Разработка → Принимаем погодные снимки с NOAA — проще простого

из песочницы
rOnanjr2 17 февраля в 12:51 5,9k

Детская мечта


Однажды в школе попала ко мне в руки рация, обычная такая, чаще у железнодорожников встречается. С этого дня началось бесконечное вслушивание в эфир. Это казалось каким-то волшебством, окном в другой, невидимый мир. В основном, конечно, помехи, таксисты, железная дорога и море шумов. Все это быстро надоело. Но один звук все-таки не давал мне покоя. Он был слышен не всегда, а только несколько раз в сутки, приблизительно в одно и то же время. Природа этого писка была мне неизвестна. Тогда у меня не было ни интернета, ни знакомых людей, которые могли бы хоть что-то прояснить о происхождении этой передачи. Только старая рация и кусок провода на чердаке вместо антенны.

Что-то начинает проясняться


Чуть позже, будучи уже в сознательном возрасте, я решил вернуться к этой теме. Откопал ту рацию в куче старого хлама в чулане, сделал подобие антенны на нужную частоту, затащил ее как можно выше на крышу, и стал слушать. Точной частоты сигнала я не вспомнил, так что пришлось опять выжидать его, несколько раз в час переключая каналы рации. Спустя неделю произошло чудо — я опять услышал этот писк. Сигнал был намного более устойчив, чем тогда. Рассчитанная антенна примерно на 137 МГц сделала свое дело, хоть это и был всего лишь простой диполь. Кроме писка стали различимы звуки, похожие на сигналы синхронизации. Звук появлялся не внезапно, а постепенно проявлялся из шумов, длился примерно 8-10 минут и снова проваливался под шумовую полку. Уверенность приема сигнала, не была постоянной, а менялась от появления к появлению. Тогда-то мне и пришла в голову мысль, что это может быть искусственный спутник Земли.

Здравствуй, NOAA


Гугление показало, что на этой частоте может быть несколько спутников, в основном погодные. Позже с помощью программы трекинга сателлитов было установлено, что это спутники серии NOAA, а именно NOAA-16, NOAA-18 и NOAA-19. А самое интересное, что этот звук не что иное, как APT (automatic picture transmission). Все-таки, спутники там не просто так болтаются, а передают на Землю снимки в реальном времени. Что еще может быть более интересным для начинающего радиолюбителя, как не прием снимков с орбиты в реальном времени?

Техническая сторона


Как оказалось, принять эти снимки не так уж и сложно, учитывая что APT как стандарт передачи изображения, был придуман аж в далеком 1963-м году. На самом деле, это аналоговый сигнал, прям как в телевизоре, но намного медленнее. Будет правильнее сказать, что это своеобразный космический факс. Изображение передается построчно, две строки в секунду. Разрешение факса примерно 4 километра на пиксель, чего достаточно лишь для того, чтоб более-менее разглядеть очертания материков, но и этого вполне достаточно, чтобы почувствовать себя крутым метеорологом. Принять сигнал дело одно, но его еще нужно декодировать, для чего в сети оказалась бесплатная программа WXtoImg. Сигнал со спутника принимался на два отрезка проволоки (диполь), затем по кабелю передавался в рацию, настроенную на частоту передачи NOAA, а потом звук через аудио-кабель был направлен в линейный вход компьютера, где его уже ждала программа.

Первый снимок


На спутниках NOAA установлен радиометр с очень большим разрешением, который может формировать два графических канала с разрешением 1 км/пиксель. Однако перед отправкой изображения на Землю, разрешение картинки уменьшается до 4 км/пиксель и сглаживается. Одно изображение — обычно передает дальний инфракрасный диапазон (термальное изображение, 10,8 мкм). Второе же, в зависимости от освещения Земли Солнцем, может переключаться между ближним ИК (0,86 мкм) и средним ИК (3,75 мкм). Так уж сложилось, что частота девиации рации не позволяла принять два изображения. Да и чувствительность не давала чисто декодировать изображение. Тем не менее, услышав сигнал, я тут же начал его принимать. В программе запрыгали уровни, она определила синхроимпульсы и начала строить изображение. Сначала кроме шумов я ничего не разглядел. Но чем дальше строилось изображение, тем больше деталей удавалось различать. По очертаниям моря я так ничего и не понял. Потом жена говорит: «Вверх ногами же!». Было решено перевернуть изображение прямо в «Paint». «Да это же „Крымнаш“!», воскликнул я, когда увидел результат.

image

Есть, куда расти


Чтобы улучшить качество снимков, пришлось внести некоторые изменения в «железо». Первой проблемой была антенна, лучшим вариантом оказался квадрифиляр. По части приемника было решено приобрести RTL SDR приемник, о котором на Хабре тоже есть немало статей. Если все правильно настроить, то картинка выходит просто непередаваемо красива:

image

Ты не один


Еще приятно было узнать, что в интернете есть множество сообществ радиолюбителей, которых тоже зацепила эта тема, например: «Снимки Земли с NOAA + RTL SDR».
Проголосовать:
Сохранить: