El formato de imágenes APT de los satélites NOAAjlaviada/NOAA/pdfs/Sesion3_Formato APT.pdf ·...

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


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


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)



Universidad de

Oviedo

5

Cro

no

log



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



Universidad de

Oviedo

6

Cro

no

log



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)




Universidad de

Oviedo

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=2009-005A

7

Cro

no

log



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

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=2009-005A


Universidad de

Oviedo

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.

8

Fo

rmato

AP

T


Universidad de

Oviedo

9

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

ció

n d

e d

ato

s

MIR

P


Universidad de

Oviedo

10

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


Universidad de

Oviedo

11

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


Universidad de

Oviedo

Se trasmiten al comienzo de cada canal de vídeo

39 palabras de sincronización

47 palabras de marcadores de tiempo

12

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


Universidad de

Oviedo

13

Form

ato

AP

T Si

ncr

on

izac

ión

…


Universidad de

Oviedo

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

14

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


Universidad de

Oviedo

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


Universidad de

Oviedo

16

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


Universidad de

Oviedo

17

Form

ato

AP

T

Tram

a co

mp

leta


Universidad de

Oviedo

One complete

APT Frame

18

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


Universidad de

Oviedo

19

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


Universidad de

Oviedo

20

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)


NOAA 19Nominal -


http://www.oso.noaa.gov/poesstatus/index.asp

http://homepage.ntlworld.com/phqfh1/status.htm

http://www.noaasis.noaa.gov/NOAASIS/ml/podocs.html


Universidad de

Oviedo

21

Mu

est

ra d

e

aud

io A

PT

Muestra de audio recibida del NOAA 18

VIDEO A: Canal 2

VIDEO B: Canal 4


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

22

Bib

liogr

afía

http://www.ncdc.noaa.gov/oa/pod-guide/ncdc/docs/klm/html/c3/sec3-1.htm

http://celebrating200years.noaa.gov/resources.html

http://www.oso.noaa.gov/history/index.htm

http://www.nasa.gov/mission_pages/NOAA-N-Prime/spacecraft/index.html

http://docs.lib.noaa.gov/rescue/TIROS/TL796U731982.pdf

El formato de imágenes APT de los satélites NOAAjlaviada/NOAA/pdfs/Sesion3_Formato APT.pdf ·...

Documents

Transcript of El formato de imágenes APT de los satélites NOAAjlaviada/NOAA/pdfs/Sesion3_Formato APT.pdf ·...