El formato de imágenes APT de los satélites NOAA

Transcripción

1 Universitaria 2014/2015 El formato imágenes APT los satélites NOAA Ana Arboleya Arboleya Departamento Ingeniería Eléctrica Campus Universitario Gijón, Asturias, Spain

2 Índice Introducción al formato APT: Automatic Picture Transmission Cronología Uso l formato APT Descripción l formato APT Canales Estructura y formato trama Satélites con emisión APT Bandas Muestra audio y codificación 2

3 Introducción APT (Automatic Picture Transmission): Sistema transmisión analógico para el uso en satélites meteorológicos creado en la década los 60. Datos recogidos l radiómetro AVHRR/3 (2 bandas). Resolución 4 Km/px. Mínimo 2 pasadas diarias. Señal continua en el rango alcance. Recepción local en tiempo real. Equipos VHF sencillos y bajo coste. 3

4 Cronología El formato APT fue sarrollado por el National Earth Satellite Service 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 las nubes Finalizó en Abril 1964: gradación sistema (satélite en órbita hasta 1967) Más 50 estaciones tierra Imágenes 1200 km x 1200 km (a 700 km) Resolución 7.5 km en el NADIR 8 segundos para captar la imagen 200 segundos para trasmitirla (8 líneas) 4

5 Cronología El formato APT fue sarrollado por el National Earth Satellite Service Estados Unidos TIROS-8 (21-Dic-1963) NIMBUS I (28-Ago-1964) TIROS-N (13-Oct-1968) NOAA-19 (6-Feb-2009) NIMBUS I: segunda generación 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 Imágenes 1600 km x 1600 km Resolución 5 km en el NADIR 8 segundos para captar la imagen 200 segundos para trasmitirla (8 líneas) 1600 imágenes calidad 5

6 Cronología El formato APT fue sarrollado por el National Earth Satellite Service Estados Unidos TIROS-8 (21-Dic-1963) NIMBUS I (28-Ago-1964) TIROS-N (13-Oct-1968) NOAA-19 (6-Feb-2009) TIROS-N : primer satélite la serie NOAA con órbita polar con sistema APT Órbita helio-síncrona para estudio la atmósfera y la superficie terrestre radiómetro con 4 bandas espectrales Imagen diurna y nocturna (nubes, Tª mar, nieve y hielo) Imágenes más 2000 km 2 Resolución 1.1 km en el NADIR (4 km en APT) Imagen transmitida forma continua 6

7 Cronología El formato APT fue sarrollado por el National Earth Satellite Service Estados Unidos TIROS-8 (21-Dic-1963) NIMBUS I (28-Ago-1964) TIROS-N (13-Oct-1968) NOAA-19 (6-Feb-2009) NOAA-19: Último la serie NPOES y último con sistema APT Radiómetro con 6 bandas espectrales Información diurna y nocturna sobre nubes, Nieve, hielo, temperatura l océano y vegetación Imágenes 2580 km 2 Resolución 1.1 km en el NADIR (4 km en APT) Imagen transmitida forma continua 7

8 Des el satélite: emisión continua en VHF línea a línea forma similar a lo que ocurre en una televisión. Des estación en tierra: recepción s la línea siguiente que emite el satélite una vez que entra en el rango l receptor. Típicamente una pasada sobre una estación pue durar entre 8 y 15 minutos en función la órbita y la situación la estación. 8

9 Obtención datos MIRP MIRP: Manipulated Information Rate Processor AVHRR Corrección geométrica y Telemetría Datos digitales 10-bit Selección 1/3 líneas Selección 8 MSB (Most Significant Bits) Datos 8 bits: 2 8 =256 niveles gris disponibles Modulación AM Filtrado Modulación FM TX Resolución 4 Km/px : algoritmo liberalización: división en 5 zonas respecto al NADIR Modulación AM Filtrado a 4160 Hz para limitar el ancho banda. Modulación FM a la frecuencia l satélite ( MHz) 9

10 Linealización SWATH: área la tierra que se barre en una órbita NADIR: Punto la Tierra directamente bajo l sensor AVHRR/3: SWATH 2580 km 55.4 º a cada lado l NADIR 1.1 km/px en el NADIR Disminuye al alejarse l NADIR Compensación necesaria Promediado puntos Zona 5: resolución max Zona 4: 1.5 puntos Zona 3: 2 puntos Zona 2: 3 puntos Zona 1: 4 puntos 10

11 Línea vío 120 líneas/min cada 0.5 segundos se envía una línea 2 canales imagen (vío A y vío B), telemetría, sincronización y marcas tiempo Líneas 2080 px: 909 para cada señal y 262 para señalización 2 líneas/s 4160 palabras o baudios 11

12 Sincronización Se trasmiten al comienzo cada canal vío 39 palabras sincronización 47 palabras marcadores tiempo SINCRONIZACIÓN: Pulsos al principio cada canal Sincronismo entre: Software codificación Tasa la señal recibida MARCADORES DE TIEMPO: 4 líneas: 2 blancas (intensidad max) 2 negras (intensidad min) Se repiten cada 60 segundos 12

13 Sincronización 13

14 Telemetría 16 bloques (WEDGES) 8 líneas cada uno con valores referencia para codificar las imágenes Bloques Función 1-8 Incrementos 1/8 s la intensidad mínima hasta la máxima. 9 Valor mínima intensidad (NEGRO) Valores calibración l sensor 16 Intificación l canal transmitido En total se emiten 128 líneas: 1 FRAME Sólo son necesarios los bloques 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 los valores los bloques 1-6 Bloque 3 para el canal 3A y bloque 6 para el 3B 14

15 Canales vío AVHRR/3: 6 canales en distintas bandas espectrales Num Longitud onda (µm) Uso característico Nubes y superficie con luz solar Límites tierra-agua (Solar Infrared) 3A Detección nieve y hielo 3B Nubes y temperatura océanos noche (Termal mapping), fuegos, industrias Nubes y temperatura océanos noche (Termal mapping) Temperatura l océano Selección dos canales: Boletín electrónico NOAA y datos telemetría. Generalmente se envía el canal 4 y se alterna entre el 2 y 3A en función si la zona escaneada está siendo iluminada por el sol 15

16 Canales vío CH1: µm CH2: µm CH3: µm CH4: µm CH5: µm RGB: CH3+CH2 16

17 Trama completa 17

18 Trama completa APT Vio Line Time 0.5 seconds One complete APT Frame S Y N C A S P A C E A & M A R K E R S P A C E S B Y & N C M A R B K E R 128 Lines 8 Lines Minute marker 2 black/ 2 white Telemetry Frame A Telemetry Frame B 18

19 Trama completa Qué información se pue obtener la imagen? Duración la pasada Número frames recibidos Canales vío Dirección l satélite 19

20 Satélites con emisión APT Satélite Banda (MHz) Altura (km) Inclinación (º) Periodo (min) NOAA NOAA NOAA NOAA NOAA 15 NOAA 17 NOAA 18 AVHRR/3 Nominal Problemas ocasionales con el motor Ch. 3B sólo APT A=CH2/3B (D/N) APT B=CH4 No-Nominal Scan Motor stalled 10/15/10 3A-B conmutados APT A=CH2/3B (D/N) APT B=CH4 Nominal Caída corriente l motor (08/29/06) Ch. 3B sólo APT A=CH1/3B (D/N) APT B=CH4 NOAA 19 Nominal - Ch. 3B sólo APT A=CH2/3B (D/N) APT B=CH4 Consulta sobre incincias: NPOES: POLAR APT POLAR: 20

21 Muestra audio APT Muestra audio recibida l NOAA 18 VIDEO A: Canal 2 VIDEO B: Canal 4 21

22 Bibliografía NOAA KLM User s Gui: AVHRR NOAA s 200 years of historical resources: NOAA Office of Satellite Operations: NASA NOAA N-PRIME: Prime/spacecraft/inx.html NASA Serie TIROS 22