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樓主: VR2GY

CQ游~5/7/14/21/50/144兆天線6~6

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發表於 16-6-2021 19:48:55 | 顯示全部樓層
本帖最後由 VR2VBU 於 16-6-2021 23:59 編輯


什麼是 NOAA ?


英語:National Oceanic and Atmospheric Administration,縮寫NOAA 也簡稱國家海洋與氣象局國家海洋大氣局


美国国家海洋和大气管理局隶属于美国商业部下属的科技部门,主要关注地球的大气和海洋变化,提供對災害天氣的預警,提供海圖和空圖,管理對海洋和沿海資源的利用和保護,研究如何改善對環境的了解和防護。
發表於 16-6-2021 19:49:02 | 顯示全部樓層
本帖最後由 VR2VBU 於 17-6-2021 00:01 編輯



國家海洋暨大氣總署軍官隊(National Oceanic and Atmospheric Administration Commissioned Officer Corps, NOAA Corps),此單位與美國陸軍、海軍、空軍、陸戰隊、海防隊、美國公共衛生隊(United States Public Health Service Commissioned Corps)一樣必須穿軍服,是美國政府裡七個必須穿軍服的單位,單位指揮官等同海軍二星少將。美國公衛部隊如同國家海洋暨大氣總署軍官隊,並沒有戰鬥任務,指揮官為Surgeon General,等同海軍三星中將,若有兼任美國衛生部助理部長則升為四星上將,但兼任助理部長的Surgeon General若從Surgeon General卸任前就未兼任助理部長,會再降級為三星中將。過去在美國的香菸廣告中必須註明Surgeon General勸戒大家別吸菸。 這兩個單位制服皆為海軍制服,但只編制軍官,無准尉或士官兵。
NOAA_corps_uniforms.jpg
發表於 17-6-2021 00:09:51 | 顯示全部樓層

低軌道氣象傳真衛星簡介
(Low Earth Orbit Weather Fax Satellite)



所謂 " 低軌道氣象傳真衛星 " (Low Earth Orbit Weather Fax Satellite,簡寫作 "LEO WEFAX SAT."),以下簡稱為「低軌道氣象衛星」,是指離地球表面約 800Km~1300Km 高度,以觀測地球氣象資料為主要功能的人造衛星,這些衛星以近乎圓形的軌道,繞著地球南北極跑,而地球就在這圓形軌道中間自轉,故這種衛星又稱「繞極軌道衛星」 (Polar Orbit Sat.),它們每天會經過地球上同一地點的上空兩次 (多者三次):一次在白天,另一次在晚上,每一次都有兩個相隔大約 100 分鐘的 "PASS",每一 PASS 的時間大約是 14 分鐘的長度,因 此在地球上的任一地面電台,每天可以接收到同一顆衛星的訊號有四個 PASS 之多 (在地球的南北極地區,每天會有 13 至 14 個 PASS 之多)。
    LEO 氣象衛星上攜帶有不同波長的輻射儀 (Radiometer) 用來觀測地球 (因為自然界任何溫度高於絕對零度的物體都會產生輻射能,且其能量與溫度成正比);可見光波長的輻射儀用來觀測白天的氣象資料,而紅外光的則白天、晚上皆可用來觀測氣象資料。這些衛星是在繞著地球跑的同時,以輻射儀掃描其正下方的地面區域 (掃描速率為每秒鐘兩次),並將影像資料即時 (Real Time) 傳回地球。每一條掃描線涵蓋地面約寬度約為 3000km,厚度約為 3.5km,因此對任一地面電台而言,每一 PASS (14 分鐘) 所能接收到的訊號內容相當於掃描了 3000km x 5880km 的地球面積之影像訊號。


NOAA_18.jpg
 樓主| 發表於 17-6-2021 19:04:03 | 顯示全部樓層
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 樓主| 發表於 17-6-2021 19:04:25 | 顯示全部樓層
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發表於 18-6-2021 03:54:01 | 顯示全部樓層


LEO氣象衛星沿革


目前,美、蘇兩國擁有最多一系列運轉中的 LEO 氣象衛星;中國也曾發射過這類衛星

美國
    美國最早的 LEO 氣象衛星是 "TIROS 1" 號,於 1960 年啟用,它攜帶的是電視攝影機,將拍攝的影像錄在 VTR 帶上,等衛星繞經美國境內的地面電台時,才將影像訊號傳回。到了 1963 年 12 月發射的 "TIROS 8" 號時,開始使用一種新型的 " 自動影像傳送 " (Automatic Picture Transmission,即 APT) 功能,進入了 " 即時 " 觀測地球氣象資料的時代。由於衛星是全天候 24 小時工作,因此,不管在那個地區,只要地面電台處於衛星訊號的覆蓋範圍 (Recoverage Range) 內,即可接收到它當時所掃描的地面影像內容。


TIROS 1
Tiros_satellite_navitar.jpg

發表於 18-6-2021 04:01:06 | 顯示全部樓層
第二代的 LEO 氣象衛星名為 "NIMBUS" (雲雨號) 系列,在 1964 ~ 1965 年間共發射了八顆,其主要任務在測試新型的探測儀器,以便將來使用於氣象、陸地及海洋資源調查衛星上 (即後來的 "LANDSAT" 和 "SEASAT")。

LANDSAT
LANDSAT.jpg

SEASAT
SEASAT.jpg



第三代 LEO 氣象衛星為 "ESSA" 系列,使用新型的 "Vidicon" 攝取地球影像,這一系列的衛星為往後十年的衛星技術立下了更扎實的基礎,其最後一顆 "ESSA 8" 在 1976 年間關閉,結束了長達 7 年的影像傳送任務。

發表於 18-6-2021 04:03:40 | 顯示全部樓層
本帖最後由 VR2VBU 於 18-6-2021 04:04 編輯

第四代 LEO 氣像衛星為 "ITOS" (Improved TIROS Opertional System) 系列,從 1970 年開始服役,而此系列之衛星每當完全上軌道正常運作之後,即更名為 "NOAA" 系列,NOAA 為 " 美國國家海洋及大氣管理部 "National Oceanic and Atmosperic Administration" 之簡稱,正是此系列衛星之責任單位。NOAA 系列衛星目前尚在運轉的有 "NOAA-9 ~ NOAA-12",這四顆衛星每顆都攜帶有改良自 NIMBUS 系列的最新型輻射儀,稱為 "AVHRR" (Advanced Very High Resolution Radiometer),這種輻射儀的掃描裝置是以一面轉動的小鏡子來取代原來的 攝影機,轉動的鏡子將所 " 看到 " 的地球影像傳送到具有五個頻道的「多頻譜感測器」 (Multi Spectral Sensor,簡稱 MSS),它能對同一地面區域產生五個不同頻譜的衛星影像。這五個頻道有兩個在可見光範圍,三個在紅外光範圍,可見光用來觀測白天的影像,紅外光則不管白天或晚上皆可用來產生 " 熱感影像 " (Thermal Picture),可觀測陸地或雲層的溫度。這五個頻道的高解析度影像訊號使用 1.7GHZ 的載波,以 665K 的 Baud Rate,將數位化影像傳送下來,稱為 "HRPT" (High Resolution Picture Transfer),同時擷取其中的兩個影像 (白 天為一個可見光、一個紅外光,夜間為兩個紅外光)並排成一個,轉換成較低解析度的 APT 訊號,在 137MHz 頻帶傳送下來。最近的報導顯示:一顆新的 NOAA 系列衛星 (暫定名為 NOAA-I,正常運作之後即編為 NOAA-13),預定將於今年六月送入軌道,因限於 NOAA 系列地面追蹤站的工作能量無法同時監控五顆衛星,將選擇 NOAA-9、10、11 之中的一顆,把它 Turn Off,以維持衛星的全面正常運作。

NOAA 9
Noaa-9.jpg





發表於 18-6-2021 04:07:31 | 顯示全部樓層


APT影像訊號調制方式


目前使用 VHF 頻帶的氣象傳真,全都是 APT 模式,APT 影像訊號是先把輻射儀測得的掃描影像亮度以 AM 方式來調制一個 2400Hz 的副載波,此一帶有影像訊號的 2400Hz AM 波形再以一般 FM 方式來調制射頻載波,此 FM 波再經由螺旋狀天線傳回地球。地面電台以 FM 接收到調解後,輸出的音頻就是帶有影像訊號的 2400Hz 正弦波,這個波形再造一步作 AM 解調及 A/D 轉換 (需要特殊設計之介面電路) 之後,由電腦處理成影像,顯示出來或儲存起來。

地面接收站 FM 接收機之中頻頻寬約需 35KHz~40KHz 之間,若考慮都卜勒效應引起的頻率偏移,最好是有 40KHz ~ 45KHz 的頻寬,如此,則在接收一個完整 PASS 的 14 分鐘之間,接收機的頻率幾乎可以不必調整,要作自動接收的功能才有可能。中頻頻寬太窄或太寬,都會對接收到的影像有不良的影響;太窄時 (像一般業餘 VHF 頻帶的收發機或 Scanner,約只有 15KHz),影像訊號中的高頻部份 (代表影像中較細緻的部份) 將會被濾除而降低影像的解析度,使整個影像變得很粗糙;太寬時 (像 FM 立體聲收音機有 75KHz),將會降低訊號靈敏度, 並且容易產生嘶聲,干擾到影像訊號內容而無法辨識。

這種特定中頻頻寬的 FM 接收機,最好是選用專為此而設計的機種,或者比較經濟的作法是,把 Scanner 的中頻電路稍加修改,擴展其頻寬之後亦可用,不過這也要有專門技術才行。

發表於 19-6-2021 00:56:14 | 顯示全部樓層
本帖最後由 VR2VBU 於 19-6-2021 00:57 編輯


APT 影像訊號格式


實際的影像訊號格式,除了前述的掃描影像內容之外,還加上同步脈波 (Sync. Pulse) 和遙測資料 (Telemetry),組成實際的傳真訊號內容。由於 NOAA 的 APT 影像是兩個並排傳送,因此,同步脈波和遙測資料是穿插在每個影像之前後,與 METEOR 系列的單一影像大不相同。
    現在就以圖片來實地說明影像訊號格式之組成:
    圖 (一) 是典型的 NOAA 氣象衛星影像 (白天),從圖中可看出左邊為 IR (紅外光) 影像;右邊為 VIS (可見光) 影像,兩者的平均亮度相差很大,此二影像是對同一地區的兩個不同輻射儀所 " 看 " 到的結果。APT 的傳真掃描線速是 120LPM,即每秒鐘兩條掃描線,每一條掃描訊號的組成,從左到右依序是

一、IR同步訊號:832Hz,7 個週期。
二、IR Pre-Scan:白色線段,時間 Mark為黑色線段。
三、IR Earth-Scan:實際的影像內容。
四、IR Telemetry:溫度資料。
五、VIS同步訊號:1040Hz,7 個週期。
六、VIS Pre-Scan:黑色線段,時間 Mark為白色。
七、VIS Earth-Scan:實際的影像內容。
八、VIS Telemetry:遙測資料。


圖一:2021年6月6日早上 NOAA 18 的過境影像,左邊是 VIS 影像,右邊是 IR 影像,整個影像只擷取大約十分鐘的掃描內容。

2021-06-06  0938 NOAA 18_normal.jpg
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