Ricezione satelliti METEOR (METEOR-M N2-3, METEOR-M N2-4)

Disponibile anche in: Inglese

Introduzione

La serie di satelliti Meteor-M consente di ricevere immagini di ottima qualità e risoluzione con il minimo sforzo.

Tuttavia, le guide disponibili su Internet sono obsolete da diversi anni e tutte consigliano configurazioni software molto complesse, spesso utilizzando software vecchi o addirittura abbandonati, il che fa sembrare questa semplice operazione molto più complicata di quanto non sia in realtà. Credetemi, non è affatto difficile!

Molti pensano erroneamente che LRPT sia molto più difficile da decodificare dell'APT. Tuttavia, il segnale digitale ha la correzione degli errori integrata, il che significa che si otterrà sempre la migliore qualità d'immagine se il segnale è più alto del minimo: non ci saranno bande, dissolvenze o effetti "neve" come nei sistemi analogici.

Ho scritto questa guida nella speranza di evitare tutti i problemi che ho dovuto affrontare a causa di una documentazione obsoleta!

I satelliti

I satelliti Meteor sono una serie di satelliti eliosincroni e in orbita polare che orbitano attorno alla Terra a circa 800 km di altitudine. La loro orbita è scelta in modo che passino sopra la stessa posizione terrestre all'incirca alla stessa ora solare ogni giorno, due volte al giorno.

Due satelliti sono attualmente operativi in ​​modalità LRPT: Meteor-M N°2-3 e N°2-4.

Il Meteor-M N2 è stato dismesso nel gennaio 2023 a seguito di un guasto al suo sistema di stabilizzazione (magnetorquer), mentre il Meteor-M N°2-2 è ora in standby (no trasmissioni)

Descrizione del segnale

Le immagini dei satelliti METEOR-M vengono trasmesse utilizzando LRPT (Low Rate Picture Transmission), uno schema digitale che utilizza la modulazione PSK (più precisamente, QPSK per METEOR-M N2 e OQPSK per i satelliti successivi). La velocità di trasmissione dati è di 72 kbit/s, sufficiente per tre canali di immagini compresse in formato JPEG.

Hardware

SDR

Qualsiasi SDR (Software Defined Radio) andrà bene, purché di buona qualità. Io uso una Nooelec SMArtee, che costa circa 30 euro. Utilizza un chip RTL2832u e un sintonizzatore R860.

Uno degli SDR più economici e di migliore qualità è l'RTL-SDR V3 o V4, disponibile su Amazon e eBay. Questi link non sono sponsorizzati e sono solo per vostra comodità.

Attenzione ai dongle contraffatti: acquistate sempre solo su negozi ufficiali.

ATTENZIONE: Se si desidera utilizzare un LNA filtrato, come descritto nella sezione successiva, è necessario pnsare a come alimentare l'LNA, ovvero:

• Tramite un cavo USB
• Tramite il bias tee (alimentazione fornita dall'SDR sullo stesso cavo dell'antenna)

Se si desidera alimentare tramite il bias tee, l'SDR deve supportare la funzione bias tee. La RTL-SDR V4, V3 e la Nooelec SMArtee dispongono di un bias tee, ma la Nooelec SMArt non lo ha (notare la "ee" mancante alla fine del nome).

Antenna

Discussione generale

I satelliti Meteor trasmettono sulla banda VHF, il che significa che possono essere ricevuti con pochissime difficoltà quasi ovunque.

Il parametro più importante non è l'antenna, né l'SDR. È l'orizzonte! Inutile dire che il punto migliore per ricevere LRPT è la cima di una montagna, seguito da qualsiasi luogo sufficientemente pianeggiante e scarsamente popolato, come campi di coltivazioni, foreste, spiagge.

Essere lontani dai centri abitati aiuta molto, anche perché gli alimentatori switching, le luci a LED e le comunicazioni via powerline producono interferenze fastidiose che ostacoleranno notevolmente la ricezione del LRPT, soprattutto per un principiante.

Una volta presa dimestichezza con le procedure e ottenuto alcune immagini da quelle posizioni ideali, potrete provare da qualsiasi luogo con una vista sufficientemente libera del cielo, come un parco cittadino o un tetto.

Ho ricevuto immagini eccellenti dai luoghi più disparati, tra cui stazioni ferroviarie, fermate dell'autobus, scuole, spiagge, parcheggi, castelli, monumenti e persino in kayak! Il segnale LRPT è piuttosto forte e può essere ricevuto facilmente anche con l'attrezzatura più rudimentale praticamente in qualsiasi luogo, il che lo rende ideale per ricezioni "al volo", ad esempio mentre si aspetta il treno o l'autobus e capita che un Meteor stia passando in quel momento.

Occorre evitare solo di posizionarsi vicino (~1 km | ¼ mi) a un trasmettitore FM, altrimenti la SDR saturerà e non si riuscirà a ricevere nulla.

Nota importante sul Meteor-M N°2-3

Normalmente le scelte preferite per i satelliti meteorologici a 137 MHz sono i V dipole (semplice, ma funziona meglio se tenuto in mano) e QFH (difficile da costruire, ma va bene per un utilizzo permanente).

Tuttavia, probabilmente a causa di un periodo di stoccaggio molto lungo causato, tra le altre cose, dalla pandemia di COVID-19, il Meteor-M N°2-3 ha subito un problema di dispiegamento dell'antenna.

L'antenna LRPT non si è dispiegata correttamente e si trova in posizione inclinata, quindi il lobo di radiazione non è uniforme e questo causa un notevole fading e l'alternarsi di segnali deboli e molto forti.

Pertanto, un'antenna QFH, essendo omnidirezionale, non risulta essere una buona scelta, anche se funzionerà perfettamente con gli altri Meteor.

Un V dipole, d'altro canto, non è perfettamente omnidirezionale. Pertanto, tenendolo in mano e regolandone l'orientamento e l'altezza rispetto al suolo mentre il satellite si muove, è possibile compensare (entro certi limiti) il disallineamento dell'antenna trasmittente.

Altre antenne direzionali come una Yagi-Uda funzioneranno ancora meglio, ma risultano molto più ingombranti, poco maneggevoli e difficili da costruire, quindi le sconsiglio a un principiante.

Dimensioni del V dipole e consigli per la costruzione

Queste sono le dimensioni del V dipole. Ho utilizzato barre di alluminio da 3 mm, tagliate e piegate con una pinza. Quindi, ho utilizzato un morsetto "mammut" per fissarle assieme e collegarle al cavo coassiale.

LNA

Un LNA (Low Noise Amplifier, amplificatore a basso rumore) filtrato (o anche solo un filtro abbinato a un LNA a banda larga) è di grande aiuto per la ricezione LRPT.

Sebbene le ricezioni LRPT possano (e dovrebbero, se non l'avete mai fatto prima!) essere tentate anche con l'SDR attaccata direttamente all'antenna, di solito non saranno ottimali, a meno che non vengano eseguite in un ambiente privo di interferenze come un parco naturale, una montagna o un campo. Tentare una ricezione senza LNA in aree abitate, come una città o un villaggio, di solito dà risultati deludenti.

Fortunatamente, i cinesi hanno prodotto queste schedine che combinano filtro e LNA: hanno un prezzo ragionevole e possono essere trovate su Aliexpress. Poiché le inserzioni cambiano piuttosto rapidamente, il link può rompersi. Se il link non funziona, prova a cercare SAW Amplifier 137 MHz e probabilmente si troverà l'inserzione corretta. L'aspetto degli LNA è dettagliato di seguito. Attenzione: solo gli LNA con filtro marcato 1581 sono adatti (SAW a 137 MHz), gli altri sono per ADS-B e altre frequenze!

Questi LNA dovranno essere alimentati: è possibile utilizzare sia la porta Micro USB che il bias tee (alimentazione fornita dall'SDR). Di solito, un LED blu si accende per confermare che l'LNA è alimentato.

Se si dispone già di una scheda LNA a banda larga, come SPF5189z, PGA103 ecc., è possibile acquistare solo il filtro SAW e aggiungere l'LNA prima del filtro.

Sconsiglio di acquistare il Nooelec SAWbird+ NOAA, poiché presenta diversi difetti di progettazione che lo rendono praticamente inutile, oltre ad essere più costoso.

Software

La maggior parte delle guide su Internet consiglia di utilizzare SDR# e un sacco di software obsoleti e solo per Windows. Tuttavia, tutto ciò può essere sostituito da SatDump realizzato da Aang23 e molti altri, che tra le altre cose è multipiattaforma e risulta più semplice da utilizzare.

Configurazione di SatDump

1. Aprire SatDump e andare alla scheda Recorder.
2. Selezionare la SDR e regolare il guadagno.

   • Se non si possiede alcun LNA, il guadagno dell'RTL-SDR dovrà essere impostato quasi al massimo.

• Se si possiede un LNA, ad esempio i SAW Aliexpress, un guadagno di 25 sull'RTL-SDR sarà sufficiente.

3. Assicurarsi di aver abilitato il bias tee se si sta utilizzando un LNA che riceve alimentazione dall'SDR, come gli LNA Aliexpress SAW visti in precedenza.
4. Selezionare la sample rate (frequenza di campionamento). Di solito 1,024 Msps è sufficiente sulle RTL-SDR.
5. Cliccare su Start.
6. Aprire il pannello Processing e cerca LRPT. Selezionare METEOR M2-x LRPT 72k e spuntare la casella DC Block.
7. Selezionare Primary per 137,9 MHz e Backup per 137,1 MHz.
8. Selo si desidera, si può aprire il pannello Tracking e cercare METEOR-M2 3 (o METEOR-M2 4): così facendo si ottengono altre informazioni sul satellite, come ad esempio quando sorgerà (chiamato AOS) e tramonterà (chiamato LOS), oltre alla sua posizione nel cielo.

Per la modalità di test sui Meteor appena lanciati, potrebbe essere necessario selezionare METEOR-M2-x LRPT 80k se il segnale non si sincronizza.

Previsione del passaggio

Consiglio di utilizzare Look4sat su telefoni Android per prevedere quando il satellite passerà sopra la propria posizione. In alternativa, Orbitron e GPredict sono ottimi se si preferisce avere il software installato sul PC (o non si ha un telefono Android).

Non sono a conoscenza di un'applicazione per la previsione del passaggio su iOS, la più simile è PulseSat, ma con molti inconvenienti, in particolare l'estrema lentezza nell'avvio. In alternativa, è possibile utilizzare il sito web N2YO dal browser.

Ricezione dell'immagine

Quando il satellite sorge, il segnale (una specie di panettone o dosso) apparirà sulllo spettrogramma. Premendo Start il demodulatore inizierà a funzionare.

Se non si vede il "dosso", controllare di aver impostato il guadagno dell'SDR! Inoltre, se si usa un LNA di Aliexpress, il Bias Tee deve essere abilitato.

Se utilizzate un V dipole tenuto in mano, si può provare a muoverlo monitorando il livello del segnale con il SNR Meter, cercando di ottenere il miglior segnale possibile. Se Viterbi è LOCKED e i numeri dopo RS (si tratta dei blocchi di correzione degli errori Reed-Solomon) sono gialli o verdi, tutto funziona correttamente e l'immagine che si sta ricevendo è perfetta!

Se Viterbi si sblocca (UNLOCKED), significa che l'SNR è troppo basso. Se avviene in mezzo alla ricezione, non è un grosso problema: non si rovinerà l'intera immagine. ma ci sarà solo una linea nera quando il segnale non era abbastanza forte.

Quando il satellite tramonta, prima cliccare su Stop nella scheda Elaborazione, poi cliccare su Stop nella scheda Device. Non chiudere SatDump, poiché inizierà a elaborare i dati in background!

Se si ha chiuso SatDump accidentalmente, ecco come risolvere il problema:

1. Andare alla scheda Offline processing.
2. Cercare METEOR-M2-x LRPT 72k e selezionarlo.
3. Nel campo Input file, selezionare il file .cadu che trovi nella cartella live_output di SatDump. Se non si conosce la posizione di quella cartella, la si può ricavare nella scheda Settings (e modificarla se necessario).
4. In Output directory, selezionare una directory vuota in cui salvare i file di output.
5. In Input level, selezionare cadu. Lasciare tutto il resto invariato.
6. Premere Avvia.

Per la modalità di test su METEOR-M N°2-4, potrebbe essere necessario selezionare METEOR-M2-x LRPT 80k se il segnale non si sincronizza.

Decodifica ed elaborazione dei dati

È possibile recuperare le immagini sia nella cartella live_output (se non si conosce la posizione di quella cartella, la si può ricavare nella scheda Settings), sia nella scheda Viewer.

Tramite il Viewer, è possibile produrre immagini composite in base alle proprie preferenze e combinarle con elementi aggiuntivi come città, linee costiere, confini, griglie di latitudine e longitudine e molto altro.

Metodo avanzato che utilizza SDR++ e SatDump insieme

Questo metodo non è più utile come in passato, poiché i satelliti APT non trasmettono più. È menzionato per ragioni storiche.

Questo metodo fa uso del demodulatore di SDR++ per demodulare il segnale, e di SatDump per decodificarlo ed elaborarlo.

Il metodo è più complicato, ma permette di ricevere sia il METEOR che un altro satellite APT (a volte, i satelliti NOAA POES si sovrappongono con il METEOR).

1. Aprire SDR++ e configurare la propria SDR correttamente.
2. Nel Module Manager attivare e dare un nome al modulo Meteor Demodulator, che comparirà tra i moduli nella parte sinistra dello schermo.
3. Spuntare la casella nel modulo Meteor Demodulator per attivarlo, comparirà un'altro VFO nello spettrogramma.
4. Fare clic e spostare il nuovo VFO sulla frequenza del Meteor, di solito 137.9 MHz.
5. Fare clic sul vecchio VFO e spostarlo sulla frequenza del satellite NOAA.
6. Spuntare la casella OQPSK.

• Quando si vede il segnale del METEOR, premere sul pulsante Record (sotto la casella OQPSK)
• Quando si vede il segnale del NOAA, premere su Record nel solito posto come spiegato nella guida sulla ricezione dei satelliti NOAA POES.
• Fermare la registrazione utilizzando il pulsante relativo al satellite quando questo tramonta.

Decodifica con SatDump

1. Andare nella scheda Offline processing.
2. Cercare METEOR-M2-x LRPT 72k e selezionarlo.
3. Nel campo Input file selezionare il file .s che si trova nella cartella di registrazione di SDR++ (la stessa delle registrazioni APT).
4. Nel campo Output directory selezionare una cartella vuota dove memorizzare l'immagine
5. Nel campo Input level, selezionare soft. Non toccare le altre impostazioni.
6. Premere Start.

Quando SatDump finisce la decodifica, si potrà elaborare l'immagine come nel metodo precedente.

Errori frequenti

• Se non si vede il segnale:

• Controllare che i cavi siano collegati saldamente

• Controllare di aver regolato il guadagno.

• Controllare di aver abilitato il bias tee o che l'LNA sia alimentato esternamente (LED acceso).

• Controllare che l'SDR funzioni. Di solito, muovendo l'antenna si dovrebbe notare qualche differenza nello spettrogramma e nel waterfall. Se non cambia nulla, ricontrollare l'alimentazione e le connessioni dell'LNA.

• Controllare la continuità con un multimetro, per assicurarsi che l'anima del cavo coassiale non sia rotta (può rompersi se il cavo è stato piegato).

• Se si vede a malapena il segnale e lo spettrogramma è pieno di aghi, ondine o altri disturbi, come nell'esempio seguente, ci sono interferenze. Occorre spostarsi in ​​un luogo più tranquillo, come un bosco, dei campi o altre aree scarsamente popolate, oppure acquistare un LNA filtrato con filtro SAW.

• MAI tentare di correggere il Doppler utilizzando la funzione transponder di Orbitron o Gpredict. Il demodulatore (O)QPSK utilizza un ciclo di Costas per compensare le differenze di frequenza. Risintonizzare il demodulatore farà sì che il Costas si sblocchi momentaneamente, causando una perdita di dati.

• MAI utilizzare le funzioni RTL AGC o Tuner AGC. Questi AGC sono progettati per segnali molto ampi come DVB-T. Il controllo del guadagno non "vedrà" il segnale LRPT poiché è troppo stretto e applicherà un guadagno molto più elevato del normale.

• NON usare MAI la frequenza di campionamento 250 ksps su RTL-SDR, poiché questa modalità presenta dei bug che causerebbero una ricezione gravemente degradata.

Automatizzazione della ricezione

Se si desidera costruire una stazione automatica di ricezione, leggere questa guida (in inglese).

Buon divertimento con LRPT!

Versione: v1.1.0