อ่าน 3 นาที
การส่งภาพอัตโนมัติ
ระบบส่งภาพอัตโนมัติ ( APT ) เป็นระบบส่งภาพแบบอนาล็อกที่พัฒนาขึ้นเพื่อใช้กับดาวเทียมตรวจอากาศระบบนี้ถูกนำมาใช้ในทศวรรษ 1960...
การส่งภาพอัตโนมัติ
ระบบส่งภาพอัตโนมัติ ( APT ) เป็นระบบส่งภาพแบบอนาล็อกที่พัฒนาขึ้นเพื่อใช้กับดาวเทียมตรวจอากาศระบบนี้ถูกนำมาใช้ในทศวรรษ 1960 และตลอดสี่ทศวรรษที่ผ่านมาได้ส่งข้อมูลภาพไปยังสถานีผู้ใช้ที่มีต้นทุนค่อนข้างต่ำในสถานที่ต่างๆ ในประเทศส่วนใหญ่ทั่วโลก สถานีผู้ใช้ใดๆ ในโลกสามารถรับข้อมูลในพื้นที่ได้อย่างน้อยวันละสองครั้งจากดาวเทียมแต่ละดวงขณะที่โคจรผ่านเหนือศีรษะ
การแพร่เชื้อ

โครงสร้าง
การส่งสัญญาณออกอากาศประกอบด้วยช่องภาพสองช่อง ข้อมูล โทรมาตรและข้อมูลการซิงโครไนซ์ โดยช่องภาพมักเรียกว่า วิดีโอ A และวิดีโอ B ข้อมูลทั้งหมดนี้ถูกส่งเป็นเส้นสแกนแนวนอน เส้นหนึ่งมีความยาว 2080 พิกเซลโดยแต่ละภาพใช้ 909 พิกเซล และส่วนที่เหลือใช้สำหรับข้อมูลโทรมาตรและการซิงโครไนซ์ มีการส่งสัญญาณ 2 เส้นต่อวินาที ซึ่งเท่ากับ 4160 คำต่อวินาที หรือ4160 บอด
รูปภาพ

บนดาวเทียมระบบ NOAA POESภาพทั้งสองภาพเป็นภาพ 8 บิตที่ปรับให้เรียบด้วยความละเอียด 4 กม./พิกเซล ซึ่งได้มาจากสองช่องสัญญาณของ เซ็นเซอร์ AVHRR ( Advanced Very-High-Resolution Radiometer ) ภาพเหล่านี้ได้รับการแก้ไขให้มีความละเอียดทางเรขาคณิตคงที่เกือบตลอดเวลาก่อนที่จะออกอากาศ ดังนั้นภาพจึงปราศจากความบิดเบี้ยวที่เกิดจากความโค้งของโลก
จากภาพสองภาพ ภาพหนึ่งโดยทั่วไปจะเป็น ภาพอินฟราเรดคลื่นยาว(10.8 ไมโครเมตร ) ส่วนภาพที่สองจะสลับระหว่างภาพแสงใกล้ผิว (0.86 ไมโครเมตร) และภาพอินฟราเรดคลื่นกลาง (3.75 ไมโครเมตร) ขึ้นอยู่กับว่าพื้นดินได้รับแสงแดดหรือไม่ อย่างไรก็ตาม NOAA สามารถกำหนดค่าดาวเทียมให้ส่งภาพสองช่องสัญญาณใดก็ได้จาก AVHRR ได้
การซิงโครไนซ์และการส่งข้อมูลทางไกล
ข้อมูลที่ส่งมานั้นประกอบด้วยชุด พัลส์ สำหรับการซิงโครไนซ์ เครื่องหมายบอกนาที และข้อมูลโทรมาตร
ข้อมูลการซิงโครไนซ์ที่ส่งมาในช่วงเริ่มต้นของแต่ละช่องสัญญาณวิดีโอ ช่วยให้ซอฟต์แวร์รับสัญญาณสามารถปรับการสุ่มตัวอย่างให้ตรงกับอัตราการส่งข้อมูล (baud rate) ของสัญญาณ ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยได้ตลอดเวลา เครื่องหมายบอกนาทีประกอบด้วยเส้นสีดำและสีขาวสลับกันสี่เส้น ซึ่งจะซ้ำกันทุกๆ 60 วินาที (120 เส้น)
ส่วนส่งข้อมูลทางไกลประกอบด้วยบล็อกสิบหกบล็อก แต่ละบล็อกมีความยาว 8 บรรทัด ซึ่งใช้เป็นค่าอ้างอิงในการถอดรหัสช่องภาพ บล็อกแปดบล็อกแรก เรียกว่า "เวดจ์" เริ่มต้นที่ความเข้ม 1/8 ของความเข้มสูงสุด และเพิ่มขึ้นทีละ 1/8 จนถึงความเข้มเต็มที่ในเวดจ์ที่แปด โดยเวดจ์ที่เก้ามีความเข้มเป็นศูนย์ บล็อกที่สิบถึงสิบห้าแต่ละบล็อกจะเข้ารหัสค่าการสอบเทียบสำหรับเซ็นเซอร์ บล็อกที่สิบหกจะระบุว่าช่องสัญญาณเซ็นเซอร์ใดถูกใช้สำหรับช่องภาพก่อนหน้าโดยการจับคู่ความเข้มของเวดจ์หนึ่งถึงหก ช่องวิดีโอ A โดยทั่วไปจะตรงกับเวดจ์ที่สองหรือสาม ช่อง B จะตรงกับเวดจ์ที่สี่
บล็อกสิบสี่บล็อกแรกควรเหมือนกันสำหรับทั้งสองช่องสัญญาณ บล็อกข้อมูลโทรมาตรสิบหกบล็อกจะซ้ำกันทุกๆ 128 บรรทัด และ 128 บรรทัดเหล่านี้เรียกว่าเฟรม
สัญญาณออกอากาศ
สัญญาณเองเป็นคลื่นพาหะย่อย 2400 Hz ที่มีการมอดูเลตแอมพลิจูด 256 ระดับ จากนั้นจึงมอดูเลตความถี่ ลงบน คลื่นพาหะ RFย่านความถี่ 137 MHz การมอดูเลตคลื่นพาหะย่อยสูงสุดคือ 87% (±5%) และแบนด์วิดท์RF โดยรวมคือ 34 kHz บนยานพาหนะ NOAA POES สัญญาณจะถูกส่งออกอากาศ ด้วยกำลังส่งที่มีประสิทธิภาพประมาณ 37 dBm (5 วัตต์) [ 1 ]
การรับภาพ
สัญญาณ APT จะถูกส่งออกอากาศอย่างต่อเนื่อง โดยการรับสัญญาณจะเริ่มต้นที่ต้นบรรทัดถัดไปเมื่อเครื่องรับอยู่ในระยะรับสัญญาณวิทยุ สามารถรับภาพได้แบบเรียลไทม์ด้วยเครื่องรับที่ไม่ซับซ้อนและราคาไม่แพงในช่วงเวลาที่ดาวเทียมอยู่ในระยะรับสัญญาณวิทยุ ซึ่งโดยทั่วไปจะกินเวลา 8 ถึง 15 นาที
ในปี 2547 มีสถานีรับสัญญาณ APT เกือบ 5,000 แห่งที่ลงทะเบียนกับองค์การอุตุนิยมวิทยาโลก (WMO) อย่างไรก็ตาม ไม่ชัดเจนว่าคิดเป็นกี่เปอร์เซ็นต์ของฐานผู้ใช้ทั้งหมด เนื่องจากไม่ใช่ข้อบังคับ และการลงทะเบียนเพิ่งมีให้บริการหลังปี 1996 เท่านั้น
วิทยุแบบกำหนดด้วยซอฟต์แวร์
อุปกรณ์ที่นิยมใช้ในการรับสัญญาณ APT คือวิทยุแบบกำหนดด้วยซอฟต์แวร์ (SDR) อุปกรณ์เหล่านี้หลายรุ่นมีราคาไม่แพง และสามารถรับความถี่ได้ตั้งแต่ 500 kHz จนถึง – ในบางกรณี – 7 GHz มีซอฟต์แวร์ โอเพนซอร์สให้ใช้งานสำหรับการตั้งค่าตัวรับสัญญาณ และเนื่องจากหลายรุ่นเป็นแบบเสียบแล้วใช้งาน ได้ทันที ทำให้การรับสัญญาณ APT เข้าถึงได้ง่ายสำหรับผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ ตัวอย่างที่ราคาไม่แพงและเชื่อถือได้คือ RTL-SDR v3/v4 เนื่องจากมีแบนด์วิดท์สูงถึง 2.56 MHz ซึ่งเพียงพอสำหรับการรับสัญญาณ APT (34 kHz) SDR สามารถถอดรหัสได้ทุกรูปแบบการมอดูเลชั่ น ในกรณีนี้คือNFM
เครื่องรับวิทยุ
แบนด์วิดท์ที่จำเป็นสำหรับการรับสัญญาณ APT นั้นอยู่ที่ประมาณ 34 kHz เครื่องรับสัญญาณรุ่นเก่าส่วนใหญ่ (เช่น เครื่องรับสัญญาณของตำรวจและดับเพลิง) ใช้แบนด์วิดท์มาตรฐาน 15 kHz ซึ่งออกแบบมาเพื่อรองรับการส่งสัญญาณเสียง เครื่องรับสัญญาณ VHF รุ่นใหม่ที่ครอบคลุมพื้นที่ทั่วไปจะมีแบนด์พาส IF หลายช่วง บางรุ่นมี แต่ไม่จำกัดเพียง: 6 kHz, 15 kHz, 50 kHz และ 230 kHz (วิทยุ FM) การใช้เครื่องรับสัญญาณที่มีแบนด์วิดท์แคบเกินไปจะทำให้ภาพมีสีดำและสีขาวอิ่มตัวมากเกินไป รวมถึงอาจเกิดการกลับสี ในทางกลับกัน หากกว้างเกินไป ระดับสัญญาณรบกวนของเครื่องรับสัญญาณจะสูงเกินไปจนทำให้ได้ภาพที่ไม่ดี สำหรับนักวิทยุสมัครเล่น เครื่องรับสัญญาณที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด เพราะซอฟต์แวร์จะปรับจูนและตั้งค่าโหมดที่จำเป็นสำหรับการรับสัญญาณโดยอัตโนมัติ นอกจากนี้ยังมีเครื่องรับสัญญาณ APT โดยเฉพาะที่ผลิตขึ้นเพื่อการควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์และการรับสัญญาณ APT โดยเฉพาะICOM PCR1000, PCR1500 และ PCR2500 จะให้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยม การค้นหาในเว็บด้วยคำว่า "NOAA APT (RECEPTION หรือ RECEIVER)" จะให้ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับเครื่องรับสัญญาณ ซอฟต์แวร์ และเสาอากาศ
เสาอากาศ
ภาพ APT จากดาวเทียมตรวจอากาศสามารถรับได้ด้วยเสาอากาศ แบบโพลาไรซ์วงกลมขวาความถี่ 137 MHz โดยปกติแล้วไม่จำเป็นต้องให้เสาอากาศติดตามดาวเทียม และเสาอากาศที่ติดตั้งอยู่กับที่ก็ให้ผลลัพธ์ที่ดีได้เช่นกัน
เสาอากาศสามแบบที่แนะนำบ่อยที่สุด ได้แก่ เสาอากาศไดโพ ลไขว้เสาอากาศไดโพลรูปตัววีหรือเสาอากาศเฮลิกซ์สี่เส้น (QHA หรือ QFH)
แสดงภาพ
เมื่อหลายปีก่อน การรับชมภาพ APT จำเป็นต้องใช้ตัวถอดรหัสเฉพาะทางเพิ่มเติมจากตัวรับสัญญาณเพื่อแสดงหรือพิมพ์ภาพ คล้ายกับ HF WEFAX (ซึ่งให้บริการแก่ชุมชนทางทะเล) บ่อยครั้งที่ทั้งตัวรับสัญญาณและตัวถอดรหัสถูกรวมอยู่ในหน่วยเดียวกัน
ในปัจจุบัน ด้วยการมาถึงของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล สิ่งที่จำเป็นคือซอฟต์แวร์เฉพาะ เช่น WXtoIMG (ซึ่งหลายตัวมีเวอร์ชัน "ฟรี" [1] ) และการ์ดเสียง การ์ดเสียงจะรับและแปลง วิดีโอ สแกนช้า (ในช่วงความถี่ที่ได้ยิน) ที่มาจากลำโพง หูฟัง หรือช่องสัญญาณเอาต์พุตของเครื่องรับให้เป็นดิจิทัล จากนั้นซอฟต์แวร์จะประมวลผลช่องสัญญาณที่มองเห็นได้และอินฟราเรดต่างๆ ของเซ็นเซอร์ AVHRR
ภาพที่ปรับปรุงแล้ว
เนื่องจากแต่ละช่องสัญญาณของเซ็นเซอร์ AVHRR ไวต่อแสงเพียงความยาวคลื่น เดียว ภาพทั้งสองจึงมี เพียง ความสว่างหรือที่เรียกว่าภาพขาวดำอย่างไรก็ตาม วัสดุต่าง ๆ มักจะเปล่งแสงหรือสะท้อนแสงด้วยความเข้มสัมพัทธ์ที่สม่ำเสมอ ทำให้เกิดการพัฒนาซอฟต์แวร์ที่สามารถใช้จานสีกับภาพเพื่อจำลองการเปลี่ยนสีของแสงที่มองเห็นได้ หากซอฟต์แวร์ถอดรหัสทราบตำแหน่งที่แน่นอนของดาวเทียม ก็สามารถซ้อนทับเส้นขอบและเส้นแบ่งเพื่อช่วยในการใช้งานภาพที่ได้
ประวัติศาสตร์
- พัฒนาโดยสำนักงานบริการดาวเทียมโลกแห่งชาติ
- ทดสอบบนจรวดTIROS-8ซึ่งปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 21 ธันวาคม พ.ศ. 2506
- นิมบัส 1ซึ่งปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 28 สิงหาคม 1964 เป็นดาวเทียมประยุกต์ดวงแรก
- ยานอวกาศโคจรขั้วโลกของ NOAA ลำแรกที่ใช้ระบบนี้คือTIROS-Nซึ่งปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 13 ตุลาคม 1978 และนับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ระบบนี้ก็ถูกใช้ในยานอวกาศโคจรขั้วโลกของ NOAA ทุกลำ
- นอกจากนี้ยังถูกนำไปใช้ในดาวเทียมตรวจอากาศของโซเวียต ได้แก่METEOR , Sich, Resurs และ Okean ด้วย
สถานะปัจจุบัน
ปัจจุบันไม่มีดาวเทียมดวงใดที่ส่งสัญญาณ APT ดาวเทียม NOAA-15 ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงสุดท้ายที่ส่งสัญญาณ APT ถูกปลดประจำการเมื่อวันที่ 19 สิงหาคม พ.ศ. 2568 [ 2 ]ดาวเทียมรุ่นก่อนหน้า เช่นSich-1และ ดาวเทียมตระกูล METEORทำงานบน APT แต่ได้สิ้นสุดอายุการใช้งานไปแล้ว
อนาคต
ด้วยการพัฒนาด้านอิเล็กทรอนิกส์ ระบบส่งสัญญาณแบบอนาล็อกจึงถูกแทนที่ด้วยระบบส่งสัญญาณแบบดิจิทัลNOAA-19ซึ่งเรียกว่าNOAA-N'ก่อนการปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 6 กุมภาพันธ์ 2552 เป็นดาวเทียมดวงสุดท้ายที่ใช้ระบบ APT [ 3 ]โครงการMetOpซึ่งเป็นการร่วมมือกันระหว่างNOAAและEUMETSATรวมถึงโครงการ METEOR-M ของรัสเซีย ได้เปลี่ยนไปใช้ระบบส่งสัญญาณภาพอัตราต่ำ (LRPT) สำหรับดาวเทียมวงโคจรขั้วโลกใหม่ของพวกเขา
นับตั้งแต่ ดาวเทียม NOAA-20เป็นต้นมา ดาวเทียมส่วนใหญ่ของ NOAA มีความถี่ในการส่งสัญญาณต่ำสุดที่ 7812 MHz ในย่านความถี่ Cทำให้การรับสัญญาณโดยประชาชนทั่วไปทำได้ยาก เนื่องจากแตกต่างจากระบบเก่าๆ (APT, LRPT ) ที่ต้องใช้จานรับสัญญาณพร้อมตัวป้อนสัญญาณ แบบพิเศษ เป็นต้น
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- สถานะยานอวกาศ POESของ NOAA
- สถานีรับสัญญาณดาวเทียม NEODAAS ดันดี
- ภาพถ่าย APT ที่ได้รับที่ทะเลสาบเธอร์ทีนไอส์แลนด์ รัฐออนแทรีโอ ประเทศแคนาดา
- ซอฟต์แวร์ถอดรหัสสำหรับการรับสัญญาณดาวเทียม APT
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การส่งภาพอัตโนมัติ
ระบบส่งภาพอัตโนมัติ ( APT ) เป็นระบบส่งภาพแบบอนาล็อกที่พัฒนาขึ้นเพื่อใช้กับดาวเทียมตรวจอากาศระบบนี้ถูกนำมาใช้ในทศวรรษ 1960...
โครงสร้าง
การส่งสัญญาณออกอากาศประกอบด้วยช่องภาพสองช่อง ข้อมูล โทรมาตร และข้อมูลการซิงโครไนซ์ โดยช่องภาพมักเรียกว่า วิดีโอ A และวิดีโอ B ข้อมูลทั้งหมดนี้ถูกส่งเป็นเส้นสแกนแนวนอน เส้นหนึ่งมีความยาว 2080 พิกเซล โดยแต่ละภาพใช้ 909 พิกเซล...
รูปภาพ
บนดาวเทียมระบบ NOAA POES ภาพทั้งสองภาพเป็นภาพ 8 บิตที่ปรับให้เรียบด้วยความละเอียด 4 กม.
การซิงโครไนซ์และการส่งข้อมูลทางไกล
ข้อมูลที่ส่งมานั้นประกอบด้วยชุด พัลส์ สำหรับการซิงโครไน ซ์ เครื่องหมายบอกนาที และข้อมูลโทรมาตร