Как осуществить прием погодных карт по радио

Погода интересует всех и всегда, в том числе и радиолюбителей. Известный писатель как-то заметил, что москвичи при передаче сводки погоды словно сумасшедшие бросаются к приемнику. Но все же лучше смотреть про погоду по телевизору - там часто показывают карты, по которым можно делать и самостоятельные прогнозы.

А еще лучше тем, кто имеет доступ в Интернет. По адресам "www.meteo-tv.ru" и "meteo.infospace.ru" можно посмотреть спутниковые снимки земной поверхности и увидеть туже самую информацию, которой пользуется и Гидрометцентр.

Сервер SMIS (Space Monitoring Information Support), поддерживаемый Институтом космических исследований (ИКИ) четырежды в сутки обновляет карты облачности. Анимационные изображения позволяют наглядно проследить развитие атмосферных вихрей, циклонов, фронтов и т. д. На сервер можно выйти по адресу "smis.iki.rssi.ru".

Получать информацию из сети Интернет, конечно, хорошо, но гораздо приятнее самому принять карту погоды из эфира или со спутника. Задача, согласитесь, достойная и, как оказывается, вполне по силам для радиолюбителей.

Существует несколько способов приема информации о погоде в реальном времени. Для этого можно использовать:

  • Карты погоды, регулярно передаваемые на КВ (APT Marine Fax);
  • Ретрансляцию спутниковых данных наземными станциями на КВ;
  • Передачи информации о погоде на КВ телетайпом (SYNOP Data, RTTY);
  • Передачи системы NAVTEX (RTTY 518 kHz);
  • Сигналы геостационарных спутников (APT-WEFAX/PDUS);
  • Сигналы низкоорбитальных спутников (WEFAX/HRDT).

Рассмотрим эти способы подробнее.

Карты погоды на КВ

Для передачи карт погоды на КВ используется известный способ факсимильной передачи изображенийпредусматривающий построчное сканирование. При этом на приемной и передающей сторонах должны быть установлены одинаковые скорости вращения барабана (RPM), что соответствует скорости передачи строк, и шаг между строками (ЮС).

Несоблюдение первого условия приводит к тому, что карта воспроизводится с нарушением вертикальной структуры (линии воспроизводятся под наклоном), а второго - к нарушению пропорций между вертикальными и горизонтальными размерами изображенных на ней объектов. Обычно значение RPM равно 120, а ЮС - 576 Станции, находящиеся в странах СНГ и Балтии, как правило, используют стандарт RPM = 60, IOC = 90 На коротких волнах можно также услышать и станции, передающие газетные полосы со стандартом RPM = 60, IOC = 352.

Для передачи сигнала применяется однополосная модуляция с частотно-модулированной поднесущей. При этом передатчик излучает частоту поднесущей, равную 1500 Гц при отображении черных объектов и 2300 Гц при отображении белых. При передаче полутоновых изображений частота поднесущей принимает промежуточные значения. Половина разности между частотами, отображающими белые и черные объекты, соответствует стандартной девиации частоты (400 Гц).

Для приема карт погоды на КВ нужно использовать однополосный приемник, установив на нем режим приема верхней боковой полосы. При этом, настраиваясь на станцию, необходимо установить частоту приемника на 1,9 кГц (среднее значение поднесущей) ниже частоты, приведенной в справочнике. Соединив низкочастотный выход приемника с входом звуковой карты компьютера и установив программу обработки изображения, удается наблюдать на экране карту погоды.

Частоты станций, передающих карты погоды на КВ, и расписание их работы можно узнать в Интернете по указанному ниже адресу.

Ретрансляция спутниковых данных на КВ

Несколько станций в разных местах планеты (USCG, Токио, Гонолулу, Тайбей и Дели-Метео) ретранслируют на КВ карты погоды, передающиеся с геостационарных спутниковGOES и GMS в стандарте RPM = 120, IOC = 576. При этом число градаций яркости равно 256.

Передача обзорной информации на КВ телетайпом

Несколько метеорологических станций круглосуточно передают обзорную информацию о погоде телетайпом Для приема этой информации нужны однополосный приемник и компьютер со звуковой картой или телетайпным модемом и соответствующая программа декодировки.

Система NAVTEX

Для обеспечения безопасности судов в прибрежных водах информация о погоде передается через международную систему NAVTEX, функционирующую на частоте 518 кГц телетайпом в стандарте SITOR-B. При этом для устранения взаимных помех всестанции NAVTEX передают одну и ту же информацию в режиме временного разделения и регулировки мощности.

Каждое сообщение в системе NAVTEX начинается с четырехсимвольного заголовка (В1 В2 В3 В4). Первый символ (В 1 ) - это буква, играющая роль идентификатора станции в системе. В зависимости от географического положения судна и условий приема аппаратура автоматически принимает решение о том, информацию с каких станций принимать и обрабатывать, а с каких - нет.

Система NAVTEX построена таким образом, что любая другая станция с аналогичным идентификатором расположена заведомо за зоной уверенного приема, составляющей около 400 морских миль. Второй символ заголовка (В2) определяет класс сообщения.

На каждом из судов заранее программируются классы сообщений, которые будет принимать его аппаратура Сообщения других классов отфильтровываются. Третий и четвертый символы заголовка (В3 и В4) представляют собой порядковый номер сообщения.

Для приема сигналов системы NAVTEX необходимы однополосный приемник, настраивающийся на указанную частоту, и компьютер со звуковой картой или телетайпным модемом и соответствующим программным обеспечением.

Система передачи погодных факсов WEFAX

WEFAX (Weather Facsimile) представляет собой разновидность факсимильной передачи, ориентированную на передачу погодных карт. В настоящее время три спутниковые системы осуществляют передачу в этом стандарте GOES (США), Meteosat (Европейское Сообщество), а также GMS (Япония) WEFAX дает возможность принимать монохромное изображение аналоговым способом в звуковом канале приемника.

В зависимости от конкретного стандарта изображение передается со скоростью от нескольких сотен до нескольких тысяч точек в секунду. Изменение уровня яркости передается изменением значения поднесу щей частоты передатчика.

Земля сканируется каждые полчаса, и данные поступают на наземную станцию, оборудованную полутораметровой параболической приемной антенной и другими достаточно сложными устройствами Получаемые данные обрабатываются в реальном времени. При этом на них накладывается изображение политических границ государств. Затем данные передаются обратно на спутник, который ретранслирует их на землю на частоте 1691 МГц.

“Картинка”, передаваемая в стандарте WEFAX, представляет собой аннотированное изображение с разрешением 800 на 800 точек На передачу каждой строки затрачивается 250 мс, таким образом, полное изображение передается три с половиной минуты.

Существует точное расписание, по которому можно определить, когда, какое изображение и по какому каналу передается со спутника.

Интерпретация изображений

Радиометры, устанавливаемые на метеорологических спутниках, измеряют интенсивность излучения в различных участках спектра электромагнитных волн, называемых “атмосфернымиокнами прозрачности". Излучение в таких “окнах" не подвергается сильному ослаблению в атмосфере.

В видимом спектре наблюдают облачность. Участки белого цвета на полученных изображениях соответствуют облачности, в то время как темные - ее отсутствию. Чем толще слой облаков, тем выше его отражающая способность и тем белее он будет выглядеть.

Важен для изучения погоды как днем, так и ночью ИК диапазон. Инфракрасные изображения, передающиеся со спутников в псевдоцветах, показывают распределение температуры по поверхности Земли. Как правило, чем темнее тот или иной участок - тем он теплее и наоборот.

Низкая облачность очень часто способствует повышению температуры.

По изображениям, получаемым в спектре поглощения водяных паров, определяют уровень влажности в том или ином месте. Такие изображения содержат информацию о раскручивающихся тропосферных вихрях и тропосферных потоках Более темные участки изображения в этом случае соответствуют более сухим участкам на земной поверхности, и наоборот.

Геостационарные спутники

В настоящее время, в соответствии с программой запуска Европейских геостационарных спутников, работает METEOSAT 7. Высота орбиты этогоспутника составляет около 36000 км, и он как бы “висит" над одной и той же точкой Земли, находящейся на экваторе.

Главной особенностью данных, получаемых с геостационарных спутников, является оперативность, поскольку каждые 4 минуты передается новый блок данных Каждые полчаса производится сканирование поверхности Земли. Затем данные группируются поблочно и передаются на Землю.

Пример карты погоды

Рис. 1. Пример карты погоды.

Поскольку спутник неподвижен относительно поверхности Земли, возможна анимация погодных карт, где, как в кинофильме, наглядно видно движение массивов облачности и других изображенных на картах погодных объектов.

Изображения поверхности Земли, видимой со спутника, передаются по каналу № 2 спутника. Они называются Всемирными и идентифицируются как CTOT, DTOT или ETOT. Первые буквы идентификаторов С, D и E обозначают изображения в видимом инфракрасном спектре и спектре поглощения водяных паров соответственно.

Всемирные изображения делятся на 9 сегментов, передающихся с более высоким разрешением. Сегменты передаются по каналу №1 каждые четыре минуты и идентифицируются как С1; С2 .... D1; D2 ...; Е1; Е2 ....

При этом назначение буквы такое же, как и в предыдущем случае а цифра - это номер сегмента.

Геостационарные спутники “видят” друг друга и могут обмениваться данными Поэтому с Метеосата можно получить информацию, пришедшую с российского спутника GOMS, японского GMS, а также американского GOES East, что дает практически полное покрытие поверхности Земли. Полученные изображения обрабатываются в реальном времени, оцифровываются и направляются в центры предсказания погоды.

Сканирование изображения в горизонтальной плоскости обеспечивается за счет вращения спутника вокруг своей оси со скоростью 100 оборотов в минуту. Сканирование в вертикальной плоскости с периодом, составляющим 20 минут, производится с помощью подвижного зеркала.

Первичные данные передаются на землю с большим разрешением в цифровом виде, что требует специального оборудования для их приема. Наземные высокоскоростные компьютеры обрабатывают эти данные, решая две задачи. Во-первых, исходные данные ретранслируются в другом цифровом формате, обладающем меньшим разрешением.

Во-вторых, сформированные на спутнике изображения делятся на отдельные квадранты и ретранслируются в аналоговом виде в стандарте WEFAX.

Изображения, полученные с геостационарных спутников, используются для отслеживания движения циклонов и фронтов, облачных массивов (см рисунок). Характеристики ветров определяются по движению облачности. Дожди оцениваются по наблюдаемым грозам и бурям По этим же признакам выдаются штормовые предупреждения Изображения дают возможность оценить запасы снега в конкретном районе и общую площадь снежного покрова.

Страны, обладающие большой территорией и не имеющие возможности запустить собственный спутник, могут пользоваться первичной информацией со спутников других стран. Так, Австралия по двустороннему соглашению с Японией имеет полный доступ в реальном времени ко всем данным японских геостационарных метеорологических спутников (GMS). Сейчас из этой серии работает GMS-5, занимающий позицию 140 градусов восточной долготы и покрывающий Восточную Азию, западную часть Тихого океана и Австралию.

Так же, как и на КВ, для автоматического приема сигналов со спутников используется стандарт APT (Automatic Picture Transmission).

Низкоорбитальные спутники

Карты погоды можно принимать и с низкоорбитальных спутников, движущихся по полярным орбитам. Этот вариант может оказаться самым удобным и дешевым, хотя заведомо имеет некоторые ограничения.

Весь комплект аппаратуры в этом случае может состоять из УКВ антенны (подходит даже проволочный диполь или вертикальный штырь), приемника ЧM сигналов с диапазоном 137 МГц, компьютера со звуковой картой и соответствующим программным обеспечением.

И. Григорьев, г. Москва. По материалам сайта "www.hffax.de".Р2001, 7.

0 1450 Связь
погода КВ
cashback