processamento apt - diagrama de blocos · 2014-12-20 · pequeno osciloscópio de áudio onde os...
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antenas
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Índice
3 ........... Introdução
4 ............ Fac-símile – Princípio de Operação
5 ............ Velocidade do Cilindro
5 ............ Identificando os sinais de Fac-símile
7 ............ Recebendo sinais de Fac-símile
8 ............ Aquisição e Decodificação dos sinais de fac-símile
9 ............ Satélites Meteorológicos – Sistema APT
9 ............ Satélites de Órbita Polar
11 .......... Funcionamento dos satélites de órbita polar – Sinais
13 .......... Rastreando os satélites – Procedimentos Iniciais
14 .......... Configurando o programa de rastreio WXTRACK
14 .......... Determinando o horário de passagem do satélite
16 .......... Entendendo o mapa de rastreio
15 .......... Recebendo o sinal do satélite
17 .......... Poucas palavras sobre antenas para satélites
18 ..........Decodificando os sinais
19 ..........Desenho do cabo para ligação da SoundBlaster
É Proibida a reprodução total ou parcial de qualquer trecho ou imagem contida neste manual
Direitos Reservados – Rogério de Souza Leite – 1998-2014
São Paulo - Brasil
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ntrodução
Como todos sabemos, o sistema de transmissão de televisão convencional é capaz de enviar e
reproduzir imagens em movimento e cores com grande qualidade e precisão. Porém para que
isso seja possível é necessário utilizar um grande espaço do espectro eletromagnético.
De fato, um canal de televisão ocupa algo em torno de 6 mHz no espectro. Para se ter uma idéia do
isso representa basta citar que um canal de telefonia convencional ocupa aproximadamente 3 kHz o
que quer dizer que dentro do espaço utilizado por um único canal de televisão é possível acomodar
o equivalente a 2000 conversações telefônicas simultâneas ou aproximadamente 180 conexões de
dados à velocidade de 33.600 Kbps.
A idéia existente por traz dos métodos e sistemas que iremos analisar é exatamente o de enviar
imagens de alta resolução utilizando o menor espaço possível dentro do espectro eletromagnético.
Os sinais de Fac-símile enviados por rádio permitem a transmissão de imagens com resolução
desde 800 linhas até milhares de linhas por quadro. Para conseguir esta alta resolução e utilizando-
se uma pequena parcela do espectro, aumenta-se o tempo em que a imagem é transmitida.
Uma imagem transmitida por este processo pode levar de 3 até 15 minutos para ser enviada,
dependendo do tamanho, resolução e velocidade de transmissão.
Sinais de fac-símile são usados em várias aplicações. A transmissão de cartas meteorológicas por
bases militares e a disseminação de informes meteorológicos talvez seja os mais difundidos serviços
de fac-símile no espectro de HF (seguimento de radiofrequência compreendido entre 100 kHz e 30
mHz). Fotos jornalísticas, conhecidas como radiofotos, são também transmitidas desta maneira bem
como são muito comuns a retransmissão de fotos de satélites visíveis e infravermelho conhecidos
como Weather Fax ou WEFAX.
Por outro lado, o desenvolvimento dos satélites meteorológicos permitiu ao homem acompanhar de
modo quase que instantâneo o deslocamento das nuvens e massas de ar sobre uma determinada
localidade. Diariamente estes satélites cruzam nosso espaço enviando seus sinais, que semelhantes
aos de fac-símile, porém não iguais, transmitem imagens das mais diversas formas e em diversas
freqüências. Uma destas formas distingue-se por permitir que simples estações na superfície da
Terra possam receber e processar as imagens enviadas. Conhecidas por APT (Automática Picture
Transmission), estas transmissões podem ser sintonizadas facilmente utilizando-se receptores de
VHF muito comuns hoje em dia. Prova da grande importância desta forma de transmissão está no
fato de que todos os satélites meteorológicos de órbita polar lançados desde a década de 60 ainda
transmitem imagens no formato APT. Recentemente foi lançado pelos Estados Unidos mais um
destes satélites (NOAA-17) que também envia imagens APT.
O advento e popularização dos microcomputadores e programas processadores de imagens tornou
possível construir pequenas interfaces capazes de processar estes sinais e mostra-los na tela do
computador a um custo realmente muito baixo. Este é o objetivo deste trabalho, dedicado
especialmente àqueles que se interessam por radioamadorismo, eletrônica, telecomunicações,
informática, etc., e que gostariam de poder aplicar seus conhecimentos e curiosidades na montagem
de um equipamento simples mas que sem dúvida haverá de lhes proporcionar incontáveis horas de
lazer e aprimoramentos técnicos.
Mãos à obra !
I
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Fac-símile - Princípio de Funcionamento
Antes de iniciar a explicação do princípio de funcionamento da transmissão de fac-símile é
necessário dizer que o método que será descrito refere-se ao mecanismo clássico de transmissão.
Hoje em dia praticamente todas as estações de fax utilizam computadores para transmitir estas
imagens e cartas meteorológicas, porém a idéia básica é a mesma.
Em um sistema clássico de transmissão de fax a imagem à ser “escaneada” é enrolada sobre um
cilindro que gira em velocidade constante por meio de um motor síncrono controlado à cristal ou
qualquer outro sistema que permita manter a rotação o mais estável possível. Esta imagem é
fortemente iluminada. Através de um pequeno braço mecânico (carro), um conjunto de lentes
focaliza um ponto bem pequeno desta imagem fazendo com que as variações de luz produzidas
pelas várias tonalidades da imagem incidam sobre uma foto-célula. A rotação do cilindro produz o
equivalente a uma espécie de varredura horizontal da imagem.
Ao completar a primeira volta o pequeno braço mecânico que mantém o conjunto de lentes e a foto-
célula avança de forma quase que imperceptível e uma nova rotação do cilindro é iniciada. O
avanço do carro equivale à varredura vertical da imagem. Este processo se repete até que toda a
imagem seja escaneada.
As variações de voltagem produzidas na foto-célula são então amplificadas e usadas para modular
em freqüência um equipamento transmissor de SSB (Single Side Band).
A figura abaixo ajuda a compreender melhor este mecanismo.
Figura 1
Representação clássica de
equipamento de escaneamento
de imagem de fac-símile.
Imagens negras produzem variações de 1500 Hz na freqüência emitida enquanto que as áreas claras
da imagem fazem esta freqüência variar em 2300 Hz. Devido ao fenômeno de “fading” que ocorre
nas transmissões em HF, este tipo de modulação – FM – é usada por todas as estações de fac-símile,
pois mesmo com a variação da intensidade do sinal (fading) a qualidade da imagem não é afetada.
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Velocidade do cilindro A velocidade em que gira o cilindro é expressa em linhas por minuto (LPM) sendo que o tempo de
transmissão de uma imagem ou carta meteorológica depende desta velocidade. Para que houvesse
uniformização dos equipamentos foram padronizadas algumas velocidades de rotação.
60 LPM – Velocidade usada por antigas máquinas de radiofotos e cartas meteorológicas.
100 LPM – idem à velocidade acima
120 LPM – Um dos padrões utilizados atualmente para transmissões em HF.
240 LPM – Como na velocidade acima, também é padrão internacional em transmissão em HF.
O sinal que ouvimos ao sintonizar uma estação de WEFAX se parece muito com um violino bem
desafinado tocando uma música esquisita porém ritmada.
Este ritmo é claramente identificado e se a transmissão ocorrer à taxa de 60 linhas por minuto ou 60
LPM este ritmo se dará na mesma cadência dos segundos de um relógio .
Identificando os Sinais
A grande maioria dos programas de aquisição de imagens possui incorporado um monitor ou
pequeno osciloscópio de áudio onde os sinais recebidos são mostrados.
A figura abaixo mostra os diversos sinais que podem estar contido na transmissão de uma carta
meteorológica ou imagem fotográfica:
Figura 2
Figura ilustrativa mostrando
os vários tipos de sinais que
podem ser identificados em
uma transmissão típica de fac-
símile.
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1 – Start Tone ou Tom de Partida.
Este sinal, como indica o próprio nome, permite às máquinas ou ao programa de aquisição de
imagem iniciar a captura de uma nova imagem. A freqüência deste tom pode variar conforme a
velocidade de transmissão sendo muito utilizado os tons de 300 Hz e 675 Hz .
2 – Phasing Tone
Vem logo após o Start Tone e tem como função básica permitir ao equipamento impressor ou em
nosso caso, o programa de aquisição, possa determinar de forma automática qual a velocidade com
da imagem recebida.
3 – Scale Tone
Tem a finalidade de enviar à estação receptora uma pequena escala de cinzas cujo propósito seria o
de aferir o brilho e contraste da imagem. Este sinal é opcional e depende unicamente da estação
transmissora a opção em disponibilizá-lo.
4 – Imagem Transmitida – Carta, Texto, etc.
Neste caso podemos ver a representação da transmissão de uma carta meteorológica. Podemos
perceber nitidamente que devido à uma carta meteorológica possuir apenas traços brancos e pretos,
o sinal varia apenas entre estes dois extremos (figura 3A).
5 – Imagem Transmitida – Fotografia, imagem de Satélite, etc.
Podemos ver que este sinal, diferente da transmissão de uma carta meteorológica, possui muito mais
variações entre o branco e o negro devido a maior gama de tons de cinzas contidos em uma imagem
de satélite ou fotografia conforme podemos ver na figura 3B.
6 – Stop Tone ou Tom de parada.
Como indica o nome, este sinal serve exatamente para informar ao nosso programa de aquisição que
a imagem enviada chegou ao seu final.
Figura 3 - Imagens típicas de uma transmissão de fac-símile
Figura 3A
Típica carta Meteorológica transmitida via Fax onde
notam-se apenas as cores branco e preto.
Figura 3B
Radiofoto recebida na banda de HF onde nota-se
claramente a maior gama de tons de cinzas.
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Recebendo Sinais de fac-símile
Desnecessário dizer, mas para recebermos os sinais de fac-símile das estações de HF é necessário
dispor de um rádio de HF que possa receber a maior gama de freqüências possíveis, bem como é
preciso um bom sistema de antena. Dezenas de estações transmitem diariamente fotos de satélites,
fotos jornalísticas e cartas meteorológicas nesta região do espectro.
Muitas destas estações transmitem apenas em alguns horários bem definidos ao passo que outras
transmitem esporadicamente. Algumas transmitem algumas vezes por semana e podem ficar dias
sem transmitir nada. Outras transmitem quase todo o tempo. Devido à fenômenos de propagação
várias estações mudam constantemente de freqüência ou deixam de transmitir em alguma delas.
Mudam também os horários de transmissão de modo a minimizar os efeitos da propagação.
Isto nos leva a uma pergunta. Qual freqüência devemos sintonizar para ouvirmos e decodificarmos
seus sinais ? A resposta a esta pergunta é simples: Todas !
A recepção em HF é um trabalho que exige dedicação e método. A este trabalho se dá o nome de
rádio-escuta e é um dos passatempos mais benéficos em termos de aquisição de conhecimento em
telecomunicações. É uma espécie de investigação do espectro eletromagnético !
Uma vez que aprendemos a reconhecer os sinais de fac-símile, tudo que devemos fazer é ir
anotando as freqüências e horários em foram ouvidas e criar então um banco de dados de estações
de fac-símile. Podemos afirmar que é um trabalho bastante interessante.
No entanto precisamos partir de algo concreto e para isso precisamos sintonizar ao menos uma
estação conhecida para que possamos começar a desvendar o mistério. Uma das estações mais
conhecidas de transmissão de fac-símile é mantida pela Força Naval dos Estados Unidos em
Norfolk, NY.
Esta base naval transmite quase 24 horas por dia imagens de satélite, previsão do tempo, cartas
meteorológicas e informações das mais diversas. Esta estação pode ser sintonizada em 8080 kHz
+/- 3 kHz em USB.
Para que possamos sintonizá-la com bom sinal é necessário uma antena externa do tipo 3 elementos
apontada para o Norte, na direção da base de Norfolk, nos Estados Unidos.
Um dipolo simples serve porém os sinais serão fracos.
Uma vez que aprendermos a reconhecer os sinais de fac-símile transmitidos por esta estação basta
iniciar o trabalho de detetive de colecionador de estações de fax. Como curiosidade, a foto 3B foi
recebida da Agência de Notícias Argentinas – TELAM - em 3782 kHz às 21:00 horário de São
Paulo. Ultimamente não temos ouvido esta estação.
Podemos afirmar que para uma recepção de boa qualidade das imagens transmitidas é necessário
uma boa antena. Da mesma forma que sem luz não dá para tirar uma boa fotografia, sem uma boa
antena não podemos receber uma boa radiofoto. Muitos equipamentos de rádio de baixa qualidade
são substancialmente melhorados quando acoplados a bons sistemas de antena, ao passo que
excelentes rádios tornam-se medíocres receptores ao serem conectados a péssimos sistema de
captação. Lembre-se: Boa antena, boa radiofoto !
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Satélites Meteorológicos - Sistema APT
Diariamente centenas de satélites cruzam o espaço enviando as mais diversas informações. São
satélites de navegação, telecomunicação, observação militar, telescópios, laboratórios espaciais,
meteorológicos, etc.
Não há a menor sombra de dúvida de que o maior benefício do programa espacial norte-americano
tenha sido o da observação meteorológica através de satélites. A possibilidade de poder observar as
massas de ar e seus deslocamentos, fez dos satélites meteorológicos uma ferramenta sem igual na
análise e previsão do tempo.
Desde o início dos anos 60, quando se iniciou o programa de desenvolvimento de satélites
meteorológicos, foi mantida a filosofia de permitir a qualquer cidadão receber e decodificar os
sinais emitidos por estes satélites de modo que não fosse mais necessário esperar aos jornais ou
telejornais para que fosse possível a observação da “foto do satélite”.
De fato, a agilidade em poder receber estas imagens no momento exato em que o satélite passa
sobre a estação, faz com que diversas vidas humanas possam ser salvas. Fenômenos de grande
escala, como furacões, podem agora ser vistos à longa distância permitindo a evacuação das áreas
de risco em tempo recorde.
A maioria dos satélites operacionais da atualidade cumpre esta missão enviando imagens digitais
de muito alta-resolução às estações de terrenas especialmente equipadas.
São imagens que podem facilmente chegar a mais de 100 Mbytes por passagem do satélite e
requerem que as estações sejam equipadas com antenas parabólicas, rotores de posicionamento,
receptores de microondas e decodificadores digitais. Apesar de serem imagens de altíssima
resolução, faz com que apenas alguns centros de aquisição de imagens possam delas usufruir. Estas
imagens são conhecidas como HRPT – High Resolution Picture Transmission.
Felizmente estes satélites também transmitem imagens analógicas de menor resolução, permitindo
que com modestos receptores e decodificadores qualquer pessoa possa recebê-las. A recepção das
imagens dos satélites meteorológicos é tão comum que diariamente milhares de radioamadores ao
redor do planeta fazem desta atividade seu maior passatempo. Estas transmissões são conhecidas
como APT – Automática Picture Transmission.
Atualmente os satélites meteorológicos podem ser divididos em duas categorias distintas: satélites de Órbita
Polar e satélites de Órbita Geoestacionária. Por hora vamos nos deter apenas aos satélites de órbita polar.
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Satélites de Órbita Polar
Os atuais satélites de órbita polar de “sinal aberto” são os da série TIROS-NOAA operado pelo
governo dos Estados Unidos e os satélites da série METEOR-COSMOS operados pela Rússia.
Orbitando em uma altitude de 1200 Km os satélites russos METEOR podem ser sintonizados na
freqüência de 137.850 kHz. A série METEOR consiste de dezenas de satélites, porém por razões
obscuras somente um deles, o satélite METEOR 3-5 é recebido normalmente.
Já os satélites americanos da série NOAA podem ser sintonizados nas freqüências de 137.500 kHz,
137.620 kHz e 137.910 Orbitando a uma altitude de 840 Km, todos os satélites operacionais podem
ser ouvidos. Até o presente momento (Julho de 2008) estavam operacionais os seguintes satélites:
NOAA-12 NOAA-15 NOAA-17 w NOAA-18 O Status e freqüências dos satélites podem ser
encontrados em: http://www.oso.noaa.gov/poesstatus/
Os satélites da série NOAA são precisamente orientados no espaço em um tipo de órbita conhecida
como Helio-síncrona (sincronizado pelo Sol). Isto significa que durante o transcorrer do ano a
órbita do satélite com relação ao sol permanece praticamente constante, desta forma o satélite passa
todos os dias sobre o mesmo ponto da Terra na mesma hora solar.
No início do programa, os satélites meteorológicos carregavam câmeras de TV a bordo para que as
imagens pudessem ser captadas. No entanto devido a rápida deterioração do sistema captador de
vídeo, aliado à extrema delicadeza do tubo captador empregado (Vidicom) resolveu-se substituir o
sistema de captação de imagens empregado. Hoje em dia nenhum satélite de observação
meteorológica utiliza câmeras de TV a bordo; todos estes sistemas foram substituídos por um
sistema eletro-óptico de altíssima precisão conhecido por Scanning Radiometer.
O scanning radiometer é basicamente composto por um sistema de lentes, um sistema de espelhos
acoplado a um motor e alguns sensores de luz do tipo fotodiodos.
Basicamente o scan radiometer enxerga a Terra por uma estreita faixa que pode ser comparada à
linha horizontal de um receptor de TV. A varredura vertical é efetuada pelo próprio deslocamento
orbital do satélite. A figura abaixo ajuda a compreender melhor este processo.
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Figura 5
Operação de escaneamento
efetuado pelos satélites
meteorológicos. Observe a
semelhança com o sistema
de radiofotos !
O sistema de varredura opera continuamente de modo que enquanto o satélite estiver ao alcance da
estação receptora a imagem estará sendo recebida e processada. Assim podemos deduzir que ao
contrário de uma imagem de fac-símile, a foto de satélite não possui início nem fim. Seu início é
determinado no momento em começamos a ouvir seus sinais e termina no momento que seus sinais
não são mais captados.
A imagem produzida depende basicamente do tipo de sensor utilizado. Os sensores dos satélites
NOAA respondem a vários comprimentos de onda e cobrem desde o espectro visível até o espectro
infravermelho fazendo com que as imagens possam ser recebidas mesmo durante o período da
noite.
Devido ao radiômetro operar em 5 comprimento de onda diferentes é também conhecido por
radiômetro multiespectral. No formato digital HRPT todos os 5 canais podem ser recebidos
simultaneamente à uma taxa de 600 Kbps perfazendo como foi dito anteriormente
aproximadamente 100 Mbytes de imagens de alta-resolução. No entanto para recebê-las são
necessários caros equipamentos. Felizmente os computadores de bordo do satélite fazem uma
“amostragem” destas imagens e as envia à estação receptora de APT em formato analógico,
permitindo que a um custo relativamente baixo as imagens possam ser processadas em estações
“não tão sofisticadas”.
Cada rotação do espelho do radiômetro equivale à uma linha na tela do monitor. Durante 1 minuto
são executadas 120 rotações ou 120 linhas por minuto (LPM) sendo que cada linha contém tanto as
informações da imagem visível como da imagem em infravermelho.
A primeira metade corresponde à imagem infravermelho e a segunda metade da linha corresponde à
imagem visível sendo que uma linha completa tem duração de ½ segundo ou 500 ms.
A qualidade da imagem recebida bem como seu brilho e contraste variam conforme o horário da
passagem do satélite e da qualidade do sinal recebido. Com o sol muito acima, ou seja meio-dia
local, a imagem parece mais chapada, com pouca acentuação do relevo. Já com o sol iluminando a
Terra lateralmente o relevo é acentuado podendo-se distinguir inclusive as áreas de sombra,
montanhas, serras e grandes lagos.
As imagens em infravermelho são bem diferentes já que o que é mostrado são as diferenças de
temperatura. Neste tipo de imagem os objetos mais quentes são mostrados em preto ao passo que os
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mais frios são apresentados em branco. As diferenças de temperaturas é que permitem distinguir
entre lagos, áreas desertas, nuvens altas e baixas, etc.
Figura 6
Foto visível recebida do satélite NOAA-14 onde
podemos ver a região Sul e Sudeste do Brasil
mostrando claramente a bacia do Rio Paraná, os
Rios Tietê e Paranapanema.
Observem também a Lagoa dos Patos e Lagoa
Mirim no Rio Grande do Sul.
Na parte inferior da foto podemos ver a Bacia do
Prata.
As barras horizontais à esquerda da imagem são
dados de telemetria dos sistemas de bordo.
Funcionamento
O sistema APT foi desenvolvido de modo que com pequeno custo pode-se montar uma verdadeira
estação de recepção de imagens de satélites. O modo APT, assim como o fac-símile, permite a
transmissão de imagens com boa resolução – 4 Km – em uma largura de banda relativamente
estreita.
Quando dizemos resolução estamos nos referindo à resolução espacial. Isto significa o menor
tamanho que um objeto deve possuir para que possa ser detectado e visualizado. No caso das
imagens dos satélites NOAA esta resolução ou tamanho dos objetos é da ordem 4 Km
Quando você sintoniza um sinal APT, o tom de áudio que se ouve é o sinal da subportadora de
vídeo modulando em amplitude um sinal de 2400 Hz. Este tom de áudio lhe parecerá contínuo
porém notará que o mesmo parece estar “gorjeando”, um pouco tremido.
Esta tremulação é devida à modulação dos diferentes tons de cinza da imagem varrida pelo
radiômetro. Os picos de amplitude desta subportadora correspondem as porções mais claras da
imagem ao passo que as amplitudes mais baixas representam as áreas mais escuras. As amplitudes
intermediárias entre destes dois extremos representam as áreas cinzas da imagem.
Ao contrário da transmissão de fac-símile onde as variações de brilho e contraste da imagem são
feitas variando-se a freqüência do sinal de áudio transmitido, no caso da imagem APT estas
variações são transmitidas variando-se(modulando) a amplitude do sinal de 2400 Hz presente no
sinal de VHF sintonizado em 137 mHz.
Na figura abaixo podemos ver uma linha completa de uma imagem NOAA no formato APT.
Mesmo não sendo utilizados em nossa interface, seria interessante analisar alguns dos vários sinais
presentes em uma linha de varredura de uma imagem APT-NOAA.
Figura 7 – Sinal de Vídeo NOAA-APT
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1 – Pulso de sincronismo da imagem Infravermelho Consiste em um trem de pulsos de 7 ciclos na freqüência de 832 Hz. Em nenhum momento
usaremos este sinal em nossa interface. Apenas a título de curiosidade, este é o sinal responsável
pelo “tic-toc” característico dos satélites NOAA.
2- Pulso da pré-varredura Infravermelho
Ligeiramente antes do sensor iniciar a varredura da superfície do planeta existe um breve momento
onde o que está sendo varrido é o espaço vazio. Como as áreas frias aparecem em branco na
imagem infravermelho este sinal aparecerá na imagem como uma faixa branca na lateral da imagem
mostrada. Uma vez a cada minuto o clock do computador de bordo do satélite insere uma marca
nesta faixa, produzindo uma linha negra sob fundo branco na lateral da imagem. Estas marcas de
tempo constituem uma valiosa referência da informação recebida.
3 – Varredura da imagem em Infravermelho
Metade da imagem total recebida correspondente ao canal infravermelho. Caso o nível do sinal do
receptor tenha sido ajustado para ótima performance na imagem do canal visível, o sinal
correspondente a este lado da linha será fortemente saturado, produzindo uma imagem muito
branca no momento da aquisição. Falaremos dos ajustes do nível de recepção um pouco mais a
frente.
4 – Telemetria infravermelho
Ao final de cada linha do canal infravermelho são inseridas dezenas de informações codificadas
pelo computador de bordo. Informações sobre todos os sub-sistemas dos satélites são processadas e
“impressas na imagem” para que programas especiais possam determinar o estado do satélite. Estas
informações aparecem na imagem como uma espécie de código de barras. Também estes sinais
serão ignorados por nossa interface já que não haverá decodificação de telemetria.
5 – Pulso de sincronismo da imagem Visível
Após a imagem infravermelho segue a imagem visível. Este trem de pulso é similar ao pulso de
sincronismo infravermelho porém são 7 pulsos na freqüência de 1040 Hz. Da mesma forma que o
pulso de sincronismo da imagem infravermelho, também não utilizaremos estes pulsos em nossa
interface.
6- Pulso da pré-varredura da imagem visível
Igual ao pulso de pré-varredura da imagem infravermelho porém as marcas dos minutos são brancas
em fundo preto.
7 – Varredura da imagem no espectro-visível
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Segunda metade da imagem total correspondente ao espectro visível da imagem recebida. Devido a
esta imagem ser exatamente igual a vista pelos nossos olhos, sua interpretação fica extremamente
facilitada, principalmente se você ainda estiver iniciando na tarefa de recepção das imagens de
satélites. Nesta imagem as nuvens são brancas, os rios, lagos e oceano são escuros e montanhas,
vales e serras possuem tonalidades de cinza facilmente identificáveis.
Se você é iniciante em imagens de satélites esqueça inicialmente as imagens infravermelho dando
atenção especial às imagens visíveis, otimizando os ajustes de recepção. Falaremos disso mais
tarde.
8 – Telemetria do Espectro Visível
A exemplo da imagem do canal infravermelho, a imagem visível também termina com dados de
telemetria dos sistemas de bordo do satélite.
Durante a noite, devido a ausência de luz, duas situações distintas podem acorrer: o lado da imagem
visível poderá estar totalmente negro devido a falta de iluminação na superfície da Terra ou o
computador de bordo poderá preenchê-lo com qualquer outro canal infravermelho, já que existem 5
canais disponíveis.
Mesmo sendo canais infravermelhos as imagens parecerão diferentes pois os comprimentos de onda
captados pelo radiômetro são distintos. Novamente aqui existem grandes diferenças entre as 2
metades da imagem recebida de modo que usuários iniciantes deverão ajustar os níveis de recepção
de modo a otimizar somente um dos canais. Falaremos disso quando começarmos a captar as
imagens dos satélites.
Rastreando os Satélites – Procedimentos Iniciais
Para que possamos receber as imagens de satélites em nosso computador é necessário antes de mais
nada receber os seus sinais e para isso precisamos saber onde está o satélite ou melhor ainda, em
qual horário ele estará ao alcance da nossa estação. Para isso são usados os programas de rastreio
(em inglês “Tracking”) de satélites.
Existem dezenas de programas quer fazem muito bem este trabalho, alguns pagos outros gratuitos,
porém um deles se destaca pela sua grande facilidade de uso: WXTRACK.
Este programa também pode ser baixado de nosso site na Internet. Você não precisa pagar nada por
ele!
Não iremos nos deter aqui de forma alguma na explicação de como orbitam os satélites ou qualquer
outra informação sobre mecânica celestial. Essas informações fogem ao escopo do nosso trabalho,
mas podem ser obtidas facilmente na internet.
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CONFIGURANDO O WXTRACK
Baixe do nosso site os seguintes o programas:
wxtrack324.zip
runtimes-setup-100.zip
Instale primeiramente a biblioteca de componentes runtimes-setup-100.zip
Depois crie uma pasta chamada SAT e instale nela o programa principal.
Uma vez instalado, rode o programa. Vá em Options e Update Keplers. O programa irá
automaticamente atualizar os elementos orbitais. Essa operação é necessária para que a posição do
satélite possa ser calculada.
Ajuste também os dados geográficos de sua estação clicando na aba "Setup" e "My locations
Details".
Utilizando a mesma aba "Setup", escolha os satélites que quer rastrear, arrastando-os para um dos
três bancos ativos e disponíveis na pare inferior da tela de rastreio. Por exemplo: NOAA-15,
NOAA-18 e NOAA-19.
Os satélites NOAA que transmitem imagens APT podem ser encontrados nesta página.
http://www.ospo.noaa.gov/Operations/POES/status.html
Para conferir se o programa está rastreando corretamente os satélites, vá até nossa página da internet
http://www.satview.org/br/lista_sat.php?cat=noaa
e escolha qualquer um dos satélites ativos que você configurou. Veja se a posição e caminho que ele
está fazendo coincide com o do WXTRACK.
Uma vez que sua localização esteja configurada corretamente, os elementos orbitais estejam
atualizados e o WXTRACK esteja rastreando com exatidão os satélites, podemos então determinar
em qual dia e horário o satélite de interesse estará ao alcance de nossas antenas.
Determinando o Horário de Passagem
Para que possamos saber em qual horário o satélite de interesse estará dentro do alcance da estação
de rastreio deveremos clicar na opção View no topo do WXTRACK. Em seguida escolha
Ephemeris e configure as opções como mostra a imagem abaixo.
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Isso fará o WXTRACK calcular os momentos da passagem dos satélites nos próximos 7 dias e
apresentar o resultado no Horário Local. Em seguida, clique no botão PREDICT e o resultado será
parecido com o da tela abaixo.
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A primeira e segunda coluna mostra o sentido de deslocamento, seguido do nome do satélite.
A terceira coluna, chamada AOS (Acquisition of Signal) indica o horário que o Satélite aparecerá
acima do horizonte e teoricamente poderá ter seus sinais recebidos.
A quarta coluna, LOS (Luz of Signal) indica o horário que o Satélite tocará o horizonte e
teoricamente não poderá mais ser captado.
A quinta coluna mostra o tempo em minutos que o satélite levará para cruzar o céu.
A sexta coluna mostra a elevação máxima que o satélite atingirá acima do horizonte e a última
coluna mostra o azimute em que isso ocorrerá.
No exemplo mostrado podemos ver que o satélite NOAA 19 virá do quadrante Sul rumo ao
quadrante Norte, aparecerá no horizonte às 15h13m57s e se porá às 15h21m47s. A máxima
elevação será de 82 graus acima do azimute de 315 graus. Neste caso, a máxima elevação ocorrerá
entre o momento em que nasce e se põe, portanto às 15h26m.
Entendendo o mapa
Podemos notar nesta imagem 3 detalhes importantes.
O primeiro é uma linha senoidal que praticamente divide o mapa. Ela é conhecida como Terminator
ou Gray Line e é esta linha que imaginariamente divide o dia da noite. Tudo que estiver dentro da
parte mais clara desta linha estará iluminado pelo Sol e tudo que estiver dentro da parte mais escura
da linha do Terminator estará escurecido. Podemos ver que o Brasil está dentro da parte escura da
linha e que portanto não está iluminado pelo Sol.
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Em seguida notaremos um pequeno “x” no mapa do Brasil. Este “x” é a localização da nossa
estação de rastreio conforme informado ao programa.
Podemos ver também um grande círculo sobre o Brasil com um pequeno ponto em seu centro. Este
círculo é chamado de Aquisition Circle e significa que qualquer estação que estiver dentro dele
poderá receber os sinais do satélite. O ponto dentro do círculo é chamado de SSP ou Sub Satellite
Point e é o ponto na superfície da Terra exatamente abaixo do satélite.
Observe no canto direito inferior do painel um pequeno relógio. Ele indica quanto tempo falta para
o satélite surgir no horizonte e após seu surgimento, quanto tempo resta para se pôr. No caso acima
restam 12h28m minutos para o satélite NOAA-19 ser recebido pela estação.
Recebendo o sinal do satélite
Sintonize seu rádio na frequência usada pelo satélite durante a transmissão do sinal APT.
Por exemplo:
NOAA-15: 137.620 MHz
NOAA-18: 137.912 MHz
NOAA-19: 137.1 MHz
Instantes após o satélite surgir no horizonte os sinais recebidos ainda serão fracos, mas crescerão de
amplitude ficando mais fortes à medida em que o satélite se eleva acima do horizonte.
O máximo sinal será conseguido na maior elevação calculada (ver procedimento anterior).
O sinal do satélite é inconfundível e pode ser descrito como uma mistura de um TIC-TOC somado a
um apito de 2400 Hz.
Quando o satélite ainda está sobre o lado escuro somente imagens em infravermelho são
transmitidas e consequentemente o sinal é mais fraco do que quando orbita o lado claro da Terra.
Neste momento a nave opera com 50 % de sua potência de saída, aproximadamente 2,5 Watts.
Pode-se notar claramente o aumento do nível de sinal quando é cruzado o terminator. Neste
momento seus sinais são bem fortes e chegam a saturar o receptor de rádio.
Vale observar que o silenciador do rádio deve ser deixado totalmente aberto !
Poucas palavras sobre Antenas para Satélites !
Para que seja possível a recepção dos sinais dos satélites meteorológicos, é necessário o uso de uma
pequena antena externa. Existem vários tipos diferentes de antenas sendo que para os propósitos
aqui descritos uma pequena antena conhecida como Plano-Terra servirá perfeitamente. Em
determinadas situações até mesmo antena de borracha dos HT’s servem para receber os sinais
porém são casos muito particulares e não recomendamos seu uso. A grande vantagem da antena
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Plano-Terra é a sua característica de receber sinais em ambas as direções. Outra antena que pode ser
usada com excelentes resultados é a Quadra-Cúbica ou Cúbica de Quadro. Em nossa estação
usamos durante muito tempo esta antena com resultados excelentes. No entanto este tipo de antena
apresenta um pequeno inconveniente que é o fato de termos de apontá-la para o satélite. Se o leitor
quiser realmente investir em um sistema de completo de aquisição de sinais, poderá adquirir uma
antena do tipo Quadrifilar helix junto a um pré-amplificador de baixo ruído. Esse sistema é o
recomendado pela NOAA, a controladora dos satélites.
Com este sistema, além de praticamente não haver pontos nulos na passagem do satélite, há a
vantagem de um aumento de ganho no sinal do recebido, graças ao uso do pré-amplificador.
Para início de suas experiências, utilize mesmo uma antena Plano-Terra.
Para maiores informações sobre antenas, experimente os seguintes links na internet:
http://www.david-taylor.pwp.blueyonder.co.uk/wxsat
http://www.david-taylor.pwp.blueyonder.co.uk/wxsat/equipment.htm
Decodificando sinais de Satélites com a placa SoundBlaster
Durante muitos tempo, a decodificação de imagens de satélites meteorológicos era feita com algum
programa de aquisição de imagens e uma interface capaz de processar o sinal de áudio e entregá-lo
a este programa.
Excelentes programas foram desenvolvidos para esta finalidade. Entre eles podemos citar os
conhecidos FAXSAT e o JVFAX.
De fato, estes programas, aliados à interface proposta em nosso Manual Completo, permitem, com
baixíssimo custo, montar uma verdadeira estação de sensoriamento remoto.
Este sistema também permite que computadores de baixa capacidade de processamento sejam
usados, já que boa parte do processo é executado pela interface externa.
Hoje em dia, boa parte das pessoas possuem computadores com capacidade de processamento
dezenas de vezes maior do que um PC-386, computador adequado para a estação proposta ao longo
de nosso Manual.
Computadores P-3 e P-4 com mais de 1,5 gHz de clock são comuns hoje em dia !
Esta grande capacidade de processamento mudou a forma de como as imagens de satélites e
radiofotos podem ser processadas, tornando muito mais fácil a decodificação das imagens enviadas.
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Entre as facilidades e vantagens do uso de computadores mais poderosos, podemos citar:
Fim da necessidade da interface externa
Uso de software baseados em Windows
Sincronismo automático da imagem recebida
Possibilidade de processar a imagem quantas vezes quiser
Imagens superiores, devido ao melhor tratamento dos sinais recebidos
Vamos detalhar cada uma destas vantagens:
Fim da necessidade da interface externa
Esta talvez seja a maior vantagem.
De fato, a não necessidade de construção de uma interface externa abre as portas para que muitos
usuários possam montar sua própria estação. Na realidade, a interface continua existindo, mas foi
substituída por outra, muito mais fácil de ser adquirida: uma placa de som SoundBlaster ou
compatível !
Software baseado em Windows
Este é o coração da estação !
Existem vários softwares que podem fazer este trabalho, no entanto um deles parece não ter
concorrentes: trata-se do WXSAT.
Dizemos que ele não tem concorrentes pelo simples fato de ser de fácil manuseio, produzir
excelentes imagens e ainda por cima, ser grátis !
Sincronismo automático da imagem recebida
Outra grande vantagem do programa wxsat está no fato de não precisar sincronizar manualmente a
imagem recebida. O programa possui algoritmos capazes de localizar as bordas da imagem,
permitindo assim o sincronismo automático.
Possibilidade de processar a imagem quantas vezes quiser
Ao contrário de outros programas, que processam a imagem enquanto elas são transmitidas, mas
não armazenam o sinal de áudio para reprocessamento, o programa wxsat permite o
reprocessamento da imagem, já que grava em formato wav o áudio recebido.
Este reprocessamento permite por exemplo, o ajuste de branco e preto da imagem, possibilitando
um melhor contraste, quantas vezes forem necessárias
Melhor tratamento dos sinais recebidos
A qualidade da imagem conseguida pelo programa wxsat é sem dúvida, muito superior aos
programas usados até agora.
Coloque uma imagem recebida com o programa svfax ao lado de uma imagem recebida com o
wxsat e verá a diferença !
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Equipamento Necessário
Para receber as imagens dos satélites meteorológicos NOAA ou decodificar as radiofotos
transmitidas por diversas estações, além dos rádios e antenas compatíveis, são necessários os
seguintes itens:
Requisitos Mínimos
Microcomputador Pentium 233
64 mBytes de RAM
Windows 98
Placa de som compatível com SoundBlaster
Programa WXSAT
Cabo de áudio compatível
Requisitos Recomendados
Microcomputador Pentium 500
256 mBytes de RAM
Windows 2000
Placa de som Soundblaster LIVE !
Programa WXSAT
Cabo de áudio compatível
Instalando o programa
Para instalar o wxsat, execute o programa wxsetup.exe.
Este executável irá criar a pasta de trabalho c:\wxsat e dentro desta, mais duas pastas: c:\wxsat\wav
e c:\wxsat\bmp.
A primeira irá armazenar os sinais de áudio enviados pelo satélite e a segunda irá armazenar as
imagens processadas pelo programa.
O fato dos arquivos de som ficarem armazenados, permite que a imagem seja processada quantas
vezes for necessário, permitindo ajustes para sua melhorar a qualidade final. Mas cuidado: arquivos
.wav geralmente são grandes. A não ser que você tenha um bom espaço em disco, faça
regularmente “uma faxina” neste diretório, excluindo arquivos antigos ou que não sejam mais
necessários.
Durante a instalação, lhe será perguntado se quer adicionar o ícone do programa em sua área de
trabalho. Se escolheu esta opção, bastará dar um clique sobre o ícone do satélite para executar o
programa.
Uma vez instalado, podemos começar a receber as imagens, mas antes disso precisamos conectar o
receptor ao computador.
Para isso precisaremos de um pequeno cabo de áudio. Este cabo vai levar o sinal de áudio
proveniente do receptor até a entrada da SoundBlaster.
Normalmente as placas de som possuem ao menos 3 jacks (conectores fêmea) em sua parte traseira:
MIC ou entrada de microfone
AUX ou entrada auxiliar também conhecida como line-in
SPK ou saída para alto-falantes
Da mesma forma, todos os receptores possuem um jack de saída de áudio, geralmente usado para
fones de ouvido. Tanto os jacks de entrada da SoundBlaster como os de saída do rádio geralmente
são idênticos.
Para que os sinais sejam processados pelo programa, precisamos inserir o sinal de áudio vindo do
receptor no canal esquerdo da “entrada auxiliar“
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A figura baixo ilustra este procedimento.
Figura 1
A figura ao lado mostra onde deve ser
feita a conexão em uma placa
SoundBlaster da marca Creative.
Importante
Normalmente ao se encaixar o plug no
rádio, o som é cortado do alto-falante.
Para que o sinal do rádio possa ser
ouvido, é preciso que as caixinhas de
som estejam conectadas.
Importante
Para que você possa ouvir o som do rádio nas caixas acústicas, certifique-se de que a entrada line-in
esteja habilitada nas Propriedades de Reprodução.
Para isso clique sobre o ícone do alto-falante na barra de ferramentas e desmarque a entrada
correspondente. Desmarcar a entrada permite habilitá-la.
CONSTRUINDO O CABO A construção do cabo é muito simples. Se você tem conhecimentos de eletrônica, faça um cabo de
áudio compatível com a saída do rádio e a entrada do canal esquerdo do jack line-in da
SoundBlaster.
Se você não têm tantos conhecimentos técnicos, pode pedir para algum conhecido fazê-lo seguindo
o desenho fornecido no final deste Manual.
Se mesmo assim, você ainda quiser adquirir este cabo já pronto, acesse o nosso site e consulte o
nosso preço.
Após conectar o cabo entre a saída do rádio e a entrada line-in , vamos fazer uma checagem e um
pré-ajuste nos itens de hardware. Para fazermos isso clique 2 vezes sobre o ícone do alto-falante
localizado na Barra de Ferramentas. Escolha Opções > Propriedades. Clique sobre a caixa
gravação, e confirme em OK.
Figura 2
Nível de Gravação
Abra as propriedades de gravação e clique na
entrada de áudio que vai receber o sinal
proveniente do receptor.
Desmarque todas as outras caixas.
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Para confirmarmos que o canal esquerdo estará de fato recebendo o sinal do receptor, vamos
instalar mais um programa que foi fornecido junto com este manual: o programa satlevel. Para
instalá-lo, execute o programa satlevelsetup.exe
Ao concluir a instalação, clique sobre seu ícone.
Figura 3
O programa satlevel permite checar se o sinal de áudio do receptor
está alimentando adequadamente a placa de som.
Para ajustar o nível de áudio, sintonize o receptor fora de qualquer
estação e abra totalmente o squelch para ouvir o chiado.
Posicione o controle de volume do receptor na metade e ajuste o
nível de gravação de modo que o sinal na barra esquerda não
ultrapasse a marca “NOAA”.
Importante: Esse ajuste também vale se você estiver trabalhando em
SSB. Apenas cheque se o sinal está “entrando” na placa de som.
Uma vez confirmado que o canal esquerdo está recebendo o sinal do rádio, vamos iniciar a
aquisição de uma imagem.
Capturando Imagens de Satélites
Antes que possamos decodificar a imagem que o satélite está enviando no momento em que está no
“range” da nossa estação, é necessário que saibamos em qual horário ele poderá ser captado. Caso
não saiba o horário da passagem sobre a sua região leia com atenção a seção Rastreando os
Satélites – Procedimentos Iniciais.
Importante: Escolha sempre as passagens que ocorrem algumas horas antes ou após o nascer ou
pôr-do-sol. Elas produzem imagens muito boas, com bastante detalhes das nuvens e do continente.
A partir do momento que você estiver recebendo com intensidade suficiente os sinais APT do
satélite, (estamos supondo que você está recebendo um dos satélites NOAA) abra o programa
wxsat, clicando sobre o ícone do satélite.
Clique sobre a opção Parameters e escolha a opção 0 NOAA.
Clique agora sobre a opção Recording, escolhendo Picture & Wave File.
Será aberta uma caixa de diálogo pedindo para você dar um nome ao arquivo de áudio a ser
gravado. O programa sugere o nome temp.wav. Confirme este nome. Com o tempo você vai ver
que temp.wav é de fato muito prático !
Pressione a tecla F12 para iniciar a captura.
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Se tudo estiver correto, ou seja, o sinal de áudio estiver entrando na soundblaster e o sinal do
satélite estiver com boa intensidade, você deverá estar recebendo, linha após linha, uma imagem
semelhante à mostrada abaixo:
Figura 4 – Recebendo uma
imagem
A imagem ao lado mostra os
instantes iniciais de captura e pré-
visualização dos sinais emitidos
pelo satélite NOAA-17 na manhã do
dia 22 de novembro de 2002.
Ajuste o controle de volume do seu rádio ou o nível de gravação de modo que o contraste da
imagem recebida fique próximo à da figura acima. Oberve que a imagem está dividida em duas
bandas: a mais clara é o canal infravermelho enquanto a mais escura e com maior contraste é a
imagem visível, ou quase-infravermelho.
Na foto acima, o satélite que estávamos recebendo era o NOAA-17 no período da manhã. Satélites
que são recebidos neste período cruzam o equador no sentido norte-sul, enquanto os satélites
recebidos no período da tarde o fazem no sentido inverso, ou seja, sul-norte.
Observe que a imagem estava sendo processada em sentido sul-norte (de baixo para cima) , apesar
de o satélite estar se deslocando em sentido norte-sul.
Isso acontece porque usamos o parâmetro 0 NOAA, que está configurado para varrer a tela de baixo
para cima. Como veremos em breve, você pode alterar este modo, mas no momento não faz
diferença.
Após alguns minutos de aquisição de sinal, você deverá ter uma tela parecida com a da figura
abaixo, com boa parte da área do wxsat preenchida com a imagem adquirida.
Figura 5 – Terminando a aquisição
de sinal
Para terminar a captura, pressione a tecla F9 ou clique sobre a opção Recording, escolhendo Stop.
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A imagem que você acabou de receber mostra as duas bandas do espectro, lado a lado. Para que
possamos ver a imagem visível com resolução total, precisamos processá-la novamente, mas com
outro parâmetro diferente de 0 NOAA escolhido anteriormente.
Se você, assim como nós, também capturou a imagem do NOAA-17 no período da manhã, clique
sobre a opção Parameters e escolha a opção 6 N17-Manhã.
Caso tenha recebido o satélite NOAA-12 no período da tarde, utilize o parâmetro 1 NOAA-12
Tarde. Se o satélite escolhido foi o NOAA-15 de manhã, utilize 7 N15-Manhã.
A imagem será reprocessada com outros parâmetros de brilho, contraste e resolução, ignorando a
imagem em infravermelho e corrigindo o sentido de deslocamento para Norte-Sul.
Veja a figura abaixo:
Figura 6
Reprocessamento
Após ser reprocessada
com o parâmetro 6 N17-
Manhã, podemos ver
muitos detalhes nesta
imagem.
O Rio Paraná é
claramente visível na
região entre os estados de
São Paulo e Mato Grosso
do Sul. Também a Lagoa
dos Patos, no RS, pode
ser vista sob nuvens altas,
enquanto abaixo à
esquerda vemos o Mar
Tiquita, em território Argentino.
Salvando e Renomeando as Imagens
Se esta imagem lhe parecer boa, basta salvá-la usando a opção BITMAP, seguido de SAVE AS.
Novamente uma caixa de diálogo se abrirá, permitindo que você escolha o nome para a imagem.
É uma boa prática dar um nome que identifique facilmente a imagem. Infelizmente o programa
wxsat não permite que os nomes tenham mais de 8 caracteres.
Dê então um nome simples, por exemplo NOAA.BMP, renomeando-a em seguida com a ajuda do
Explorer do Windows.
Utilize por exemplo, a seguinte nomenclatura para renomear a imagem:
n17-28set2002-1150.bmp. Onde n17 é o nome do satélite, seguido da data e hora de captura. Desta
forma fica muito mais fácil localizar “aquela” maravilhosa imagem !
Recebendo Radiofotos e Cartas Meteorológicas
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Para decodificarmos os sinais transmitidos pelas estações em SSB é necessário que saibamos em
qual freqüência e horário se dará a transmissão. Uma vez conhecido este horário, podemos disparar
o programa wxtsat.
A partir do momento que você estiver recebendo com intensidade suficiente os sinais SSB da
estação, abra programa wxsat, clicando sobre o ícone do satélite.
Clique sobre a opção Parameters e escolha a opção 9 FM 120.
Clique agora sobre a opção Recording, escolhendo Picture & Wave File.
Será aberta uma caixa de diálogo pedindo a você dar um nome ao arquivo de áudio a ser gravado. O
programa sugere o nome temp.wav. Confirme este nome. Com o tempo você vai ver que temp.wav
é de fato muito prático !
Pressione a tecla F12 para iniciar a captura.
Se tudo estiver correto, ou seja, o sinal de áudio estiver entrando na soundblaster e o sinal da
estação estiver com boa intensidade, você deverá estar recebendo, linha após linha, uma imagem
semelhante à mostrada abaixo:
Figura 7 – Recebendo uma
imagem SSB
A imagem ao lado mostra os
instantes iniciais de captura de uma
carta meteorológica Weather Fax
transmitida pela estação PWZ-33 da
Marinha do Brasil na freqüência de
16978 kHz.
Ajuste a sintonia do seu rádio de modo que o contraste da imagem recebida fique próximo à da
figura acima.
Após alguns minutos de aquisição de sinal, você deverá ter uma tela parecida com a da figura
abaixo, com boa parte da área do wxsat preenchida com a imagem adquirida.
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Figura 8 – Terminando a aquisição
de sinal
Após receber alguns minutos da carta
meteorológica, já podemos observar
as linhas isobáricas, coordenadas
geográficas, e algumas informações
relativas à carta, neste caso o tipo de
carta, data, etc.
Para terminar a captura, pressione a tecla F9 ou clique sobre a opção Recording, escolhendo Stop.
A imagem que mostramos na figura acima é de uma carta meteorológica, onde as cores
predominantes são o branco e o preto, por isso o nome Weather Fax. Caso você esteja recebendo
uma radiofoto, todos os tons de cinza desta imagem deverão ser visíveis. Ao contrário das imagens
dos satélites NOAA, onde o contraste é controlado através do volume do receptor, nas imagens
recebidas em SSB o contraste é controlado através da sintonia fina da estação.
Salvando e Renomeando as Imagens
Se esta imagem lhe parecer boa, basta salvá-la usando a opção BITMAP, seguido de SAVE AS.
Novamente uma caixa de diálogo se abrirá, permitindo que você escolha o nome para a imagem.
É uma boa prática dar um nome que identifique facilmente a imagem. Infelizmente o programa
wxsat não permite que os nomes tenham mais de 8 caracteres.
Dê então um nome simples, por exemplo CARTA.BMP, renomeando-a em seguida com a ajuda do
Explorer do Windows.
Utilize por exemplo, a seguinte nomenclatura para renomear a imagem:
pressao-28set2002-1150-16978.bmp. Onde pressão é o tipo da imagem (carta de pressão
barométrica) , seguido da data e hora de captura e também da freqüência de recepção. Desta forma
vai ficar bem mais fácil saber de onde é e o que contém a “maravilhosa” imagem !
Alterando os Parâmetros de Decodificação
Diversas variáveis podem influenciar na qualidade da imagem capturada. Entre elas podemos
destacar o volume do receptor ou nível de gravação, hora ou período da passagem do satélite,
inclinação do sol no momento da captura, largura do canal de FI, sensibilidade do rádio, etc.
Para tentar minimizar alguns destes efeitos, o programa wxsat conta com ajustes muito importantes,
chamados Parâmetros de Decodificação.
Para acessar este painel, clique sobre PARAMETERS seguido de DECODING. Você também
pode acessá-la mais rapidamente usando a tecla “d” minúscula.
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Figura 10 – Parâmetros da Imagem
Diversos ajustes podem ser feitos
acessando-se o painel decoding
parameters.
Tecla de Atalho
Este painel pode ser acessado
rapidamente pressionando a tecla “d”
minúscula.
O programa wxsat é na verdade um circuito demodulador virtual, ou seja, é um software que
desempenha a função de um circuito eletrônico. Na realidade ele emula um circuito muito parecido
à interface proposta em nosso Manual Completo.
Vamos observar alguns dos ajustes mais importantes, mas para isso precisamos carregar uma
imagem.
Carregando e processando uma Imagem
Para ver como estes módulos funcionam, vamos utilizar a imagem teste.wav fornecida junto com
este programa. Para carregá-la, clique sobre a opção FILE escolhendo em seguida WAVE INPUT
FILE. Confirme, pressionando OK.
Abra novamente a caixa de parâmetros (teclando “d”) e escolha NOAA. Confirme.
Processe a imagem que foi carregada clicando em FILE e START PROCESSING ou se preferir,
tecle “q”. Você verá então a imagem teste.
O painel Decoding Parameters está dividido em 6 módulos e todos os ajustes efetuados interagem
entre si, modificando a forma e qualidade da imagem recebida. Os 6 módulos que compõe o painel
são:
Presets
Basic Parameters
Clock
Horizontal Sync
Source
Picture
Presets
Os presets são os botões que armazenam um set de parâmetros. Clique sobre eles e verá que os
diversos valores dentro dos módulos também mudam. Os presets permitem que armazenemos os
valores que achamos mais convenientes e que proporcionam melhores resultados.
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Basic Parameters
Como o próprio nome indica, permitem ajustar os parâmetros básicos do circuito eletrônico virtual.
Possui uma caixa de rolagem onde o operador pode escolher qual circuito eletrônico vai usar.
Mantenha em AM + PLL + Coh.Det para recepção dos satélites NOAA e em FM para recepção de
cartas e radiofotos em SSB.
A caixa Basic Amp permite ajustar o nível do sinal de entrada do circuito virtual.
Com a imagem teste na tela, abra novamente a caixa de parâmetros (teclando “d”). Altere o valor da
caixa BasicAmp para 3.0. confirme e tecle “q”. A imagem ficará bem mais clara.
Como você pode perceber, alterando-se o valor desta caixa, muda-se o brilho da imagem, dando
maior ou menor “ganho” ao sinal recebido.
Horizontal Sync
Esta caixa permite especificar qual o método que o programa vai usar para sincronizar
automaticamente a imagem no vídeo. Ao contrário do antigo svfax , que necessitava que o
sincronismo fosse feito manualmente, o wxsat reconhece as bordas e as marcas características do
sinal enviado.
Temos aí vários métodos permitidos, mas os mais apropriados são:
B/W Picture para cartas meteorológicas ou radiofotos recebidas em SSB
W/B Picture Inverte os tons da imagem acima caso a tenha recebido em USB
W/B Imediate para imagens NOAA visíveis
B/W Imediate para imagens NOAA infravermelho
Pratique um pouco e verá as diferenças, algumas óbvias e outras sutis.
Source
Mantenha desabilitada a caixa DualCh.
A caixa start 1 indica em que ponto da linha vai iniciar a decodificação enquanto a caixa Length 1
indica o comprimento da linha que deverá ser processado.
Na opção NOAA podemos ver 2 bandas na tela. Os valores para essa opção são:
Start 1=0.0 e Length 1=1.0
Isso quer dizer mais ou menos o seguinte: processe cada linha da imagem iniciando na posição 0.0
com um comprimento total de 1.0 linha. Ou seja, processe a linha toda.
Veja a opção N12-Tarde: Start 1=0.0 e Length 1=0.5
Significa que o processamento começa na posição 0.0 mas somente 0.5 (metade) da linha será
processada. Isso faz com que o programa processe somente a banda visível.
Para processar a imagem em infravermelho, bastaria iniciar na segunda metade da linha (start
1=0.5) com comprimento de meia linha (Length 1=0.5)
A caixa DualCh somente deve ser habilitada caso seu rádio seja de primeira qualidade, especial
para satélites. Com esta caixa habilitada, o programa usa a variação dos 2 canais para criar
automaticamente uma imagem colorizada artificialmente. Veja a opção NOAA 4+4. Esta opção
utiliza 4 bits da imagem visível para controlar o brilho da imagem e mais 4 bits da imagem
infravermelho para “inventar” uma cor.
Essa opção só funciona quando os satélites transmitem a primeira banda no canal 1 (visível) e a
segunda banda no canal 2 (quase-infravermelho). Isso raramente ocorre.
O padrão de transmissão atual é banda 1 canal 2 (quase-infravermelho) e banda 2 canal 3
(infravermelho).
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Para saber em qual canal o satélite NOAA está transmitindo, acesse o seguinte endereço:
http://www.osdpd.noaa.gov/COB/poltbus.asc
Picture
Este painel permite que o ganho do circuito virtual possa ser controlado.
Na prática, a caixa Offset 1 junto da caixa Ampl 1 agem sobre o contraste da imagem. Experimente
mudar ligeiramente o valor de Ampl 1. Perceba que pequenos incrementos mudam bastante o
contraste da imagem. A caixa Offset estabelece a partir de que ponto isso acontece.
Vale bastante a pena jogar com estes valores. Podem deixar sua imagem péssima ou maravilhosa !
A caixa Brightness permite que as áreas escuras da imagem possam revelar mais detalhes. Esta
caixa age muito mais sobre as áreas escuras do que sobre as áreas claras.
Y Compr
Esta caixa permite controlar o tamanho total da imagem. Funciona da mesma forma que o painel
Source. O valor 1.0 significa uma linha inteira.
O segundo valor é o tamanho real da imagem em Pixels. Mantenha em 1040 pixels. Alguns
programas de rastreio, entre eles o conhecido wxtrack permite gerar o foot print da passagem do
satélite no diretório de trabalho. Geralmente esta imagem se chama result.jpg e possui 1040 pixels
de largura. Se você quiser sobrepor uma grade com a fronteira dos países ou dos estados sobre sua
imagem, não deixe de baixar o programa wxtrack. O endereço do site do wxtrack é
http://www.david-taylor.pwp.blueyonder.co.uk/software/wxtrack.htm
Além de gerar o footprint, o wxtrack é um excelente rastreador de satélites.
Logo abaixo temos uma caixa que informa ao programa de que lado da tela deve iniciar-se a
varredura, se de cima para baixo ou ao contrário.
Radiofotos e cartas meteorológicas devem começar de cima para baixo, ou seja N-S (Norte-Sul)
Para satélites vindos do norte, coloque em N-S. Para satélites vindos do Sul, coloque em S-N.
Salvando os parâmetros
Durante suas experiências você vai querer salvar os presets para posterior uso.
Para fazer isso basta clicar a opção File dentro do Painel de Parâmetros (Decoding Parameters).
Você já sabe: para acessar este painel basta teclar “d” minúsculo !
Outros comandos
Todos os outros comandos e menus do programa wxsat são para usuários bem mais avançados e sua
explicação seria bastante enfadonha, pois trata basicamente da parte eletrônica do programa.
Acreditamos que se você realmente avançar seus conhecimentos, você os experimentará e
progredirá em seu aprendizado.
Considerações Finais
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Se você seguir corretamente os passos acima e ler atentamente o Manual Completo, principalmente
o capítulo Recebendo Satélites Meteorológicos, acreditamos que não terá dificuldades em receber
as imagens dos satélites ou as cartas meteorológicas.
Pratique com o programa ! Não tenha medo de experimentar nos ajustes. Algumas vezes suas
imagens serão muito ruins, outras vezes serão esplêndidas.
Se tiver condições financeiras, adquira uma antena do tipo Quadrifilar Helix e um bom pré-
amplificador de baixo ruído. Isso vai melhor muito a intensidade dos sinais recebidos. Estes
equipamentos não são fáceis de serem comprados industrializados, já que não são fabricados em
série devido à baixa procura.
Caso queira se aprofundar nos parâmetros e funcionamento interno do programa wxsat, acesse as
páginas de ajuda na opção Help, do menu principal.
Se você gosta de eletrônica, vai encontrar ali muitas informações técnicas que o ajudarão a
compreender melhor este maravilhoso programa.
Bibliografia Recomendada
The Weather Satellite Handbook – Dr. Ralph E. Taggart – WB8DQT – The American Radio Relay
League Inc – ARRL – 1990
The Satellite Experimenter’s Handbook – Dr. Martins Davidoff – K2UBC – The American Radio
Relay League Inc – ARRL – 1990
The ARRL Handbook for Radio Amateurs – The American Radio Relay League Inc – ARRL –
1992
ICS-FAX II – Weather fac-símile, Navtex, RTTY and FEC System for IBM-PC Compatible
Computers – ICS Eletronics Ltd
Status dos satellites NOAA
http://www.oso.noaa.gov/poesstatus/
31
Cabo para ligação entre a placa SoundBlaster e a saída do rádio
Este tutorial deve ser utilizado em conjunto com o Manual Completo de Satélite e Radiofotos de propriedade de Rogério
de Souza Leite e Starsat Imagens Espaciais.
É proibida a cópia ou reprodução total ou parcial desta obra.
Todos os direitos reservados para Rogério de Souza Leite
As marcas wxtrack, wxsat, jvfax, svfax e wxtrack são de propriedade de seus autores.
Última Atualização: dezembro de 2014