 6 кГц, 15 кГц, 50 кГц и 230 кГц (радиовещание FM). Использование приемника со слишком узкой полосой пропускания приведет к получению изображений с насыщенным черным и белым цветом, а также к возможной инверсии. Слишком широкий уровень шума приемника будет слишком высок для получения хорошего изображения. Для энтузиастов-любителей лучшим вариантом будет приемник с компьютерным контроллером, позволяющий программному обеспечению автоматически настраивать и устанавливать необходимые режимы для правильного приема. Существуют также специальные приемники APT, созданные специально для компьютерного управления и приема APT. В частности, ICOM PCR1000, PCR1500 и PCR2500 дадут отличные результаты. Поиск в Интернете по запросу «NOAA APT (RECEPTION или RECEIVER)» даст массу информации о приемниках, программном обеспечении и антеннах.

Антенна

Изображения APT с метеорологических спутников можно принимать с помощью антенны с правой круговой поляризацией и частотой 137 МГц. Обычно нет необходимости направлять антенну за спутником, а антенна с фиксированным положением обеспечит хорошие результаты.

Двумя наиболее часто рекомендуемыми антеннами являются скрещенный диполь и четырехзаходная спиральная антенна (QHA или QFH).

Отображение изображений

Много лет назад, ^{[ когда? ]} для получения изображений APT в дополнение к приемнику требовался специализированный декодер для отображения или печати изображений, очень похожий на HF WEFAX (обслуживающий морское сообщество). Часто и приемник, и декодер объединялись в один блок.

Сегодня, с появлением персональных компьютеров, все, что требуется, — это специальное программное обеспечение, такое как WXtoIMG (многие из которых предлагают «бесплатные» версии [1] ) и звуковая карта. Звуковая карта получает и оцифровывает видео медленного сканирования (в слышимом диапазоне), поступающее из динамика, телефонов или линейного выхода ресивера, а затем программное обеспечение обрабатывает различные видимые и инфракрасные каналы датчика AVHRR. Большинство программ автоматически сохраняют каждое изображение и публикуют обработанное изображение на выбранном веб-сайте, размещая новое изображение при каждом проходе спутника APT.

Улучшенные изображения

Поскольку каждый канал датчика AVHRR чувствителен только к одной длине волны света, каждое из двух изображений имеет только яркость , также известную как оттенки серого . Однако разные материалы имеют тенденцию излучать или отражать с одинаковой относительной интенсивностью. Это позволило разработать программное обеспечение, которое может применять к изображениям цветовую палитру, имитирующую окраску видимого света. Если программа декодирования точно знает, где находился спутник, она также может накладывать контуры и границы, чтобы облегчить использование полученных изображений.

История

Разработано Национальной службой спутников Земли.
Испытан на ТИРОС-8 , запущен 21 декабря 1963 года.
«Нимбус-1» , запущенный 28 августа 1964 года, стал первым прикладным спутником.
Первым полярно-орбитальным аппаратом NOAA, использовавшим его, был TIROS-N , запущенный 13 октября 1978 года, и с тех пор он летал на всех полярно-орбитальных аппаратах NOAA.
Также летал на советских метеоспутниках «МЕТЕОР» , «Сич», «Ресурс» и «Океан».

Текущий статус

Из-за постепенного прекращения использования APT очень мало спутников все еще передают APT. Предыдущие спутники, такие как «Сич-1» и спутники серии «МЕТЕОР» , работали на APT, но с тех пор срок их эксплуатации подошел к концу.

Спутники NOAA передают APT

Будущее

С развитием электроники аналоговые системы передачи уступили место цифровым системам передачи. NOAA-19 , называвшийся NOAA-N' , является последним спутником, оснащенным системой APT. до запуска 6 февраля 2009 года ^{[ 2 ]} Программа MetOp , результат сотрудничества NOAA и EUMETSAT , перешла на низкоскоростную передачу изображений (LRPT) для своих новых спутников на полярной орбите.

См. также

Ссылки

^ «РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ NOAA KLM, раздел 4.2» . Архивировано из оригинала 6 июля 2008 г.
^ «Будущие полярно-орбитальные и геостационарные спутниковые системы NOAA - Спутниковая информационная система NOAA (NOAASIS); Управление эксплуатации спутников и продуктов» . Архивировано из оригинала 2 мая 2015 г. Проверено 27 апреля 2015 г.

Внешние ссылки

[1] «РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ NOAA KLM, раздел 4.2» . Архивировано из оригинала 6 июля 2008 г.

[2] «Будущие полярно-орбитальные и геостационарные спутниковые системы NOAA - Спутниковая информационная система NOAA (NOAASIS); Управление эксплуатации спутников и продуктов» . Архивировано из оригинала 2 мая 2015 г. Проверено 27 апреля 2015 г.

[ 1 ]

[ 2 ]