Recepção de imagens APT satélite Noaa 18

Olá pessoal, neste post irei relatar minhas experiências em efetuar a recepção de sinais dos satélites meteorológicos NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), utilizando SDR e correção do efeito doppler, fato interessante dessas experiências é que com dispositivos de baixo custo (um rádio de VHF que receba a faixa de 137 MHz e um computador) é possível receber uma diversidade de imagens meteorológicas em “now casting” (tempo real), conforme a passagem dos satélites sobre sua região.

Sobre o NOAA

O NOAA é uma organização americana, que trata de assuntos sobre meteorologia, atmosfera e clima, tem como principal função, advertir sobre condições perigosas de tempo no solo e no oceano, também conduzem pesquisas para melhoria substancial do meio ambiente, esta organização possuí alguns satélites de Órbita Polar do qual podemos acessá-los com facilidade. Hoje a rede é composta por quatro satélites, mais somente alguns operam corretamente, são eles:

Satélite Frequência MHz
NOAA 15 137.620 MHz
NOAA 17 137.500 MHz
NOAA 18 137.9125 MHz
NOAA 19 137.100 MHz

Legenda:
Em operação | Fora de operação

Maiores informações sobre frequências e estado de saúde dos satélites, clique aqui.

Sobre o APT (Automatic Picture Transmission), como os satélites fotografam a Terra

Para iniciar é importante salientar que os satélites citados acima estão orbitando a uma altitude de aproximadamente 840 km, portanto viajam fotografando a terra e transmitindo simultaneamente, não ficam estacionados como satélites geoestacionários.

Como o NOAA fotografa a terra durante suas passagens ? Você pode se perguntar, há alguma câmera de vídeo onboard que fotografa a terra. NÃO, em missões anteriores já foram utilizados dispositivos de captura CCD, mais eles se deterioravam rapidamente, tornando o projeto inviável.

Hoje os satélites NOAA fotografam a terra enquanto estão efetuando suas passagens, munidos com sistemas eletro-ópticos de alta precisão, popularmente conhecido por “Scanning Radiometer” (sistema de espelhos, conjugado a motores e sensores de luz “fotos diodos”)

O conjunto Scanning Radiometer, tem a função de enxergar a Terra, com uma faixa estreita que pode ser equiparada à linha horizontal de um receptor de TV. A varredura vertical é gerada pelo próprio deslocamento do satélite, devido estar em órbita polar. Veja na imagem abaixo como os satélites NOAA capturam as imagens.

Funcionamento NOAA

O radiômetro multiespectral dos satélites geram 5 canais no formato HRPT, disparando dados a uma taxa de 600 kbps, totalizando em 100 Mbytes de imagens em alta-resolução, para receber esses formatos são necessários equipamentos caros e complexos, mais graças aos computadores de bordo existente nos satélites, também é possível uma amostragem do sinal no formato analógico conhecido como APT, sendo possível captar por estações “não muito sofisticadas, que é o nosso caso“. Utilizamos APT para capturar as imagens deste post.

A cada rotação completa do espelho equivale à uma linha completa na tela do computador, no intervalo de 1 minuto são recebidas 120 linhas, que são compostas dos canais de imagem visível e infravermelho.

A qualidade das imagens está relacionada a qualidade do sinal recebido, ao tempo de passagem do satélite e posição do mesmo, antena apropriada para o recepção, correção do efeito doppler (pois o satélite está em movimento) e largura de banda do receptor que está efetuando a sintonia, a luz do sol do meio-dia horário local, também produz imagens mais chapadas, perdendo características de sombras, montanhas, relevos, serras e lagos. Imagens capturadas no período noturno horário-local tem melhor resolução e maiores detalhes.

Quando sintonizado um sinal APT, logo se ouve um tom de áudio (subportadora de vídeo), modulando em amplitude de 2400 Hz.

Equipamentos utilizados neste experimento

Para sintonizar os sinais foi utilizado uma antena QFH (Quadrifilar Helix), foto abaixo, de construção caseira, centrada na frequência de 137.000 MHz. Feita de madeira, cano de PVC e cabo RG58 50 ohms. (Efetuei testes em várias antenas, a QFH foi a que apresentou melhor resultado).

Quadrifilar Helix 137 MHz

Quadrifilar Helix 137.000 MHz

Como receptor optei por utilizar o SDR Fun Cube Dongle (imagem abaixo), por sua excelente sensibilidade de recepção, possibilidade de alargar a banda passante (resultando em imagens com maior qualidade) e também pelo fato de efetuar a correção do doppler, combinando o software de rastreamento Orbitron e front-end SDR# (SDRSharp).

Fun Cube Dongle

Receptor SDR Fun Cube Dongle Pro USB

Também poderá ser utilizado o RTL-SDR, ou qualquer equipamento de VHF que sintonize a faixa de 137.000 MHz.
Utilizando rádio de VHF, haverá uma grande chance de não obter recursos de comunicação PC <-> Rádio, para efetuar a correção de frequência, gerada pelo efeito doppler, gerando assim imagens com alguns chuviscos e com pequenas falhas de sincronia.

Outro componente utilizado foi um notebook Intel Pentium D Dual Core, com 4 GB de RAM e Windows 7, mais qualquer computador com mínimo 1 GHz de Processador, 1 GB de RAM e Windows XP, já da conta do recado.

Softwares utilizados neste experimento

Para sabermos em qual momento o satélite estará fazendo passagem em sua região, é necessário instalar, configurar e atualizar os klepers do software de rastreamento. Utilizaremos para rastreamento o software Orbitron 3.71 que pode ser baixado clicando aqui. Abaixo apresento um vídeo tutorial explicando como proceder a instalação e configuração.

Logo após será necessário, baixar e instalar o SDR# (SDRSharp), clicando aqui, e baixar o plugin Satellite Tracker Plugin, clicando aqui.
Completada a instalação do SDR#, partiremos para a configuração de comunicação DDE do Orbitron, responsável por repassar para o SDR# a frequência corrigida, devido a ocorrência de deslocamento do satélite (efeito doppler). Segue abaixo um vídeo tutorial explicando como realizar esses procedimentos:

E por final utilizaremos o software responsável por receber o sinal de áudio do SDR# , demodulando e transformando os tons de 2400 Hz em imagens, para tal feito utilizaremos o software WxToImg que pode ser baixado aqui. Este software é pago porém com a versão freeware, é possível receber imagens normalmente. Também será explicado no vídeo abaixo como rotear os sinais de áudio do SDR# para o WxToImg e os processos de configuração e gravação.

Vídeo demostrando recepção realizada dia 15/09/2013 02:53:00 AM

Imagens capturadas utilizando os equipamentos citados no post

Segue abaixo um slideshow, contendo as imagens finalizadas, capturadas do satélite NOAA 18 dia 15/09/2013 as 02:53:00 AM, cada imagem contendo suas respectivas características descritas:

Este slideshow necessita de JavaScript.

Bom pessoal, apesar do post extenso, espero que possam entender um pouco mais sobre os satélites NOAA, e os procedimentos para obter uma imagem com maiores detalhes, aproveitando dos recursos do SDR.

73 a todos de PU2VLW, e boas experiências, em breve vou disponibilizar as imagens diárias em “now casting”.

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42 comentários sobre “Recepção de imagens APT satélite Noaa 18

    • Olá Alexandre, se tiver paciência é possível construir com grande facilidade.
      Caso não seja amante das construções, indico que procure um amigo, o nome dele é Rogério PU2ROG, ele entende muito sobre como construir antenas.
      O e-mail dele é pu2rog@hotmail.com
      Um abraço.

      • Meu amigo,
        escrevi para o Rogério mas infelizmente ele não me respondeu.
        Estou precisando muito de uma uma antena QFH.
        Você tem outro contato?

        Abs.
        Alexandre

  1. Opa amigo Vinicius tudo ok? Cara, eu nao consigo encontrar nenhum projeto bem explicado de como fazer uma antena quadrifilar helix. Por acaso vc tem o projeto? Obrigado!

  2. Fiz uma antena qfh com fio de cobre 6mm, não ficou boa o suficiente quero tentar com cabo rg58 igual a sua. Quando for soldar as pontas, precisa soldar o fio de cobre e a malha separadamente em cada cabo, e o cabo de descida malha para uma lado e cobre para o outro?
    Se puder passar um esquema da soldagem agraadeço.

  3. Boa tarde.. Por favor, estou tentando instalar WxToImg conforme tutorial porem em minha configuração de dispositivos de gravação aparece somente o microfone.. Minha cpu é um sony vaio VGN-FZ250AL rodando windows 7… poderia me dar uma dica de como proceder?

  4. Bom dia, você saberia me informar como consigo obter uma imagem do NOAA que esteja apresentando os sistemas atmosféricos atuantes no hemisfério sul do dia 25 de julho de 2013? Por favor.. (clamando)

  5. Boa noite Vinicius, comprei um RTL2832U & Elonics E4000 e os chineses me enviaram um Terratec RTL2832U R820T. Depois de quase 60 dias de espera, vamos usar o que temos em mãos. Estou tendo dificuldades em configurar o RTL1090 Beta pois o mesmo não aceita as coordenadas de Lat. e Long. no Home Location. Mesmo seguindo as instruções ele teima em dizer que estão erradas. Alguma dica sobre isso? Obrigado.

  6. Olá Amigo, é possível fazer um antena dipolo de onda completa, só tenho visto mais de meia onda. Não falo apenas para NOAA mas para uso geral? No caso do NOAA a melhor antena é essa mesmo QFH ?

  7. Olá, boa noite Amigo,
    Reuni todos os requisitos para este “projecto” creio que devidamente parametrizados???
    No entanto sempre que recebo, e tento gravar uma imagem da passagem do noaa, (o som parece bastante bom e com a qualidade no verde do WXtoImg), mas as linhas saem sempre descoordenadas (umas mais à direita, umas mais à esquerda), sem conseguir uma imagem minimamente aceitável, não consigo perceber onde é que estou a falhar (provavelmente na recepção, uma vez que se reproduzir o som do satélite de um dos filmes do Youtube a imagem sai perfeita no WXtoImg).

    Desde já com um muito obrigado agradecia uma opinião sobre com solucionar esta situação.
    Bom Natal.

  8. Olá gostaria de saber se as antenas de tv como sky oi tv ou claro tv, essas antenas de tv a cabo funcionam para receber esses sinais, desde já agradeço.

    • Olá amigo estou louco para encontrar uma antena para comprar. Mas eu te garanto que antena da oi ou sky (antena offset) não serve pois elas ficam direcionadas para o satélite geoestacionário (parados) e os satélites nooa não são geoestacionários.

  9. Não estou sabendo exatamente com configurar o programa, toda a vez que insiro a nova linha de comando ele trava.
    Na minha instalação aparece assim:

    preciso saber onde realmente insiro a linha de comando

  10. peço ajuda novamente:
    no config do sdrsharp, não aparece a chave e sim uma outra com mais itens.
    quando insiro a chave recomendada sempre trava o sdrsharp.
    mesmo criando a chave acima, trava do mesmo modo.
    o que estou fazendo errado?

  11. Boa tarde, Gostei muito da apresentação, mais a versão do SDR# , apresentada no vídeo é v1.0.0.1165, quando abaixo o programa ele já esta na versão v1.0.0.1337, e as linhas de comando do config, são diferentes . Você terias o procedimento para esta versão, ou o arquivo em zip da versão v1.0.0.1165.

    Grato pela atenção

    Wagner Sordi

  12. oi vinicius
    Obrigado pelo seu video muito bom mesmo
    a minha pergunta
    ja fez alguns testes com o arduino para controlar motores paco a paco para ter antenas directivas apontadas para o satelete usando tambem o Orbiton ? ou outro programa?

    Antonio M0HNC

  13. Belo post Parabéns !!! Ajudou bastante tinha algumas dúvidas e foram sanadas. Apenas uma ficou , e se puder ajudar agradeço muito. É na questão de inserir as linhas de Driver e o Destino do SDRsharp no Setup.config fiz tudo certo mas na hora de salvar , não salva. Não me dá permição de alterar a pasta (note pad) Acredito que deva ser uma questão de instalação do Orbitron no Windows 8. Já ouvi algo do tipo. Acho que tenho que instalar o Orbitron em outro destino. Será ?

    Obrigado

      • Boa Noite Vinicius,
        Estou aprendendo muito com seu blog.
        Fiz todos os procedimentos, salvei a chave Drivers no setup mas não aparece no programa Orbitron o driver Sdr#, verifico o arquivo e a chave esta lá.
        Tem alguma ideia do que esta ocorrendo.
        Obrigado.

  14. Olá Vinicius consegui obrigado ! Estou fazendo uma QFH. Vc usa pré na rx ? E Filtro ?
    Pois seu sinal recebido é perfeito ! Parabéns. A elevação minima vc deixa com 8 graus e a máxima deixa com 20 mesmo ? 73 de PU2NGB

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