Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Прием спутниковой информации

Станции для приема информации со спутников на Земле (их принято называть земными станциями) содержат антенну с опорно-поворотным устройством (ОПУ), радиоприемное устройство и средства обработки, хранения и отображения информации (рис. 1.22).

Рис. 1.22. Станция для приема информации с природоведческих спутников

 

Чаще всего используются зеркальные антенны с параболическим рефлектором. ОПУ служит для наведения антенны на спутник по командам компьютера, в который заложены орбитальные данные. В фокусе антенны установлен облучатель, сигнал с которого усиливается малошумящим усилителем (МШУ). Далее сигнал по кабелю поступает на приемник, цифровой сигнал с выхода приемника обрабатывается на компьютере. Наиболее дорогой частью станции является антенна с ОПУ. Чаще всего используются ОПУ с азимутально-угломестной подвеской антенны, позволяющие разворачивать её на ± 180º по горизонтали и на 0-90º по углу места, отсчитываемому от горизонта к зениту. Азимутально-угломестная подвеска обладает принципиальным недостатком: в области углов места, примыкающих к зениту, образуется "мертвая зона", в пределах которой невозможно обеспечить связь со спутником. Это объясняется тем, что с ростом угла места Ψ требуемая угловая скорость вращения антенны вокруг вертикальной оси возрастает, стремясь к бесконечности при Ψ → 90º. Поскольку реальная скорость поворота антенны конечная, то, начиная с некоторого значения угла места луч антенны отстанет от перемещения спутника, происходит срыв сопровождения. Таким образом, этот вид подвески не позволяет принимать изображения той местности, где находится станция, когда спутник близок к зениту, и эти изображения наиболее качественные.

Для устранения "мертвой зоны" при прохождении спутника через зенит можно ввести в ОПУ третью ось. Однако конструкция ОПУ в этом случае резко усложнится. Выходом из положения может быть сохранение двухосного поворотного устройства, но с таким расположением ортогональных осей, чтобы "мертвая зона" находилась в наименее существенной для поддержания связи части небесной полусферы, например ближе к горизонту.

При выборе конструкции антенны приходится учитывать различные факторы, в частности особенности распространения радиоволн на трассе Земля - космос. Для передачи сигналов с природоведческих спутников чаще всего используются радиоволны дециметрового и сантиметрового диапазонов или соответственно частоты 300 МГц – 30 ГГц. В указанном обширном диапазоне частот отдельные полосы переуплотнены различными радиослужбами. Так, полоса частот 300 МГц – 10 ГГц интенсивно используется наземными радиостанциями. Здесь существует повышенный уровень взаимных помех, снижается качество радиосвязи.

Радиоволны от спутника к земной станции проходят сквозь атмосферу Земли. Приходится учитывать влияние тропосферы (0-11 км) и ионосферы (выше 80 км). Распространение радиоволн в указанном интервале частот сопровождается небольшим затуханием в атмосферных газах и в осадках, изменяется поляризация волны, возникают дисперсионные искажения.

Мощность сигнала в месте приема может быть оценена из следующих соображений. Если L - расстояние между передатчиком и приемником, Рпер - мощность передатчика, то при условии, что излучение энергии происходит равномерно по всем направлениям (изотропный излучатель), вся энергия распределяется по площади сферы радиуса L, равной 4πL2. Мощность, приходящаяся на 1 м2, т. е. плотность потока мощности, равна

П=Рпер/4πL2.

Реальная передача информации со спутника происходит только в нижнюю полусферу, в сторону Земли. Поэтому приведенное выражение следует умножить на коэффициент D ≥ 1, называемый коэффициентом направленного действия антенны (КНД). КНД - это отношение плотности потока мощности, излучаемой антенной в направлении максимума её диаграммы направленности.

Для уверенного приема сигналов без применения сложных способов помехоустойчивого кодирования требуется, чтобы мощность сигнала, по крайней мере, на порядок превосходила мощность шума. Источниками внешних шумов в микроволновом диапазоне могут быть различные наземные радиопередатчики, существуют шумы космического происхождения. Источником внутренних шумов радиоустройств в конечном итоге является дискретная природа электричества, так как электрический ток - это поток дискретных частиц - электронов.

Типичная земная станция HRPT для приема информации со спутников NOAA, имеет параболическую антенну диаметром 1,2-1,5 м. Антенна поворачивается по командам с компьютера, в который заложены данные об орбите спутников. В фокусе антенны установлен облучатель, сигнал с которого усиливается МШУ, а несущая частота сигнала преобразуется в более низкую. МШУ имеет Тш = 60–80 К. Далее сигнал по кабелю поступает на приемник, который иногда оформлен в виде платы, вставляемой в персональный компьютер. Цифровой сигнал с выхода приемника распаковывается и обрабатывается на компьютерах. Обработка включает в себя секторизацию, т. е. "вырезание" из всего спутникового изображения интересующего участка, например размером 512х512 пикселов, лежащего вблизи надира. Далее осуществляются геометрическая коррекция изображения и топографическая привязка его к карте, а также коррекция атмосферных искажений. Секторизованное и скорректированное изображение готово для дальнейшей обработки, целью которой обычно является улучшение качества изображения, распознавание объектов на изображении, определение их координат и других геометрических характеристик.

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:934

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.