SMĚROVÉ A DRUŽICOVÉ SPOJE Laboratorní úloha č. 4 PŘÍJEM A ZPRACOVÁNÍ METEOROLOGICKÝCH SNÍMKŮ ZADÁNÍ 1) Seznamte se s pracovištěm pro příjem družicových meteorologických snímků. 2) Přijměte a zpracujte analogová data systému APT. 3) Zpracujte přijatá digitální data přenášená systémem EUMETCast DVB. 4) Proveďte rozbor kepleriánských elementů dráhy vybrané družice 5) Vypracujte přehlednou zprávu o měření. TEORETICKÝ ÚVOD Meteorologické družice jsou v současné době neodmyslitelným nástrojem sloužícím ke sledování stavu a k předpovědím vývoje meteorologické situace na Zemi. Na oběžných drahách okolo Země je již umístěno takové množství meteorologických satelitů, které umožňuje sledování okamžitého stavu počasí téměř kdekoliv na celé zeměkouli. Z globálního hlediska jsou důležité satelity umístěné na geostacionární oběžné draze. Lokální situace je monitorována družicemi na nízkých polárních oběžných drahách. Polární družice NOAA a analogové snímky APT Americká organizace NOAA (National Oceanic and Atmosphere Administration) dnes aktivně provozuje pět meteorologických družic obíhajících Zemi na polárních slunečně synchronních oběžných drahách ve výšce přibližně 850 km nad zemským povrchem s periodou obletu přibližně 100 minut. Polární dráha prochází nad oběma póly Země s inklinací velmi blízkou 90, rovina polární dráhy je tedy téměř kolmá na rovinu rovníku. Při každém dalším obletu se družice na polární dráze nachází na jiné zeměpisné délce nad rovníkem [1], [2]. Speciálním případem polární oběžné dráhy je slunečně synchronní dráha, jejíž výhoda spočívá v tom, že družice přelétá nad stejným místem na Zemi vždy ve stejný místní čas. Čtyři z pěti družic NOAA mají funkční systém APT (Automatic Picture Transmission) pro vysílání analogových dat v pásmu 137 MHz s frekvenční modulací (viz Tab. 1). Dvě družice jsou vždy provozovány jako primární [3]. Roviny jejich oběžných drah jsou oproti sobě otočeny o 90 (délka vzestupného uzlu RAAN). Touto konfigurací je zajištěno snímání jednoho místa na zemi nejméně čtyřikrát za den. Ostatní družice fungují jako sekundární a záložní.
Tab. 1. Polární meteorologické družice spravované organizací NOAA [3] družice datum vypuštění nosná frekvence APT úhel inklinace výška oběžné dráhy precesní poměr perioda obletu - MHz km min/měsíc min NOAA 15 13. 5. 1998 137,500 98,50 807-1,0 101,10 NOAA 16 21. 9. 2000 - *) 99,00 849 +4,8 102,10 NOAA 17 24. 6. 2002 137,6200 98,70 810-2,6 101,20 NOAA 18 20. 5. 2005 137,9125 98,74 854 +0,8 102,12 NOAA 19 6. 2. 2009 137,1000 98,70 870-1,5 102,14 *) APT vysílač poškozen několik měsíců po vynesení na oběžnou dráhu Nejdůležitějším meteorologickým zařízením na palubě družice je šestikanálový skenující radiometr AVHRR/3 (Advanced Very High Resolution Radiometer) [4], [5]. Vlnové délky přiřazené jednotlivým kanálů jsou shrnuty v Tab. 2. Kanály 1, 2 a 3A slouží ke snímání odraženého slunečního záření horní hranice viditelné části spektra a poskytují data v denních hodinách. Kanály 4 a 5 snímají výhradně tepelné záření a kanál 3B je smíšený. Analogové výstupy všech kanálů radiometru jsou současně digitalizovány s rozlišením 10 bitů rychlostí 39,936 vzorků za sekundu na kanál. Každý další vzorek je snímán po pootočení radiometru o 0,95 miliradiánu. Celkově je získáno 2048 vzorků na kanál při skenování jednoho pásu Země se šířkou přibližně 3000 km [4]. Optická soustava radiometru sestává ze dvou subsystémů teleskopu a optické přepínací jednotky. Teleskop má průměr apertury 20,3 cm, optický přepínač rozděluje výstupní paprsek teleskopu do šesti spektrálních kanálů radiometru. Rozlišení radiometru v místě přímo pod družicí (v tzv. nadiru) je 1,1 x 1,1 km a na okrajích snímku klesá na přibližně 2,5 x 2,5 km [4]. Tab. 2. Spektrální pásma šestice kanálů radiometru AVHRR/3 [4] kanál rozsah spektra vlnových délek [μm] 1 0,58 0,68 popis viditelná červená oblast spektra 2 0,725 1,0 blízké infračervené záření 3A 1,58 1,64 infračervené záření 3B 3,55 3,93 infračervené záření/tepelné záření 4 10,3 11,3 tepelné záření 5 11,5 12,5 tepelné záření Systém APT umožňuje přenos dat s redukovaným rozlišením. Pozemní řídící stanice umožňuje kombinovat kterékoliv dva kanály ze šestice kanálů radiometru AVHRR. Neustále je vysílán jeden kanál s infračerveným spektrem (nejčastěji kanál 4). Jako druhý kanál je pak během dne vysílán kanál s viditelným spektrem (nejčastěji kanál 2), který je v noci nahrazen dalším infračerveným kanálem. Digitální 10ti bitová data vystupující z radiometru AVHRR jsou redukována na 8 nejvýznačnějších bitů (redukce rozlišení na 4 x 4 km). Tato data jsou pak převedena D/A převodníkem na analogový signál, který je frekvenčně omezen šířkou pásma 2080 Hz a následně amplitudově modulován na nosný kmitočet 2400 Hz. Zde opět dochází k filtraci se šířkou pásma 4160 Hz. Prostřednictvím frekvenční modulace je signál přeložen do VHF pásma na nosnou v okolí 137 MHz. Výkon vysílače je 5 W a signál je
vysílán s kruhovou pravotočivou polarizací (RHCP) [5]. Výsledný snímek vzniká multiplexováním dvou spektrálních kanálů tak, že kanál A APT je složen z prvního skenovaného řádku AVHRR jednoho spektrálního kanálu a kanál B APT pak obsahuje druhý skenovaný řádek AVHRR dalšího spektrálního kanálu [5]. Třetí skenovaný řádek je vypuštěn a celý postup se neustále opakuje. Formát APT rámce je vyobrazen na Obr. 1. * minutové značky trvají po dobu 4 video řádků Obr. 1. Formát jednoho APT rámce [4] Jeden rámec je generován za 64 sekund a skládá se ze 128 video řádků. Oba kanály, A i B, obsahují 16 polí s telemetrickými daty, která také slouží ke kalibraci APT snímku (pro kalibraci celého snímku postačuje pouze jeden kompletní ATP rámec). Jedno telemetrické pole je tvořeno osmi video řádky. V každém video řádku je obsaženo 2080 slov, datová rychlost pak odpovídá 4160 slovům za sekundu [4]. Geostacionární družice Meteosat a digitální snímky Evropská organizace EUMETSAT (European Organization for the Exploitation of Meteorological Satellites) ve spolupráci s Evropskou vesmírnou agenturou ESA (European Space Agency) provozuje v dnešní době dvě ze čtyř geostacionárních družic Meteosat druhé generace MSG (Meteosat Second Generation) [6]. MSG-1 je umístěna na zeměpisné délce 9,5 východně, slouží jako záložní satelit a používá se ke zrychlenému skenování (RSS Rapid Scanning Service) vybrané části zemského povrchu. MSG-2 je přesně nad průsečíkem rovníku a nultého poledníku a slouží jako primární družice EUMETSATu se všemi meteorologickými službami [7]. Geostacionární dráha Země je umístěna v rovině rovníku ve výšce průměrně 35790 km nad zemským povrchem [1], [2]. Vztaženo vůči zemské ose, družice se na této dráze pohybuje stejnou úhlovou rychlostí jako jakýkoliv bod na Zemi, a tedy oběhne Zemi za jeden hvězdný den. Družice se pak jeví jako nehybná, zavěšená na stejném místě nad rovníkem a neustále pokrývá stejné území. Toto umožňuje nepřetržité monitorování určitého stejného území. Družice tak mohou velmi rychle odhalit případné náhlé změny počasí, bouře, atd. Družice MSG mají tvar válce a jsou stabilizovány vlastní rotací. Družice rotuje rychlostí 100 otáček za minutu. To je také využíváno jako podstata snímkování [6] radiometru SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager), který umožňuje zaznamenávat 12 různých spektrálních kanálů (viz Tab. 3) [6], [7]. Rozlišovací schopnost radiometru je pro místa pod
družicí (v nadiru) pro kanál s vysokým rozlišením (HRV) 1 km a pro ostatní kanály 3 km. Pro oblast střední Evropy je rozlišovací schopnost zmenšena z důvodu šikmějšího pohledu (HRV kanál 3 x 2 km, ostatní kanály 6 x 4 km, delší rozměr udává orientaci severo-jižním směrem). číslo kanálu Tab. 3. Spektrální pásma radiometru SEVIRI družic MSG [6], [7]. označení kanálu rozsah vlnových délek [μm] 1 VIS 0,6 0,56 0,71 2 VIS 0,8 0,74 0,88 oblast denního světla zobrazení oblačnost a zemský povrch 3 IR 1,6 1,50 1,78 blízká infračervená sníh a oblačnost 4 IR 3,9 3,48 4,36 krátkovlnná infačervená rozpoznání mlh 5 WV 6,2 5,35 7,15 6 WV 7,3 6,85 7,85 infračervená 7 IR 8,7 8,30 9,10 infračervená absorpce vodních par v troposféře rozlišení mraků a zemského povrchu 8 IR 9,7: O 3 9,38 9,94 infračervená ozón v troposféře 9 IR 10,8 9,80 11,80 10 IR 12,0 11,00 13,00 dlouhovlnná infračervená 11 IR 13,4: CO 2 12,40 14,40 dlouhovlnná infračervená teplota zemského povrchu absorpční pásmo CO 2 teplota atmosféry 12 HRV 0,50 0,90 viditelná ve vysokém rozlišení Optická soustava radiometru je složena ze skenovacího zrcadla sklopeného o 45 od hlavní osy radiometru, s možností vychylování z této polohy v rozsahu ± 5,5, dále z primárního (o průměru 51 cm), sekundárního a terciárního zrcadla. Skenování probíhá od jižního k severnímu pólu, družice otáčející se rychlostí 100 otáček za minutu musí vykonat 1250 otáček pro vytvoření jednoho kompletního snímku [6]. Sběr, zpracování a distribuci meteorologických dat řídí pozemní kontrolní stanice situovaná v německém Darmstadtu. Přijatá surová data na tzv. úrovni 1 (Level 1) jsou zde kalibrována a geometricky a radiometricky korigována. Nyní, na úrovni 1,5 (Level 1,5), jsou prostřednictvím systému EUMETCast distribuována koncovým uživatelům v Evropě v pásmu Ku přes komerční geostacionární družici EuroBird 9A (viz Obr. 3). Uživatelé v Evropě, v Africe a v oblasti Atlantického oceánu mohou data přijímat také v pásmu C přes geostacionární satelit AtlanticBird 3. Surová data radiometru SEVIRI na úrovni 1 (Level 1) proudí do pozemního řídícího střediska rychlostí 3,2 Mb/s (rozměr snímku kanálu HRV je 5568 x 11136 pixelů, u ostatních spektrálních kanálů 3712 x 3712, každý obrazový bod má 10 bitové rozlišení [6]). Data úrovně 1,5 (Level 1,5) jsou ke koncovým uživatelům distribuována v digitální formě jednak prostřednictvím služby EUMETCast DVB a také přímo přes družici MSG-2 v pásmu 1,7 GHz.
Obr. 3. Zjednodušené schéma přenosu a distribuce družicových dat EUMETSAT (upraveno a zjednodušeno podle [7]) U služby EUMETCast DVB je možno rozlišit dva typy přenosu dat družice MSG-2 v závislosti na počtu použitých spektrálních kanálů radiometru SEVIRI a na způsobu komprese přenášených dat: V plném rozlišení (High Rate SEVIRI) se přenáší všech 12 spektrálních kanálů [7] s bezeztrátovou kompresí. Během jedné hodiny lze získat čtyři snímky celého zemského disku v plném rozlišení (EUMETCast kanál označený jako Data Channel 2). S redukovaným rozlišením (Low Rate SEVIRI) se přenáší 5 vybraných spektrálních kanálů (VIS 0,6; IR 1,6; IR 3,9; WV 6,2; IR 10,8) [7], které jsou komprimovány ztrátově. Během jedné hodiny je možné získat pouze dvě sady těchto redukovaných dat. (V rámci EUMETCast kanálu označeného jako Data Channel 3.) Speciální funkci má družice MSG-1, která umožňuje tzv. zrychlené skenování RSS. Je snímána jen severní třetina zemského diku, čímž je ztrojnásoben počet snímků generovaných za hodinu na 12 (EUMETCast kanál označený jako Data Channel 4). Distribuce dat ke koncovému uživateli v pásmu 1,7 GHz je označována jako LRIT (Low Rate Information Transmission) a je obdobou redukovaného přenosu (Low Rate SEVIRI) [7]. Služba EUMETCast DVB také distribuuje digitální data získaná jinými meteorologickými družicemi (přístupná v rámci licence VUT): Polární družice METOP-A organizace EUMETSAT poskytuje nepřetržitý proud snímků zemského povrchu v plném rozlišení pomocí radiometru AVHRR/3 [7]. Data jsou ukládána na paměťová média na palubě družice a v době přeletu nad pozemní přijímací stanicí jsou vysílána. Po přepracování jsou data distribuována koncovým uživatelům, kterým se jeví jejich příjem jako neukončený (EUMETCast kanál označený jako EPS-10). Digitální data polární družice NOAA 19 v plném rozlišení radiometru AVHRR/3 s globální pokrytím GAC (Global Area Coverage) je také možné přijímat v nepřetržitém provozu obdobně jako u družice METOP-A. (EUMETCast kanál označený jako EPS-15.) Digitální data radiometru AVHRR/3 polárních družic NOAA 17 a NOAA 19 distribuována s plným rozlišením (EUMETCast kanál označený jako Data Channel 1).
Digitální data geostacionární družice GOES 11 a GOES 12 organizace NOAA jsou přijímána s nízkým rozlišením LRIT [2]. (V rámci EUMETCast kanálu označeného jako Data Channel 3.) Digitální data geostacionární družice Meteosat 7 (tzv. Meteosat první generace MFG evropské organizace EUMETSAT) jsou přijímána s nízkým rozlišením LRIT [7]. (V rámci EUMETCast kanálu označeného jako Data Channel 3.) Ve sníženém rozlišení je umožněn také příjem digitálních snímků japonské geostacionární družice NTSAT 1R [2]. (V rámci EUMETCast kanálu označeného jako Data Channel 3.) Kromě snímků v plném rozlišení (High Rate SEVIRI) pořízených v šestihodinových intervalech (00:00, 06:00, 12:00 a 18:00 UTC) podléhají všechna data licenci společnosti EUMETSAT [7]. Pro jejich dekódování je zapotřebí registrace a pořízení hardwarového dekódovacího USB klíče. POSTUP MĚŘENÍ Ad 1) Blokové znázornění přijímacího pracoviště je na Obr. 4.!!!Pracoviště nepřetržitě přijímá družicové snímky a ukládá je do archívu. Je přísně zakázáno zasahovat do jeho zapojení a měnit nastavení jednotlivých částí v rozporu s pokyny k laboratorní úloze!!! Přijímací počítač PC-1 slouží pouze pro příjem digitálních dat systému EUMETCast. Veškeré zpracování a zobrazování přijatých dat provádějte na PC-2, který také přijímá analogové snímky systému APT družic NOAA. Obr. 4. Blokové znázornění přijímacího pracoviště Část pracoviště pro příjem analogových snímků systému APT z družic NOAA je popsána blokovým schématem v pravé části Obr. 4. Doba přeletu družice nad pozorovacím místem je přibližně 10 15 minut. APT signál je přijímán všesměrovou anténou typu Lindenblad s pravotočivou kruhovou polarizací v pásmu 137 MHz. Bezprostředně u antény je připojen nízkošumový pásmový předzesilovač se ziskem přibližně 20 db. Vstup zesilovače je doplněn pásmovou propustí 4. řádu pro dostatečné potlačení signálů blízkých rozhlasových FM vysílačů. Přijímač EMGO [8] je typu superheterodyn s dvojím směšováním, nejprve na mezifrekvenci 10,7 MHz a dále na 455 khz, šířka mezifrekvenčního filtru je 30 khz. Pro nastavování kmitočtů slouží smyčka fázového závěsu PLL s krokem 10 khz, kterou je možno manuálně přelaďovat mezi kmitočty 134 až 141 MHz. Přijímač je také možno ovládat prostřednictvím sériové linky RS232 z počítače PC-2. Užitečný signál je přiveden do linkového audio vstupu zvukové karty počítače PC-2.
Přijímací část digitálního systému EUMETCast je blokově zachycena v levé části Obr. 4. Data jsou vysílána družicí EuroBird 9A, nacházející se nad rovníkem na 9 východní délky, transpondérem na středním kmitočtu 11977,0 MHz v pásmu Ku s horizontální polarizací. Jedná se o datový kanál přenášený prostřednictvím digitální satelitní televize DVB-S. Je zde tedy použita modulace QPSK se symbolovou rychlostí 27500 symbolů za sekundu a kódovým poměrem 3/4. Signál je přijímán ofsetovou parabolickou anténou s průměrem apertury 85 cm a nízkošumovým konvertorem LNB se šumovým číslem 0,1 db. Pro zpracování signálu je použit DVB-S tuner zabudovaný ve formě PCI karty do počítače PC-1. Diskutujte vliv šířky pásma mezifrekvenčního filtru přijímače na přijímaný APT signál. Pro digitální část systému zaznamenejte aktuální podmínky příjmu. Tuto informaci naleznete na PC-1 v okně Transponder Status položka Transponder Information (3). Postupujte podle návodu na Obr. 5. Obr. 5. Informace o kvalitě přijímaného digitálního signálu systému DVB-S Ad 2) Před zahájením příjmu analogového signálu zjistěte informace o aktuální poloze polárních družic NOAA, zda je signál některé z družic v dosahu přijímacího pracoviště. K tomu využijte Java aplikaci J-Track dostupnou na webových stránkách http://science.nasa.gov/realtime/jtrack/spacecraft.html. Pod obrázkem vlevo klikněte na tlačítko Config.. V záložce Categories vyberte meteorologické družice a potvrďte kliknutím na tlačítko Add More. V záložce Available Satellites se zobrazí seznam meteorologických družic, z něj vyberte pouze družice NOAA a družici Meteosat 8 a přidejte je do záložky Tracked Satellites. Ostatní družice odstraňte. Konfiguraci dokončíte kliknutím na tlačítko Finished, čímž se vrátíte na rozvinutý model zeměkoule s vámi vybranými družicemi. Pozorujte jejich pohyb a zjistěte nejbližší dobu, kdy budou polární družice NOAA v dosahu naší zeměpisné polohy (vysvětlivky pro ovládání jsou pod obrázkem; zobrazený čas je pro pásmo PKT, pro přepočet na UTC: PKT = UTC+5 hod.). Pro automatický příjem, dekódování a zpracování analogových snímků APT slouží program WXtoImg [9]. Spusťte jej kliknutím na ikonu WXtoImg na pracovní ploše. Program je již nakonfigurován. Nejprve proveďte aktualizaci kepleriánských elementů drah družic. V menu File vyberte Update keplers a vyčkejte na automatické stažení aktualizačního souboru. Srovnejte přesné časy přeletů družic (menu File, položka Satelite Pass List ) s dobou zjištěnou v aplikaci
J-Track. Zaznamenejte několik nejbližších přeletů družic (označení družice, směr jejího přeletu, nosný kmitočet APT signálu, místní čas přeletu, dobu trvání přeletu). Spusťte automatický příjem (menu File, položka Record ) kliknutím na tlačítko Auto Record (ostatní nastavení ponechejte beze změny) a vyčkejte přeletu nejbližší družice. Přijímaný signál je ukládán v audio formátu na pevný disk počítače pro další zpracování. Na připojených reproduktorech poslouchejte signál po frekvenční demodulaci. Pokud v čase vašeho laboratorního cvičení nedojde k přeletu žádné polární družice NOAA, použijte již zaznamenaný signál z archívu (F:\meteodata\noaa-analog\audio). Tento audio soubor otevřete v programu WXtoImg (menu File, položka Open Audio File ). Také jej přehrajte v multimediálním přehrávači a poslechněte si přijatý signál po frekvenční demodulaci. Pro načtený signál z archívu případně pro právě přijatý signál projděte různé způsoby barevného mapování výsledného snímku v menu Enhancements. Zaměřte se na dva následující způsoby: multispektrální analýza (MSA Multispectral Analysis) barevné mapování IR kanálu (MCIR - Map Coloured IR) Podle bližšího popisu (naleznete v dokumentu přiloženém na pracovišti) oba způsoby mapování svými slovy popište a ze znalosti přenášených spektrálních pásem APT kanálů A a B určete (viz Tab. 2), které barevné mapování (MSA nebo MCIR-Precip) je vhodnější pro zobrazení ve dne a které se více hodí pro zobrazení v noci. Posuďte kvalitu přenášených snímků a zamyslete se, čím mohou být způsobeny poruchy občas se ve snímcích vyskytující. Ad 3) Digitální snímky systému EUMETCast jsou v surovém formátu přijímány na přijímacím PC-1 a jsou automaticky přenášeny a zpracovávány na PC-2.!!!Do tohoto procesu nezasahujte!!! Přeneste sadu aktuálních surovým digitálních dat s vysokým rozlišením družice MSG-2 z přijímacího PC-1 do PC-2. Využijte k tomu předpřipravený dávkový soubor data_download.bat a FTP konfigurační soubor data_download.ftp (umístěné ve složce D:\Digital_Data\). Soubor data_download.ftp upravte pro přenos souborů přijatých za poslední celou hodinu. Během jedné hodiny jsou přijaty čtyři kompletní sady surových dat. Surová data jsou vždy datována po 15 minutách (např. 00:15, 00:30, 00:45 a 01:00). Požadovaný čas přepište v souboru data_download.ftp podle nápovědy na Obr. 6 a dávku data_download.bat spusťte. Na pevný disk PC-2 do složky D:\Digital_Data\DataChannel_2\ budou nakopírována požadovaná data. Ve složce D:\Digital_Data\ jsou navíc i data jiných družic a formátů poskytovaná systémem EUMETCast DVB-S. Obr. 6. Úpravy dávkového souboru pro přenos dat z PC-1 do PC-2
Dekódování, dekompresi a konečné zobrazení snímků provádějte pomocí programu weview [10], který najdete na pracovní ploše. Po jeho spuštění je zapotřebí v záložce Settings Receive settings Source directory zadat cestu k požadovaným přijatým datům (D:\Digital_Data\DataChannel_ ). Po přepnutí do záložky View se zobrazí vybraný balík dat (viz Obr. 7 (1)). Obr. 7. Záložka View aplikace weview. Projděte postupně všechna dostupná data ze složky D:\Digital_Data\ a zaznamenejte, se kterými družicemi pracujete a jaká data zpracováváte. Vytvořte tabulku, kde přehledně vyznačíte geostacionární a polární satelity. U každé družice uveďte, s jakým rozlišením jsou data přijímána, které spektrální kanály jsou přenášeny, kolik bloků tvoří jeden snímek a čas a datum pořízení daného snímku (záložka View, v levém sloupci, rozklepnutím jednotlivých řádků název družice, typ přenášených dat a čas sejmutí dat viz Obr. 7 (1)). Pro vykreslení dráhy letu družice slouží záložka World map (viz Obr. 8). Její největší využití je u polárních družic, kdy je možno zobrazit přesnou trajektorii letu družice odpovídající časovému úseku nasnímaných dat. Poloha geostacionární družice je zobrazena také. Projděte postupně soubor přijatých dat všech družic (záložka View viz Obr. 7 (1)) a v záložce World map si prohlédněte jejich polohu (viz Obr. 8 (1)). Do tabulky zaznamenejte zeměpisné souřadnice geostacionárních družic. U polárních družic zapište, nad kterou částí zeměkoule se v daném okamžiku nacházely a kterým směrem se pohybovaly. Pro zobrazení konkrétního snímku v záložce View v levém sloupci označte příslušný řádek (viz Obr. 7 (1)) a klikněte na tlačítko Preview (viz Obr. 7 (2)). Vpravo se zobrazí požadovaný dekódovaný snímek. Pro vytvoření obrysů kontinentů u snímků z geostacionárních družic zatrhněte políčko Overlay (viz Obr. 7 (3)). Při označení celého balíku dat družice v určitém časovém okamžiku je provedeno barevné mapování a zobrazí se snímek v tzv. falešných barvách. Barevné mapování je nastaveno fixně jen pro určité spektrální kanály. Pokud tyto kanály nejsou přenášeny, barevný snímek se nezobrazí a je nutno z celkového souboru vybrat pouze část s určitým spektrálním obsahem. Během prohlížení snímků měňte nastavení zobrazeného spektrálního obsahu pomocí histogramu a tlačítek v horní části programu weview (viz Obr. 7 (4)). U polárních družic můžete na záložce
World map vybrat jen určitý segment nebo skupinu segmentů (viz Obr. 8 (2)) a v zpět v záložce View zobrazit příslušný snímek (kliknutím na tlačítko Preview - viz Obr. 7 (2)). Zvolte některou z polárních družic, jejíž data máte k dispozici, a zobrazte segment (případně několik segmentů) překrývající právě území střední Evropy. Obr. 8. Záložka World map aplikace weview. Ad 4) Zobrazte webovou stránku http://celestrak.com/norad/elements/weather.txt, kde jsou k dispozici kepleriánské prvky elementů drah meteorologických družic. Zaměřte se konkrétně na družici NOAA, jejíž signál jste přijímali a zpracovávali v bodě 2) a do protokolu zaznamenejte dvouřádkový soubor kepleriánských elementů (jejich význam je shrnut v Tab. 4). Vypište název a číslo družice, rok jejího vypuštění, aktuální datum a hodinu, inklinaci dráhy, RAAN, excentricitu, argument perigea, počet obletů družice v dané epoše, střední anomálii a střední pohyb. Tab. 4. Význam vybraných údajů souboru kepleriánských elementů [2], [11] sloupec obsah sloupec obsah titulní řádek 2. řádek 1 24 název družice 1 číslo řádku 1. řádek 3 7 číslo satelitu 1 číslo řádku 9 16 inklinace (ve stupních) 3 7 číslo družice délka vzestupného úhlu (RAAN, ve 18 25 8 zařazení stupních) 10 17 Mezinárodní identifikace (10 11 27 33 desetinná část excentricity rok vypuštění družice) 35 42 argument perigea (ve stupních) 19 20 rok epochy 44 51 střední anomálie (ve stupních) 21 32 epocha (číslo dne v daném roce 53 63 středí pohyb (obletů za den) epochy a část dne) 64 68 počet obletu v dané epoše 34 43 1. derivace středního pohybu 69 kontrolní součet (modulo 10) dělená dvěmi (decay) 45 52 2. derivace středního pohybu dělená dvěmi 65 68 číslo souboru v daném katalogu 69 kontrolní součet (modulo 10)
Ze získaných kepleriánských prvků vypočítejte hodnotu středního pohybu n [rad s -1 ] a střední anomálie M [rad]. Bližší informace naleznete v [11]. Ad 5) Vypracujte přehlednou zprávu o měření. Ve vlastním závěru komentujte všechny získané poznatky. Formulujte svými slovy základní rozdíly mezi polárními a geostacionárními družicemi, uveďte jejich přednosti a nedostatky. POUŽITÉ PŘÍSTROJE A POMŮCKY 2 x osobní počítač PC 1 x přijímač APT signálů EMGO 1 x dekódovací hardwarový USB klíč (EKU) 1 x parabolická anténa včetně nízkošumového LNB pro pásmo Ku 1 x anténa typu Lindenblad včetně nízkošumového předzesilovače pro pásmo 137 MHz POUŽITÁ LITERATURA [1] MONTENBRUCK, O., GILL, E. Satellite Orbits: Models, Methods, and Applications. Berlin: Springer, 2000. ISBN 3-540-67280-X. [2] Wikipedia, the free encyclopedia. Dostupné z WWW: <http://www.wikipedia.org>. [3] NOAA, Office of Satellite Operation: POES Status. Dostupné z WWW: < http://www.oso.noaa.gov/poesstatus/ >. [4] Informace o družicích NOAA. Český hydrometeorologický ústav, Družicové oddělení. Dostupné z WWW: < http://www.chmi.cz/meteo/sat/inf_noaa.html >. [5] NOAA KLM User's Guide. Dostupné z WWW: < http://www2.ncdc.noaa.gov/docs/klm/index.htm >. [6] MSG Meteosat druhé generace. Český hydrometeorologický ústav, Družicové oddělení. Dostupné z WWW: < http://www.chmi.cz/meteo/sat/msg/msg03.html > [7] Internetové stránky organizace EUMETSAT. http://www.eumetsat.int [8] GOLA, M. FM Receiver for 134 141 MHz. Dostupné z WWW: < http://www.emgo.cz/ > [9] WXtoImg - software pro dekódování signálů APT a WEFAX z meteorologických družic. Dostupné z WWW: <http://www.wxtoimg.com/> [10] ALBLAS, R. xrit2pic software pro dekompresi meteorologických snímků MSG. Dostupné z WWW: < http://www.alblas.demon.nl/wsat/software/soft_msg.html>. [11] KASAL, M. Směrové a družicové spoje. Skriptum ÚREL FEKT VUT v Brně, 2007. ISBN 80-214-2496-6.