Automatisk bildöverföring
APT -systemet ( Automatic Picture Transmission) är ett analogt bildöverföringssystem utvecklat för användning på vädersatelliter . Den introducerades på 1960-talet och har under fyra decennier tillhandahållit bilddata till relativt billiga användarstationer på platser i de flesta länder i världen. En användarstation var som helst i världen kan ta emot lokal data minst två gånger om dagen från varje satellit när den passerar nästan ovanför.
Överföring
Strukturera
Sändningssändningen är sammansatt av två bildkanaler, telemetriinformation och synkroniseringsdata, med bildkanalerna typiskt kallade Video A och Video B. All denna data överförs som en horisontell avsökningslinje. En komplett rad är 2080 pixlar lång, där varje bild använder 909 pixlar och resten går till telemetri och synkronisering. Linjer sänds med 2 per sekund, vilket motsvarar 4160 ord per sekund, eller 4160 baud .
Bilder
På NOAA POES -systemsatelliter är de två bilderna 4 km / pixel utjämnade 8-bitars bilder härledda från två kanaler av den avancerade mycket högupplösta radiometersensorn (AVHRR). Bilderna korrigeras för nästan konstant geometrisk upplösning innan de sänds; som sådan är bilderna fria från förvrängning orsakad av jordens krökning.
Av de två bilderna är den ena typiskt långvågig infraröd (10,8 mikrometer ) och den andra växlar mellan nästan synlig (0,86 mikrometer) och mellanvågsinfraröd (3,75 mikrometer) beroende på om marken är upplyst av solljus. NOAA kan dock konfigurera satelliten att sända två av AVHRR:s bildkanaler.
Synkronisering och telemetri
Inkluderat i överföringen är en serie synkroniseringspulser , minutmarkörer och telemetriinformation.
Synkroniseringsinformationen, som sänds i början av varje videokanal, gör att den mottagande programvaran kan anpassa sin sampling med signalens baudhastighet, som kan variera något över tiden. Minutmarkörerna är fyra rader med omväxlande svarta och vita linjer som upprepas var 60:e sekund (120 rader).
Telemetrisektionen är sammansatt av sexton block, vart och ett 8 rader långt, som används som referensvärden för att avkoda bildkanalerna. De första åtta blocken, som kallas "kilar", börjar med 1/8 max intensitet och ökar successivt med 1/8 till full intensitet i den åttonde kilen, där den nionde är noll intensitet. Block tio till femton kodar vart och ett av ett kalibreringsvärde för sensorn. Det sextonde blocket identifierar vilken sensorkanal som användes för den föregående bildkanalen genom att matcha intensiteten hos en av kilarna ett till sex. Videokanal A matchar vanligtvis antingen kil två eller tre, kanal B matchar kil fyra.
De första fjorton blocken ska vara identiska för båda kanalerna. De sexton telemetriblocken upprepas var 128:e rad, och dessa 128 linjer hänvisas till som en ram.
Sändningssignal
Själva signalen är en 256-nivå amplitudmodulerad 2400 Hz underbärvåg , som sedan frekvensmoduleras på 137 MHz-bandets RF-bärvåg . Maximal underbärvågsmodulering är 87 % (±5 %) och den totala RF- bandbredden är 34 kHz. På NOAA POES-fordon sänds signalen med cirka 37 dBm (5 watt) effektiv utstrålad effekt .
Tar emot bilder
En APT-signal sänds kontinuerligt, med mottagning som börjar vid början av nästa rad när mottagaren är inom radioräckvidd. Bilder kan tas emot i realtid av relativt osofistikerade, billiga mottagare under den tid satelliten är inom radioräckvidd, som vanligtvis varar 8 till 15 minuter.
Från och med 2004 fanns det nästan 5 000 APT-mottagningsstationer registrerade hos Världsmeteorologiska organisationen ( WMO). Det är oklart vilken procent av den totala användarbasen detta representerar, eftersom registrering inte är ett krav, och var tillgänglig först efter 1996.
Radiomottagare
Den bandbredd som krävs för att ta emot APT-sändningar är cirka 34 kHz. De flesta äldre skannrar (mottagare av polis- och brandtyp) har standardbandbredden på 15 kHz som utformades för att stödja röstöverföringar. Nyare VHF-mottagare med allmän täckning är utrustade med flera IF-bandpass; vissa är, men inte begränsade till: 6 kHz, 15 kHz 50 kHz & 230 kHz (sändning av FM). Användning av en mottagare med för smal bandbredd ger bilder som är mättade i svartvitt, samt eventuell inversion. För brett och mottagarens brusgolv blir för högt för att få en bra bild. För amatörentusiasten är en datorstyrenhetsmottagare det bästa alternativet för att låta programvaran automatiskt ställa in och ställa in de nödvändiga lägena för korrekt mottagning. Det finns även dedikerade APT-mottagare gjorda speciellt för datorstyrning och APT-mottagning. Specifikt ICOM PCR1000, PCR1500 & PCR2500 att ge utmärkta resultat. Att söka på webben efter "NOAA APT (RECEPTION or RECEIVER)" kommer att producera en mängd information om mottagare, programvara och antenner.
Antenn
APT-bilder från vädersatelliter kan tas emot med en höger cirkulär polariserad 137 MHz antenn. Normalt finns det inget behov av att låta antennen följa satelliten och en fast positionsantenn ger bra resultat.
De två vanligaste rekommenderade antennerna är den korsade dipolen och den kvadrifilära helixantennen (QHA eller QFH).
Visar bilderna
För år sedan, [ när? ] för att ta emot APT-bilder krävdes en specialiserad dekoder utöver mottagaren för att visa eller skriva ut bilder, ungefär som HF WEFAX (som tjänar sjöfartssamhället). Ofta kombinerades både mottagare och avkodare till en enhet.
Nuförtiden, med tillkomsten av persondatorer, är allt som krävs dedikerad programvara som WXtoIMG (varav många erbjuder "gratis" versioner [ 1] ) och ett ljudkort. Ljudkortet hämtar och digitaliserar den långsamma avsökningsvideon (i det hörbara området) som kommer från högtalaren, telefonerna eller utgången på mottagaren, och sedan kommer programvaran att bearbeta de olika synliga och infraröda kanalerna i AVHRR-sensorn. De flesta program kommer automatiskt att spara varje bild och publicera bearbetad bild på den valda webbplatsen, och lägga upp en ny bild vid varje pass av en APT-satellit.
Förbättrade bilder
Eftersom varje kanal i AVHRR-sensorn är känslig för endast en våglängd av ljus, är var och en av de två bilderna endast luminans , även känd som gråskala . Olika material tenderar dock att emittera eller reflektera med en konsekvent relativ intensitet. Detta har möjliggjort utvecklingen av mjukvara som kan applicera en färgpalett på bilderna som simulerar färgning av synligt ljus. Om avkodningsmjukvaran vet exakt var satelliten var, kan den också lägga över konturer och gränser för att hjälpa till att använda de resulterande bilderna.
Historia
- Utvecklad av National Earth Satellite Service
- Testad på TIROS-8 , lanserad 21 december 1963
- Nimbus 1 , uppskjuten 28 augusti 1964, var den första applikationssatelliten
- Det första NOAA-fordonet i polaromlopp som använde det var TIROS-N , som lanserades den 13 oktober 1978, och det har flugit på alla NOAA-fordon i polarbana sedan dess.
- Flögs även på de sovjetiska vädersatelliterna METEOR , Sich, Resurs och Okean.
Nuvarande status
- NOAA-satelliter som sänder APT
- Sovjetiska/ryska satelliter som sänder APT
Ingen.
Framtida
Med förbättringar inom elektroniken har analoga överföringssystem gett vika för digitala överföringssystem. NOAA-19 , kallad NOAA-N' före uppskjutningen den 6 februari 2009, är den sista satelliten som bär ett APT-system. MetOp - programmet, ett samarbete mellan NOAA och EUMETSAT , har gått över till Low Rate Picture Transmission (LRPT) för sina nya polära satelliter.