Введение в ДЗЗ

Началом космической эры по праву можно считать запуск Советским союзом первого искусственного спутника Земли ПС-1 в 1957 году. С тех пор спутники сильно изменились и сегодня используются практически повсеместно: связь, навигация, ДЗЗ, научные исследования и так далее.

Именно о спутниках ДЗЗ (дистанционное зондирование Земли) мы поговорим в этой статье.

ДЗЗ (дистанционное зондирование Земли) — способ наблюдения за поверхностью Земли с помощью всевозможной авиационной и космической техники, оснащенной съемочной аппаратурой различных видов. Космические системы ДЗЗ позволяют за короткое время получить необходимые данные с больших площадей, в том числе с труднодоступных и опасных для человека участков.

На околоземной орбите находится множество спутников, большинство из которых передает сигналы, доступные для приёма радиолюбителями. Например, вот достаточно большая таблица спутников, сигналы которых можно принять практически в домашних условиях: http://r4uab.ru/frequency/.

Аппаратный комплекс

Основой всего радиоприемного тракта является, конечно, антенна. Для приема спутников типа NOAA нужны антенны с правой круговой поляризацией, рассчитанные для работы на частоте 137 МГц. Неплохой вариант — антенна QFH (QuadriFillar Helix), более простой в изготовлении вариант — турникетная антенна (turnstile) или даже простой волновой канал. Кратко об антеннах было рассказано в предыдущей статье.

Программное обеспечение

1. Установить все драйвера и запустить программу SDRSharp (см. статью Установка и первичная настройка радиоприемника SDR-RTL)
2. Установить программу WXtoImg (exe доступен в архиве к статье или на официальном сайте официальный сайт закрыт).
3. При первом запуске желательно указать город приема.
4. В меню File с помощью пункта Mixer Control… выбрать по умолчанию устройство «Стерео микшер» (Stereo Mixer). Если такого устройства нет, см. Как включить Стерео микшер. Как вариант, можно использовать программу Virtual Audio Cable
5. Обновить список спутников командой Update Keplers в меню File
6. Открыть SDRSharp. В верхней панели открыть окно настроек (иконка Шестеренка). В окне настроек выбрать Sample Rate НЕ МЕНЕЕ 0.9 MSPS (млн. измерений в секунду), затем установить флажок RTL AGC
   
7. В левой боковой панели на вкладке Radio выбрать тип модуляции WFM и полосу пропускания (Bandwidth) порядка 35 000 Гц (можно подстроить по месту — яркая полоса сигнала на спектроскопе должна помещаться в полосу пропускания)
   
8. Посмотреть время пролета и частоту приема спутника (пункт Satellite Pass List… в меню File программы WXtoImg) или таблица. В списке указано время пролета в зените (верхней точке), на горизонте спутник появляется несколько раньше. Ввести частоту приема в верхней панели программы SDRSharp (увеличить разряд — клик в верхней части цифры, уменьшать — в нижней)
9. За несколько минут до начала пролета спутника включить прослушивание в SDRSharp и включить запись (пункт Record… в меню File, в окне выбрать Auto Record) в программе WXtoImg. Включать запись в программе SDRSharp НЕ НУЖНО
10. Как только сигнал APT (Automatic Picture Transmission) заметно превысит уровень шума (это будет слышно как писк с частотой 2 Гц — два писка в секунду — и следующий за ним «стрёкот»).
11. По ходу приема полученное изображение рисуется построчно в основной части окна программы WXtoImg. Во время приема нужно регулировать громкость сигнала, чтобы уровень в нижнем левом углу программы WXtoImg был зелёным. По мере пролета спутника нужно корректировать сдвиг Допплера, чтобы сигнал не выходил за границы полосы пропускания
    
12. Когда сигнал спутника станет тише «белого шума», запись можно останавливать (пункт Stop в меню File программы WXtoImg).
    Записанный файл будет находиться в папке C:\Users\[имя пользователя]\Pictures\WXtoImg\audio
13. Полученное изображение можно просмотреть в разных режимах, переключая их с помощью меню Enhancements в программе WXtoImg
    Полученное изображение можно сохранить в виде картинки с помощью пункта Save Image as… меню File программы WXtoImg

Заключение

В качестве заключения покажу несколько снимков со спутников NOAA:

А также видео о приеме сигналов метеорологических спутников NOAA, подготовленные нашей командой для конкурса «Космические данные» в рамках программы «Дежурный по планете».

Ссылки и файлы

• Таблица частот спутников
• RTL SDR.zip с сервера сайта
• RTL SDR.zip с Яндекс.Диска
• RTL SDR.zip с Google Drive
• RTL SDR.zip с Облако@Mail.Ru
• RelWithDebInfo.zip необходим только один файл — rtl-sdr-release\x32\rtlsdr.dll
• Zadig