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Cursos de Extensión Universitaria 2014/2015 Universidad de Oviedo
Fabricación de antenas para la recepción de imágenes de satélites NOAA
El formato de imágenes APT de los satélites NOAA
Ana Arboleya Arboleya
Departamento de Ingeniería Eléctrica
Campus Universitario
33204 – Gijón, Asturias, Spain
e-mail: [email protected]
Cursos de Extensión 3-7 de Nov, GijónFabricación de antenas para la recepción de imágenes de satélites NOAA
Universidad de
Oviedo
Introducción al formato APT: Automatic
Picture Transmission
Cronología
Uso del formato APT
Descripción del formato APT
Canales
Estructura y formato de trama
Satélites con emisión APT
Bandas
Muestra de audio y decodificación
2
Índ
ice
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Universidad de
Oviedo
APT (Automatic Picture Transmission): Sistema de
transmisión analógico para el uso en satélites
meteorológicos creado en la década de los 60.
Datos recogidos del radiómetro
AVHRR/3 (2 bandas).
Resolución de 4 Km/px.
Mínimo 2 pasadas diarias.
Señal continua en el rango
de alcance.
Recepción local en tiempo real.
Equipos VHF sencillos y
de bajo coste.
Intr
od
ucció
n
3
Cursos de Extensión 3-7 de Nov, GijónFabricación de antenas para la recepción de imágenes de satélites NOAA
Universidad de
Oviedo
4
Cro
no
log
ía El formato APT fue desarrollado por el National Earth
Satellite Service de Estados Unidos
TIROS-8
(21-Dic-1963)
NIMBUS I
(28-Ago-1964)
TIROS-N
(13-Oct-1968)
NOAA-19
(6-Feb-2009)
TIROS: Television InfraRed Observational
System
Experimento APT: análisis de las nubes
Finalizó en Abril de 1964: degradación
sistema (satélite en órbita hasta 1967)
Más de 50 estaciones de tierra
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1963-054A-02
Imágenes de 1200 km x 1200 km (a 700 km)
Resolución de 7.5 km en el NADIR
8 segundos para captar la imagen
200 segundos para trasmitirla (8 líneas)
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ía El formato APT fue desarrollado por el National Earth
Satellite Service de Estados Unidos
TIROS-8
(21-Dic-1963)
NIMBUS I
(28-Ago-1964)
TIROS-N
(13-Oct-1968)
NOAA-19
(6-Feb-2009)
Imágenes de 1600 km x 1600 km
Resolución de 5 km en el NADIR
8 segundos para captar la imagen
200 segundos para trasmitirla (8 líneas)
1600 imágenes de calidadhttp://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1964-052A-02
NIMBUS I: segunda generación de satélites
meteorológicos
Primer sistema comercial APT y otros
sensores para experimentar
Un fallo en los paneles solares hizo que el
experimento sólo se llevara a
cabo durante 3.5 semanas
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ía El formato APT fue desarrollado por el National Earth
Satellite Service de Estados Unidos
TIROS-8
(21-Dic-1963)
NIMBUS I
(28-Ago-1964)
TIROS-N
(13-Oct-1968)
NOAA-19
(6-Feb-2009)
Imágenes de más de 2000 km2
Resolución de 1.1 km en el
NADIR (4 km en APT)
Imagen transmitida de forma
continua
TIROS-N : primer satélite de la serie NOAA
con órbita polar con sistema APT
Órbita helio-síncrona para estudio de la
atmósfera y la superficie terrestre
radiómetro con 4 bandas espectrales
Imagen diurna y nocturna
(nubes, Tª mar, nieve y hielo)
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1978-096A-01
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http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=2009-005A
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ía El formato APT fue desarrollado por el National Earth
Satellite Service de Estados Unidos
TIROS-8
(21-Dic-1963)
NIMBUS I
(28-Ago-1964)
TIROS-N
(13-Oct-1968)
NOAA-19
(6-Feb-2009)
Imágenes de 2580 km2
Resolución de 1.1 km en
el NADIR (4 km en APT)
Imagen transmitida de
forma continua
NOAA-19: Último de la serie NPOES y último
con sistema APT
Radiómetro con 6 bandas espectrales
Información diurna y nocturna sobre nubes,
Nieve, hielo, temperatura del océano y
vegetación
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Desde el satélite: emisión continua en VHF línea a línea de
forma similar a lo que ocurre en una televisión.
Desde estación en tierra: recepción desde la línea siguiente
que emite el satélite una vez que entra en el rango del
receptor.
Típicamente una pasada sobre una estación puede durar entre
8 y 15 minutos en función de la órbita y la situación de la
estación.
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Fo
rmato
AP
T
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AVHRR
Corrección
geométrica y
Telemetría
Modulación
AM
Filtrado
Modulación
FM
MIRP: Manipulated Information Rate Processor
TX
•Datos digitales 10-bit
•Selección 1/3 líneas
•Selección 8 MSB
(Most Significant Bits)
•Datos de 8 bits: 28=256 niveles
de gris disponibles
•Resolución de 4 Km/px :
algoritmo de liberalización:
división en 5 zonas respecto al
NADIR
•Modulación AM subportadora
@2.4KHz
•Filtrado a 4160 Hz para limitar el
ancho de banda.
•Modulación FM a la frecuencia
del satélite (137-138 MHz)
Fo
rmato
AP
T
Ob
ten
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n d
e d
ato
s
MIR
P
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Form
ato
AP
T Li
ne
aliz
ació
n SWATH: área de la tierra que se
barre en una órbita
NADIR: Punto de la Tierra
directamente debajo del sensor
AVHRR/3:
SWATH de 2580 km
55.4 º a cada lado del NADIR
1.1 km/px en el NADIR
Disminuye al alejarse del NADIR
Compensación necesaria
Promediado de puntos
Zona 5: resolución max
Zona 4: 1.5 puntos
Zona 3: 2 puntos
Zona 2: 3 puntos
Zona 1: 4 puntos
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120 líneas/min cada 0.5 segundos se envía una línea
2 canales de imagen (vídeo A y vídeo B), telemetría,
sincronización y marcas de tiempo
Líneas de 2080 px: 909 para cada señal y 262 para
señalización
2 líneas/s 4160 palabras o baudios
Form
ato
AP
T Lí
ne
ad
e v
íde
o
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Se trasmiten al comienzo de cada canal de vídeo
39 palabras de sincronización
47 palabras de marcadores de tiempo
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Form
ato
AP
T Si
ncr
on
izac
ión
SINCRONIZACIÓN:
Pulsos al principio de cada
canal
Sincronismo entre:
Software decodificación
Tasa de la señal recibida
MARCADORES DE TIEMPO:
4 líneas:
2 blancas (intensidad max)
2 negras (intensidad min)
Se repiten cada 60 segundos
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Form
ato
AP
T Si
ncr
on
izac
ión
…
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16 bloques (WEDGES) de 8 líneas cada uno con valores
de referencia para decodificar las imágenes
En total se emiten 128 líneas: 1 FRAME
Sólo son necesarios los bloques de 1 frame para la
calibración
Los bloques 1-14 son idénticos para ambos canales
Bloque 15: back scan (valor cuando el radiómetro
apunta a un cuerpo negro)
Bloque 16 : uno de los valores de los bloques 1-6
Bloque 3 para el canal 3A y bloque 6 para el 3B
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Form
ato
AP
T Te
lem
etrí
aBloques Función
1 - 8 Incrementos de 1/8 desde la intensidad mínima
hasta la máxima.
9 Valor de mínima intensidad (NEGRO)
10 - 15 Valores de calibración del sensor
16 Identificación del canal transmitido
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AVHRR/3: 6 canales en distintas bandas espectrales
Selección de dos canales: Boletín electrónico de
NOAA y datos de telemetría.
Generalmente se envía el canal 4 y se alterna entre el
2 y 3A en función de si la zona escaneada está siendo
iluminada por el sol
15
Form
ato
AP
T C
anal
es
de
víd
eo
NumLongitud de
onda (µm)Uso característico
1 0.58 – 0.68 Nubes y superficie con luz solar
2 0.72 – 1.00 Límites tierra-agua (Solar Infrared)
3A 1.58 – 1.64 Detección de nieve y hielo
3B 3.55 – 3.93 Nubes y temperatura océanos noche
(Termal mapping), fuegos, industrias
4 10.30 – 11.30 Nubes y temperatura océanos noche
(Termal mapping)
5 11.50 - 12.50 Temperatura del océano
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Form
ato
AP
T C
anal
es
de
víd
eo CH1: 0.58-0.68 µm CH2: 0.72-1.00 µm CH3: 1.58-3.93 µm
CH4: 10.3-11.3 µm CH5: 11.5-12.5 µm RGB: CH3+CH2
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Form
ato
AP
T
Tram
a co
mp
leta
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One complete
APT Frame
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Form
ato
AP
T
Tram
a co
mp
leta
S
Y
N
C
A
S
Y
N
C
B
S
P
A
C
E
A
&
M
A
R
KE
R
S
P
A
C
E
B
&
M
A
R
KE
R
Telemetry Frame A Telemetry Frame B
APT Video Line Time0.5 seconds
128 Lines
8 Lines
Minute marker2 black/ 2 white
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Form
ato
AP
T
Tram
a co
mp
leta ¿Qué información se puede obtener de la imagen?
Duración de la pasada
Número de frames recibidos
Canales de vídeo
Dirección del satélite
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SatéliteBanda
(MHz)
Altura
(km)Inclinación (º)
Periodo
(min)
NOAA 15 137.62 807 98.5 101.1
NOAA 17 137.5 810 98.7 101.2
NOAA 18 137.9125 854 98.74 102.12
NOAA 19 137.1 870 98.7 102.14
Saté
lite
s co
n
em
isió
nA
PT
Consulta sobre incidencias:
NPOES: http://www.oso.noaa.gov/poesstatus/index.asp
POLAR APT http://homepage.ntlworld.com/phqfh1/status.htm
POLAR: http://www.noaasis.noaa.gov/NOAASIS/ml/podocs.html
AVHRR/3
NOAA 15Nominal Problemas ocasionales con el motor
Ch. 3B sólo APT A=CH2/3B (D/N) APT B=CH4
NOAA 17No-Nominal Scan Motor stalled 10/15/10
3A-B conmutados APT A=CH2/3B (D/N) APT B=CH4
NOAA 18Nominal Caída de corriente del motor (08/29/06)
Ch. 3B sólo APT A=CH1/3B (D/N) APT B=CH4
NOAA 19Nominal -
Ch. 3B sólo APT A=CH2/3B (D/N) APT B=CH4
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Mu
est
ra d
e
aud
io A
PT
Muestra de audio recibida del NOAA 18
VIDEO A: Canal 2
VIDEO B: Canal 4
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Universidad de
Oviedo
NOAA KLM User’s Guide: AVHRR http://www.ncdc.noaa.gov/oa/pod-guide/ncdc/docs/klm/html/c3/sec3-1.htm
NOAA’s 200 years of historical resources: http://celebrating200years.noaa.gov/resources.html#satellites
NOAA Office of Satellite Operations: http://www.oso.noaa.gov/history/index.htm
NASA NOAA N-PRIME: http://www.nasa.gov/mission_pages/NOAA-N-Prime/spacecraft/index.html
NASA Serie TIROS http://docs.lib.noaa.gov/rescue/TIROS/TL796U731982.pdf
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Bib
liogr
afía