Автоматты суреттерді тарату жүйесі (APT) туралы мәліметтер
Automatic picture transmission
Автоматикалық суреттерді беру жүйесі (APT): Ауа-райы спутнигінен төмен құнмен сурет алу. Күнделікті 2 ретке дейін бейне A/B арналары мен телеметриялық мәліметтерді қабылдау.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Автоматты сурет беру (APT) жүйесі – ауа-райы спутниктерінде пайдалану үшін жасалған аналогты бейне беру жүйесі. Ол 1960 жылдары енгізілді және соңғы төрт онжылдық бойы әлемнің көптеген елдеріндегі қолданушы станцияларына салыстырмалы түрде төмен бағада сурет деректерін ұсынды. Әлемнің кез келген жеріндегі қолданушы станциясы әрбір спутниктен, ол тікелей үстінен өтетін кезде, күніне кемінде екі рет жергілікті деректерді қабылдай алады.
The Automatic Picture Transmission (APT) system is an analog image transmission system developed for use on weather satellites. It was introduced in the 1960s and over four decades has provided image data to relatively low cost user stations at locations in most countries of the world. A user station anywhere in the world can receive local data at least twice a day from each satellite as it passes nearly overhead.
Құрылымы
Тарату трансляциясы екі бейне арнасынан, телеметриялық ақпараттан және синхрондау деректерінен тұрады, бейне арналары әдетте Видео А және Видео В деп аталады. Барлық деректер көлденең сканжол ретінде жіберіледі. Толық сызықтың ұзындығы 2080 пиксел, әр бейне 909 пикселді пайдаланады, ал қалғаны телеметрия және синхрондауға бөлінеді. Сызбалар секундына 2 рет жіберіледі, бұл секундына 4160 сөз немесе 4160 бодқа тең.
The broadcast transmission is composed of two image channels, telemetry information, and synchronization data, with the image channels typically referred to as Video A and Video B. All this data is transmitted as a horizontal scan line. A complete line is 2080 pixels long, with each image using 909 pixels and the remainder going to the telemetry and synchronization. Lines are transmitted at 2 per second, which equates to a 4160 words per second, or 4160 baud.
Суреттер
NOAA POES жүйесінің спутниктеріндегі екі сурет – 4 км/пикселге тегістелген, 8 биттік суреттер. Олар алдыңғы қатарлы өте жоғары ажыратымды радиόμεтрінің (AVHRR) сенсорының екі арнасынан алынған. Суреттер таратылу алдында дерлік тұрақты геометриялық ажыратымдылыққа түзетіледі, сондықтан Жердің қисықтығынан туындайтын бұрмаланулар жоқ. Екі суреттің бірі әдетте ұзақ толқынды инфрақызыл (10,8 микрометр) болады, ал екіншісі жер күн сәулесімен жарықтанған жағдайда көрінетін (0,86 микрометр) және орта толқынды инфрақызыл (3,75 микрометр) арасында ауысып отырады. Дегенмен, NOAA спутникті AVHRR-дың кез келген екі бейне арнасын тарату үшін конфигурациялай алады.
On NOAA POES system satellites, the two images are 4 km / pixel smoothed 8 bit images derived from two channels of the advanced very high resolution radiometer (AVHRR) sensor. The images are corrected for nearly constant geometric resolution prior to being broadcast; as such, the images are free of distortion caused by the curvature of the Earth. Of the two images, one is typically long wave infrared (10.8 micrometers) with the second switching between near visible (0.86 micrometers) and mid wave infrared (3.75 micrometers) depending on whether the ground is illuminated by sunlight. However, NOAA can configure the satellite to transmit any two of the AVHRR's image channels.
Синхрондау және телеметрия
Бұл хабарламада синхронизациялық импульстар, минуттық маркерлер және телеметриялық мәліметтер бар. Әрбір бейнеарнаның басында берілетін синхронизация ақпараты, қабылдаушы бағдарламалық құралға сигналдың бод жылдамдығымен үлгілеуін дұрыс келістіруге мүмкіндік береді, ол уақыт өте келе сәл өзгеруі мүмкін. Минуттық маркерлер – әр 60 секунд сайын қайталанатын қара және ақ сызықтардан тұратын төрт сызық (120 сызық). Телеметрия бөлімінде әрқайсысы 8 сызықтан тұратын 16 блок бар, олар бейнеарналарды декодтау үшін анықтамалық мәндер ретінде қолданылады. "Клиндер" деп аталатын алғашқы сегіз блок 1/8 максималды интенсивтіліктен басталып, сегізінші клинде 1/8 толық интенсивтілікке дейін біртіндеп артады, ал тоғызыншысы нөлдік интенсивтілікке ие. 10-дан 15-ке дейінгі блоктардың әрқайсысы сенсордың калибрлеу мәнін кодтайды. Он алтыншы блок алдыңғы бейнеарна үшін қандай сенсор арнасы қолданылғанын 1-ден 6-ға дейінгі клиндердің бірінің интенсивтілігімен сәйкестіру арқылы анықтайды. Видеоарна А әдетте екінші немесе үшінші клинмен, ал В арнасы төртінші клинмен сәйкес келеді. Алғашқы он төрт блок екі арна үшін де бірдей болуы керек. Он алты телеметриялық блок әр 128 сызық сайын қайталанады, ал бұл 128 сызық кадр деп аталады.
Included in the transmission are a series of synchronization pulses, minute markers, and telemetry information. The synchronization information, transmitted at the start of each video channel, allows the receiving software to align its sampling with the baud rate of the signal, which can vary slightly over time. The minute markers are four lines of alternating black then white lines which repeat every 60 seconds (120 lines). The telemetry section is composed of sixteen blocks, each 8 lines long, which are used as reference values to decode the image channels. The first eight blocks, called "wedges," begin at 1/8 max intensity and successively increase by 1/8 to full intensity in the eighth wedge, with the ninth being zero intensity. Blocks ten through fifteen each encode a calibration value for the sensor. The sixteenth block identifies which sensor channel was used for the preceding image channel by matching the intensity of one of the wedges one through six. Video channel A typically matches either wedge two or three, channel B matches wedge four. The first fourteen blocks should be identical for both channels. The sixteen telemetry blocks repeat every 128 lines, and these 128 lines are referred to as a frame.
Тарату сигналы
Сигналдың өзі 256 деңгейлі амплитудалық модуляцияланған 2400 Гц субтасымалдағыш, ол 137 МГц жолағындағы радиожиілікті тасымалдағышқа жиіліктік модуляцияланады. Субтасымалдағыштың максималды модуляциясы 87% (±5%), ал жалпы радиожиіліктік жолақтың ені 34 кГц. NOAA POES аппараттарында сигнал шамамен 37 дБм (5 ватт) тиімді сәулелену қуатымен таратылады.
The signal itself is a 256 level amplitude modulated 2400Hz subcarrier, which is then frequency modulated onto the 137 MHz band RF carrier. Maximum subcarrier modulation is 87% (±5%), and overall RF bandwidth is 34 kHz. On NOAA POES vehicles, the signal is broadcast at approximately 37dBm (5 watts) effective radiated power.
Суреттерді қабылдау
APT сигналы үздіксіз таратылады, қабылдағыш радио қашықтықта болған кезде келесі жолдың басында қабылдау басталады. Спутниктің радио қашықтықта болған уақытында, әдетте 8-15 минут ішінде, салыстырмалы түрде қарапайым, арзан қабылдағыштармен суреттерді нақты уақытта алуға болады. 2004 жылы Дүниежүзілік метеорологиялық ұйымға (ДМҰ) тіркелген 5000-ға жуық APT қабылдау станциясы болды. Бұл жалпы пайдаланушылардың қанша пайызын құрайтыны белгісіз, себебі тіркеу міндетті емес және ол тек 1996 жылдан бастап қолжетімді болды.
An APT signal is continuously broadcast, with reception beginning at the start of the next line when the receiver is within radio range. Images can be received in real time by relatively unsophisticated, inexpensive receivers during the time the satellite is within radio range, which typically lasts 8 to 15 minutes. as of 2004 there were almost 5,000 APT receiving stations registered with the World Meteorological Organization (WMO). It is unclear what percent of the total user base this represents, since registration is not a requirement, and was only available after 1996.
Радиоқабылдағыш
АПТ хабарларын қабылдау үшін қажетті жолақтың ені шамамен 34 кГц құрайды. Көптеген ескі сканерлер (полиция және өрт сөндіру типтес қабылдағыштар) дауыстық хабарларды қолдау үшін стандартты 15 кГц жолақтықпен жабдықталған. Жаңа VHF жалпы қамту қабылдағыштары бірнеше аралық жиілік жолақтарымен (IF) жабдықталған; мысалы, 6 кГц, 15 кГц, 50 кГц және 230 кГц (FM хабар тарату). Тым тар жолақты қабылдағышты пайдалану қара және ақ түстердің қанығуына, сондай-ақ бейненің инверсиялануына әкелуі мүмкін. Ал тым кең болса, қабылдағыштың шу деңгейі сапалы бейне алу үшін тым жоғары болады. Әуесқойлар үшін компьютерлік басқаруы бар қабылдағыш – бағдарламалық жасақтаманың дұрыс қабылдау үшін қажетті режимдерді автоматты түрде таңдап, орнатуына мүмкіндік беретін ең қолайлы нұсқа. Сонымен қатар, компьютерлік басқару және АПТ қабылдауға арналған арнайы АПТ қабылдағыштары да бар. Атап айтқанда, ICOM PCR1000, PCR1500 және PCR2500 үлкен жетістіктер береді. "NOAA APT (ҚАБЫЛДАУ немесе ҚАБЫЛДАҒЫШ)" сөздерін интернетте іздесеңіз, қабылдағыштар, бағдарламалық қамтамасыз ету және антенналар туралы көптеген ақпаратты таба аласыз.
The bandwidth required to receive APT transmissions is approximately 34 kHz. Most older scanners (police and fire type receivers) are the standard 15 kHz bandwidth which were designed to support voice transmissions. Newer VHF general coverage receivers are equipped with multiple IF bandpasses; some are, but not limited to: 6 kHz, 15 kHz 50 kHz & 230 kHz(broadcast FM). Use of a receiver with too narrow a bandwidth will produce pictures that are saturated in the blacks and whites, as well as possible inversion. Too wide, and the noise floor of the receiver will be too high to acquire a good picture. For the amateur enthusiast, a computer controller receiver is the best option to allow the software to automatically tune and set the required modes for proper reception. There are also dedicated APT receivers made specifically for computer control and APT reception. Specifically, ICOM PCR1000, PCR1500 & PCR2500 will produce excellent results. Searching on the web for "NOAA APT (RECEPTION or RECEIVER)" will produce a wealth of information on receivers, software, and antennas.
Антенна
АПТ суреттерін ауа райы спутниктерінен оң айналмалы поляризацияланған, 137 МГц антенна арқылы қабылдауға болады. Көбінесе, антенна спутниктің қозғалысын қадағалаудың қажеті жоқ, ал бекітілген антенна жақсы нәтижелер береді. Ең көп ұсынылатын екі антенна – қиылысқан дипольдік және төрт спиральді антенна (QHA немесе QFH).
APT images from weather satellites can be received with a right hand circular polarized, 137 MHz antenna. Normally, there is no need to have the antenna follow the satellite and a fixed position antenna will provide good results. The two most frequently recommended antennas are the crossed dipole and the quadrifilar helix antenna (QHA or QFH).
Суреттерді көрсету
Көп жылдар бұрын APT суреттерін алу үшін, HF WEFAX (теңізшілерге қызмет ететін) сияқты, суреттерді көрсету немесе басып шығару үшін қабылдағышқа қосымша арнайы декодер қажет болатын. Көбінесе қабылдағыш және декодер бір құрылғыда біріктірілген. Бүгінде жеке компьютерлердің пайда болуымен, WXtoIMG сияқты арнайы бағдарламалық жасақтама (олардың көпшілігі "тегін" нұсқаларын ұсынады) және дыбыс картасы ғана қажет. Дыбыс картасы қабылдағыштан динамиктерден, құлаққаптардан немесе сыртқы шығыстан келетін баяу сканерленген бейнені (естілетін жиілік диапазонында) қабылдап, цифрлайды, содан кейін бағдарламалық жасақтама AVHRR сенсорының түрлі көрінетін және инфрақызыл каналдарын өңдейді. Көптеген бағдарламалар әрбір суретті автоматты түрде сақтап, өңделген суретті таңдалған сайтқа жариялайды, APT спутнигінің әрбір өтуімен жаңа сурет шығарады.
Years ago, to receive APT images, a specialized decoder was required in addition to the receiver to display or print images, much like HF WEFAX (serving the maritime community). Often both receiver and decoder were combined into one unit. Nowadays, with the advent of personal computers, all that is required is dedicated software such as WXtoIMG (many of which offer "free" versions ) and a sound card. The sound card acquires and digitizes the slow scan video (in the audible range) coming from the speaker, phones, or line out of the receiver, and then the software will process the various visible and infrared channels of the AVHRR sensor. Most software will automatically save every image and publish processed image onto the website of choice, putting up a new image on every pass of an APT satellite.
Жақсыланған суреттер
AVHRR сенсорының әрбір арнасы жарықтың тек бір толқын ұзындығына сезімтал болғандықтан, екі суреттің әрқайсысы тек жарықтық, сонымен қатар сұр түстің градациясы болып табылады. Дегенмен, әртүрлі материалдар әдетте тұрақты салыстырмалы қарқындылықпен сәуле шығаруға немесе шағылыстыруға бейім. Бұл, көзге көрінетін түстерді имитациялайтын түстік палитраны суреттерге қолданатын бағдарламалық құралды жасауға мүмкіндік берді. Егер декодтау бағдарламалық құралы спутниктің нақты орнын білсе, ол нәтижеде алынған суреттерді пайдалануға көмектесу үшін контурлар мен шекараларды да қоса алады.
Since each channel of the AVHRR sensor is sensitive to only one wavelength of light, each of the two images is luminance only, also known as grayscale. However, different materials tend to emit or reflect with a consistent relative intensity. This has enabled the development of software that can apply a color palette to the images which simulates visible light coloring. If the decoding software knows exactly where the satellite was, it can also overlay outlines and boundaries to help in utilizing the resulting images.
Болашақ
Электрондық құрылғылардың жақсаруымен аналогтық тарату жүйелері цифрлық тарату жүйелеріне ұступи орын берді. 2009 жылдың 6 ақпанында ұшырылмас бұрын NOAA N' деп аталған NOAA 19, APT жүйесін алып жүретін соңғы спутник. NOAA мен EUMETSAT арасындағы ынтымақтастық – MetOp бағдарламасы жаңа полярлық орбиталық спутниктері үшін Төмен жылдамдықты сурет тарату (LRPT) жүйесіне көшті.
With improvements in electronics, analog transmission systems have given way to digital transmissions systems. NOAA 19, called NOAA N' prior to its launch on 6 February 2009, is the last satellite to carry an APT system. The MetOp program, a collaboration between NOAA and EUMETSAT, has switched to Low Rate Picture Transmission (LRPT) for its new polar orbit satellites.