Bildöverföring med låg hastighet
Låghastighetsbildöverföring (LRPT) är ett digitalt överföringssystem, avsett att leverera bilder och data från en vädersatellit i omloppsbana direkt till slutanvändare via en VHF - radiosignal. Den används ombord på vädersatellitprogram som kretsar i polar omloppsbana, såsom MetOp och NPOESS .
Syfte
LRPT tillhandahåller tre bildkanaler med full sensorupplösning (10-bitars, 1 km/pixel, sex linjer/sekund) utöver data från andra sensorer, såsom atmosfäriska ekolod och GPS- positionsinformation.
Systemet är en uppdatering och ersättning av det befintliga analoga systemet som kallas automatisk bildöverföring (APT), som har använts sedan 1960-talet ombord på NOAA :s TIROS -satelliter i polaromloppsbana. APT-systemet gav endast två bildkanaler, som hade en reducerad noggrannhet och upplösning (8-bitars, 4 km/pixel, två linjer/sekund). Jämfört med APT-systemet är LRPT-bilder fyra gånger mer exakta och innehåller tolv gånger så hög upplösning. Ytterligare data från andra sensorer ökar applikationerna för satelliterna och användarna som tar emot signalen.
Design
LRPT använder en paketerad dataström som sänds med en hastighet på cirka 62 kilobits per sekund (kbit/s). Varje sensor som använder LRPT anses vara en applikation och tillhandahåller en procentandel av överföringsbandbredden i form av en virtuell kanal. Till exempel tillhandahålls den avancerade mycket högupplösta radiometern (AVHRR) avbildningssensorn cirka 40 kbit/s för att sända sina tre bildkanaler, och den högupplösta infraröda strålningsekolodet (HIRS) tillhandahålls cirka 2900 bit/s. Det paketerade applikationssystemet ger flexibiliteten att överföra och ta emot nya typer av data i framtiden med samma hårdvara.
Dataströmmen bearbetas med hjälp av en Reed–Solomon- felkorrigering, sedan faltningskodad , interfolierad och utfylld med unika synkroniseringsord. Den resulterande binära strömmen är ungefär 160 kbit/s.
Den sänds som en 80 kiloBaud kvadraturfasskiftningsnyckel (QPSK) signal på en RF-bärvåg i 137 MHz-bandet, med en ekvivalent isotropiskt utstrålad effektnivå som varierar mellan 3,2 dBW (2 watt ) och 8,0 dBW (6,3 watt) .
För att säkerställa att de lågkomplexa markstationerna som tidigare tagit emot APT-signalen skulle kunna komma åt LRPT-signalen, inkluderades en designstudie med LRPT-specifikationen. Märkt bilaga 1 visar beräkningarna som approximerar värsta tänkbara länkbudgeten för fast, rundstrålande antennmottagning kommer att vara 4,9 dB när satelliten är 13° över horisonten, och förbättras till 8,6 dB vid 30° eller högre höjder.
Bilddata
AVHRR-bilddata, i sin råa form, består av tre bilder, var och en sammansatt av sex rader per sekund, med 2048 pixlar per rad, med 10-bitar per pixel. Detta ger en rådatahastighet på 368 640 bit/s; cirka tio gånger större än den allokerade bandbredden. Därför komprimeras data med JPEG utökad DCT-komprimering, anpassad till ett fast komprimeringsförhållande med kontinuerlig drift (ingen header eller trailer), för att passa den virtuella kanalstorleken.
Imagerdatan samlas in i bildremsor med 2048 pixlar breda och 8 rader höga innan de komprimeras. Varje paket innehåller tre av dessa bildremsor, en för varje bildkanal. För att rekonstruera en 2048x2048-bild krävs 256 på varandra följande AVHRR-bildpaket.
Nuvarande status och framtid
Även om LRPT finns på den europeiska MetOp -A-satelliten som lanserades den 19 oktober 2006, avaktiverades LRPT permanent på det fordonet efter att ha orsakat störningar med High Resolution Infrared Radiation Sounder (HIRS).
De inledande utredningarna gällande störningen på MetOp-A HIRS har slutförts och slutsatsen är att det inte finns något scenario där LRPT på MetOp-A kan slås på utan att orsaka kraftiga störningar på HIRS. På grund av den operativa betydelsen av HIRS och avsaknaden av en etablerad LRPT-användargemenskap är det tydligt att LRPT inte kommer att slås på igen operativt på MetOp-A.
— Meddelande till NOAA från EUMETSAT den 5 februari 2007
På grund av den grundläggande karaktären av denna störning i förhållande till MetOp- designen, avbröts planerna på att driva LRPT på Metop-B och Metop-C.
NOAA-19 , som lanserades den 6 februari 2009 och fortfarande är i drift i mars 2018, är den sista NOAA-satelliten som bär det gamla analoga automatiska bildöverföringssystemet (APT), som går tillbaka till 1960-talet. Vid ett tillfälle indikerade NOAA att det skulle gå över till ett system som LRPT på framtida fordon, men efter att NPOESS -programmet ersattes med JPSS i februari 2010, beslutade NOAA att eliminera LRD-överföringar (Low Rate Data) från JPSS .
Den 8 juli 2014 lanserade Ryssland vädersatelliten METEOR-M nr 2 (även känd som METEOR-M2) med LRPT ombord. Instruktioner för att ta emot LRPT-bilder från denna satellit finns på Internet.
Den 4 juli 2019 lanserades METEOR-M N2-2-satelliten. Den fungerade framgångsrikt fram till december samma år då den träffades av en mikrometeorit. Satelliten förblir delvis i drift, men skadan tvingade operatörerna att avsluta LRPT-nedlänken.
Se även
- Högupplöst bildöverföring (HRPT)
Anteckningar och referenser
- Metop HRPT/LRPT User Station Elements Design Specification, dokument EPS.ASPI.DS.0675, som dokumenterar designspecifikationen för en HRPT User Station och en LRPT User Station. För att ladda ner detta, googla: EPS.ASPI.DS.0675 site:eumetsat.int
- Schott, Tom, NOAA Polar Satellite Program Overview, PowerPoint-presentation daterad 25 oktober 2005. Gå till https://archive.org , ange https://web.archive.org/web/20110520195359/http://www.ipo. noaa.gov/polarmax/2005/day01/1.5PolarMax2005-POESOverview-Schott.ppt och klicka på ett av datumen då dokumentet arkiverades. Bild 19 visar att 2006 skulle vara året då kostnadseffektiviteten för LRPT skulle utvärderas.