Thu nạp hình ảnh vệ tinh khí tượng NOAA

Quỹ đạo địa cầu được bao quanh bởi các vệ tinh được kiến trúc với nhiều mục đích khác nhau phục vụ cho nhiều lĩnh vực & tìm hiểu khoa học. Một số áp dụng thực tiễn mà đa số mọi người đều biết là truyền hình vệ tinh,  GPS, smartphone vệ tinh, internet vệ tinh, hình ảnh quang trắc thời tiết, v.v… & trong số nhiều vệ tinh đang hoạt động, người dùng có thể thu trực tiếp dữ liệu được truyền bá (broadcast) đến địa cầu bằng rtl-sdr với giá cả thấp, sau đó tiến hành thực hiện giải mã để chuyển sang các định dạng như văn bản, hình ảnh hoặc tiếng động.

Trong nội dung này, T17Lab sẽ tiến hành chỉ dẫn cách seting Hartware rtl-sdr & software để có thể thu những hình ảnh quang trắc thời tiết chất lượng đảm bảo của địa cầu được chụp từ không gian. Hãy tưởng tượng rằng bạn có thể tải những tấm ảnh Free ở độ cao hơn 1000km trên bạn, thật thú vị phải không!

Vệ tinh thời tiết

Trong suốt 50 năm qua, hệ thống vệ tinh thời tiết đã tiến triển cả về số lượng & chất lượng, nó phân phối dụng cụ cho nhân loại có thể theo dõi các thông tin như: mật độ mây, dòng chảy, bản đồ phân bổ băng, bụi trong không khí, hoạt động núi lửa, dòng chảy, triều cường, khói, màu sắc của biển khơi, … & rất nhiều thông tin khác. Các hình ảnh nhận được tử vệ tinh phân phối cho các nhà dự đoán khí tượng thông tin đúng đắn & phán đoán các loại hình thời tiết có thể xảy ra, làm nguồn thông tin lưu trữ có giá trị về sự biến đổi của trái đất tất cả chúng ta.

Hiện tại, các đất nước sẽ có những vệ tinh khác nhau để quang trắc mặt phẳng địa cầu, trong đó các vệ tinh của Mỹ có tên là NOAA 15, 18 ,19 hoặc GOES  ; vệ tinh của Nga là Meotor M2; vệ tinh Nhật Bản là Himawari 8; v.v…

Các vệ tinh được kiến trúc & hoạt động khác nhau, chẳng hạn: địa điểm hoạt động trên quỹ đạo, địa điểm cần theo dõi trên mặt đất, giao thức truyền thông tin, tần số vô tuyến hoạt động, các thông tin quang phổ cần thu, độ sắc nét hình ảnh,… bằng cách tìm hiểu các thông tin này, những hội nhóm vô tuyến nghiệp dư trên toàn cầu đã phân phối những dụng cụ, software để cùng chia sẻ đến cộng đồng có thể giải mã được các tín hiệu này. Bằng các thực hành các chỉ dẫn này, bạn có thể sẽ thích thú hơn về những áp dụng mà vô tuyến điện đã đem đến cuộc đời tất cả chúng ta, cũng là một thời cơ để bạn nắm vững nhiều hơn những gì đã học từ môi trường đại học.

Xem Thêm  [SGK Scan] ✅ Bài 54. Kính thiên văn

Các yêu cầu để thu hình ảnh vệ tinh NOAA

Toàn thể tiến trình được tôi thực hiện trên HĐH Windows 10.

  • Hartware SDR: có nhiều loại để bạn lựa chọn, bên cạnh đó các tùy chọn khuyến nghị là sử dụng RTL-SDR (30 $), HackRF (300 $);
  • Ăn-ten RHCP được kiến trúc tại tần số 137MHz (tùy chọn), trong nội dung này tôi sử dụng ăn-ten đi kèm RTL-SDR seting theo hình chữ V.
  • Hartware LNA (tùy chọn): có thể dùng LNA4ALL
  • PM SDR#: https://airspy.com/download/
  • PM truyền tín hiệu audio (audio piping): VBCable (khuyến nghị sử dụng – Free), Virtual Audio Cable hoặc seting Stereo Mix trong Windows.
  • PM giải mã tín hiệu APT (Automatic Picture Transmission) từ NOAA: WXtoImg (website chính thức của software đã không còn hoạt động, nên người dùng có thể tải bản sao lưu tại trang lưu trữ https://wxtoimgrestored.xyz/)
  • PM trợ giúp theo dõi địa điểm vệ tinh: Orbitron
  • Plugin SDR# (DDE tracking and scheduler) trợ giúp connect SDR# & Orbitron (tải hết 3 tập tin .zip): https://node1.t17lab.com/index.php/s/jMiCZ5FNZRRRAj4

Seting Hartware

Seting ăn ten nằm cùng lúc mặt đất, góc mở 120 độ & độ dài mỗi cạnh là ~51cm.

Thiết lập, cấu hình software

a. Thiết lập, cấu hình VBCable: đây là software cho phép tạo thành một thiết bị thu âm ảo tại laptop, mục đích chính là chuyển các tín hiệu vô tuyến chuyển sang dạng tiếng động nhận được từ vệ tinh sang software giải quyết tín hiệu audio (WXtoImg).

Sau thời điểm seting thành công, người dùng cần vào seting cho phần tiếng động, tại thẻ Recording hãy chọn CABLE Output làm thiết bị thu âm mặc định, hãy Disable Microphone để tránh các phần nhiễu tín hiệu có thể xảy ra.

b. Thiết lập, cấu hình WXtoImg: đây là software Free cho phép giải mã các tín hiệu APT nhận được từ vệ tinh. Hơn nữa WXtoImg còn phân phối thời gian, tần số của các vệ tinh NOAA khi cất cánh qua khu vực mà bạn đang ở. Người dùng sẽ cần chuyển các tín hiệu nhận được từ software SDR# đến WXtoImg thông qua VBCable, phần kế tiếp tôi sẽ chỉ dẫn seting cho phần này.

Xem Thêm  6 sự kiện thiên văn không thể bỏ qua trong tháng 12/2020

Để đảm bảo các cấu hình nguồn thu dữ liệu là đúng đắn, bạn sẽ tiếp tục chọn Options > Recording Options > Chọn Record only when active APT satellites are overhead & phần Soundcard chọn CABLE Output.

Kế tiếp, bạn sẽ cần update lại thông tin tọa độ & một số dữ liệu vệ tinh từ máy chủ, chọn File > Cập nhật Keplers. Bạn cần thực hiện update các thông tin này định kỳ để việc xác nhận tọa độ vệ tinh thu gần nhất. Sau thời điểm update thành công, bạn chọn File > Satellite Pass Danh sách để xem thời gian, tần số, tọa độ các vệ tinh chuẩn bị vào phạm vi có thể thu tín hiệu.

Khi đến thời gian vệ tinh tiếp cận, bạn mở WXtoImg, chọn File > Record > Tự động Record; việc thu tín hiệu & giải mã sẽ được thực hiện auto thi vệ tinh khởi đầu xuất hiện giờ đường chân mây & sẽ ngừng thu khi vệ tinh cất cánh ra khỏi khu vực trạm thu của các bạn.

c. Thiết lập, cấu hình SDR#, Plugin

SDR# là software khá thân thuộc cho người dùng SDR, bên cạnh đó bạn cần seting một số Plugin để giao tiếp dữ liệu giữa các software. Tôi tiến hành seting SDR# tại thư mục D:SDRSharp; sau đó hãy giải nén các plugin đã tải về & sao chép các dữ liệu vào cùng thư mục D:SDRSharp.

Tiếp tục mở tập tin Plugins.xml & thêm vào 2 dòng cuối tại thẻ <sharpPluginsvàgt; … </sharpPluginsvàgt;

  <add key="Meteor" value="SDRSharp.Meteor.MeteorPlugin,SDRSharp.Meteor" />
  <add key="DDE Tracking Client" value="SDRSharp.DDETracker.DdeTrackingPlugin,SDRSharp.DDETracker" />

Khởi động SDR# & kiểm soát hiển trị Plugin tại GUI bên trái

Tại mục Tracking DDE Client, chọn Config & tạo các cấu hình NOAA_15, 18 & 19 với bài viết như sau:

AOS:

radio_modulation_typevàlt;WFMvàgt;
radio_bandwidth_Hzvàlt;38000vàgt;
radio_tracking_frequency_On

LOS:

radio_tracking_frequency_Off

D. Thiết lập, cấu hình Orbiton

Sau thời điểm tải Orbiton từ trang web chính thức & seting, người dùng cần chạy software với quyền Administror (Run as Administrator). PM sẽ hoạt động ở chính sách Full Screen, bạn có thể dùng tổ hợp phím Alt + Enter để thu nhỏ kích cỡ cửa sổ chương trình. Khi sử dụng chương trình lần đầu, Orbitron sẽ yêu cầu người dùng update các dữ liệu TLE, hãy chọn update tại biểu tượng như hình dưới để tiến hành thực hiện tải dữ liệu từ máy chủ. TLE là các dữ liệu chứa thông tin về quỹ đạo của các vệ tinh đang hoạt động, người dùng cần update các thông tin này định kỳ sau vài ngày, bạn có thể chọn update auto tại đánh dấu Mark this group for autoupdate. Cần đảm bảo Orbitron hoạt động với quyền Administrator, nếu như không các thông tin update này sẽ không được giữ lại.

Xem Thêm  6 Kính viễn vọng Hiệu quả về Chi phí cho Chụp ảnh Thiên văn

Ăn nhập thời gian là một vấn đề mấu chốt để đảm bảo máy tính & các vệ tinh có cơ thể định thời điềm thu nạp dữ liệu; tại thẻ Time Synch, bạn có thể seting thông tin máy chủ NTP tại châu Á (Xem qua: https://www.pool.ntp.org/zone/vn) để đảm bảo tính đúng đắn. Bạn cũng cần chọn Synchronize máy tính clock when Orbitron starts để có thể ăn nhập thời gian với laptop trong môi trường không có Internet.

Seting các thông tin vệ tinh: người dùng sẽ tiếp tục seting một số thông tin bao gồm tải các thông tin vệ tinh NOAA tại thẻ Load TLE & chọn tập tin noaa.txt, sau đó chọn các vệ tinh NOAA đang hoạt động bao gồm NOAA 15, 18, 19. Bạn hãy nhấp vào dấu chọn hoặc nhấp đôi vào vệ tinh cần theo dõi để hiển thị trên bản đồ chính.

Seting thông tin tọa độ trạm thu: Tại thẻ Location chọn khu vực của trạm thu tương ứng (mặc định Ho Chi Minh có thể tìm bằng keyword “Thanh Pho Ho …”)

Cấu hình Driver DDE connect với SDR#: Sau thời điểm seting xong các thành phần trên, bạn cần tắt software Orbitron & thực hiện các cấu dường như sau.

Mở Notepad với quyền Administrator (Rus as Administrator). Mở tập tin C:Program Files (x86)OrbitronConfigSetup.cfg & thêm 2 dòng sau vào cuối tập tin

[Drivers]
SDRSharp=D:sdrsharpSDRSharpDriverDDE.exe

Tại thẻ Rotor/Radio, Mục Dnlink Mode chọn FW-W; mục Driver chọn SDRSharp & nhấp vào nút khởi đầu gởi nhận dữ liệu giữa Orbitron & SDR#

Hình ảnh NOAA nhận được

Bạn có thể nhận thấy được dạng vô tuyến của NOAA như trên hình tại vùng tần số 137MHz. Do khi thu tôi thực hiện giờ khu vực có nhiều chướng ngại vật nên hình ảnh ko được đầy đủ, tôi sẽ update lại trong tương lại.

By ads_law

Trả lời