Automatic Picture Transmission (APT) -- это система аналоговой передачи изображений Земли, разработанная для использования на метеорологических спутниках. Была внедрена в 60-х годах и уже более пяти десятилетий (на 2019 г.) обеспечивает получение метеоснимков на относительно простых приемных станциях по всему миру. Прием локальных данных на любой станции возможен как минимум дважды в сутки с каждого спутника, при его проходе над станцией. В APT спутник передаёт непрерывную ленту изображения той местности, над которой пролетает. В изображении всего два спектральных канала, поэтому изображение не является цветным в обычном понимании. Окрашивание снимка и наложение контуров крупных ориентиров иногда производятся при постобработке для упрощения чтения снимка.
Формат данных
Структура
Передача осуществляется построчно. В каждую строку горизонтальной развертки входят данные двух каналов изображения (обычно обозначаются Video A и Video B), данные телеметрии, специальные последовательности для синхронизации. Длина каждой строки изображения -- 2080 пикселей. Каждый канал изображения занимает по 909 пикселей, остаток используется для телеметрии и синхроданных. В секунду передается 2 строки, итоговый темп передачи составляет 4160 [бод].
Изображения
Спутники семейства NOAA POESruen, используют APT для передачи изображений разрешением 4 км/пиксель и разрядностью 8 бит, получаемые ресемлпированием изображений с AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer). Перед передачей изображения геометрически корректируются, то есть они свободны от искажений, вызванных кривизной Земли.
NOAA может настроить спутник для передачи в APT любых двух спектральных каналов радиометра. Чаще всего, в одном канале непрерывно передается изображение с длинноволнового ИК-канала (10,8 микрометров), а в другом канале на освещенной стороне Земли передается изображение в ближнем (близком к видимому свету) ИК диапазоне (0,86 микрометра), а на не освещенной -- в среднем ИК-диапазоне (3,75 микрометра).
Синхронизация и телеметрия
Синхронизационный сигнал, передаваемый перед началом передачи каждого канала изображения, представляет собой последовательность импульсов, позволяющую приемнику точно подстроить темп приема. Также в поле, отведенном под синхронизацию, передаются минутные маркеры.
Сигнал телеметрии несет в себе калибровочные значения -- 8-ступенный клин, значения температуры сенсоров, а также идентификатор канала, который позволяет различить между собой изображения A и B.
Радиосигнал
Данные, сформированные описанным образом, используются для 256-уровневой амплитудной модуляции поднесущей частотой 2400 Гц. Максимальная глубина модуляции составляет 87±5%. В свою очередь, поднесущая используется для частотной модуляции несущей передатчика, работающего в диапазоне частот 137 — 138 МГц. Сигнал излучается антенной с правой круговой поляризацией (RHCP). В случае NASA POES ЭИИМ (EIRP) составляет 37 дБм (5 Ватт)[1]. Сигнал занимает полосу 34 кГц.
Прием изображений
Радиоприемник
Для приема сигнала может быть использован приемник, работающий в диапазоне частот 137 — 138 МГц с частотной модуляцией и полосой приема 34 кГц. По причине большой ширины полосы, связные приемники (у которых она составляет обычно около 15 кГц) плохо подходят для этой задачи. Используются либо специализированные устройства, либо, в последние годы (2015) -- SDR-приемники
Антенна
Антенна должна обеспечивать прием сигнала на частотах 137 — 138 МГц с правой круговой поляризацией. Как правило, нет необходимости применять направленную антенну на опорно-поворотном устройстве — неподвижная антенна с подходящей диаграммой направленности обеспечивает хороший прием. Чаще всего, для приема APT рекомендуется использовать турникетные антенны или четырехзаходные спиральные антенны.
Получение изображения
Изначально для получения изображений использовались специализированные устройства, такие как WEFAX, иногда объединенные с приемником. После массового распространения достаточно мощных персональных компьютеров стало возможным проводить обработку сигнала программно, при помощи соответствующего ПО. Сигнал поступает либо с внешнего приемника через звуковую карту, либо с SDR-приемника через цифровой интерфейс. Опубликованы инструкции и свободное программное обеспечение для осуществления приёма простыми средствами.
Обработка изображений
При постобработке возможно окрашивание снимка на основании относительной разницы в уровнях по спектральным каналам (которая отличается для разных типов поверхности), а также, за счёт знания положения спутника в конкретный момент времени, наложение координатной сетки, линий побережий, границ государств и прочих ориентиров.
История
APT был разработан подразделением NOAA National Earth Satellite Service. Впервые был протестирован на спутнике TIROS-9, работавшем, а полноценно использовался на Nimbus-1[2]. Первый спутник на полярной орбите, передававший изображения в формате APT -- TIROS-N. После этого протокол применялся на всех спутниках NOAA на полярных орбитах. Использовался также советскими спутниками серий Метеор[3].
Текущее состояние
На данный момент (2019 год) сигнал в формате APT передаётся тремя спутниками NOAA:
Будущее
С развитием электроники аналоговые системы вытесняются цифровыми. Аппарат NOAA-19 -- последний, на котором использован APT[4]. Предполагалось, что все более поздние аппараты будут использовать цифровые протоколы, такие как LRPT. Это было реализовано на российских аппаратах серий [Метеор-М №1] и [Метеор-М №2], однако на аппаратах NOAA серии Metop от использования LRPT пришлось отказаться по техническим причинам, в результате чего эти аппараты вообще не имеют низкоскоростного канала передачи метеоизображений.
Ссылки
- ↑ NOAA Status Alert
- ↑ p14. history.nasa.gov. Проверено 3 января 2019.
- ↑ NOAASIS - NOAA Satellite Information System for NOAA Meteorological / Weather Satellites
- ↑ NOAA Satellite Information System (NOAASIS) (неопр.). noaasis.noaa.gov. Проверено 3 января 2019.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .