DIY卫星地面站将接收NOAA图像

Sashae With Sophed|2020年06月26日17：12 26 JUN 17：12...|#24043。

由于他们在这份研究报告中的工作，萨沙被Ektopyrotic授予了基本的谷仓星(Basic Barnstar)。

萨沙因在这份研究笔记中的工作被todgobblins授予经验主义谷仓奖。

本指南是Beta版，目前正在测试中！由于新冠肺炎疫情导致的供应链问题，测试时间可能比计划的更长，一些硬件组件可能暂时不可用。如果您使用该指南，请发送@sashae和@诡辩的反馈：哪些有效，哪些缺失或本可以更清楚？

在Windows或MacOS上使用软件定义的无线电接收NOAA卫星图像的指南。

我们在这里只记录了几种从活跃的国家海洋和大气管理局(NOAA)卫星接收自动图像传输(APT)的方法。可以进行其他软件和硬件设置！重要的是，该指南仅限于Windows和MacOS。如果您想为Linux或其他操作系统提供说明，请与我们联系。

能够接收圆极化传输的天线：旋转门(GB 38)我们都使用英国AMSAT的旋转门天线。AMSAT UK旋转栅门天线配有您接收卫星所需的适配器和电缆，但没有加密狗-您需要单独购买一个。

一根或两根电缆。我们推荐两种方案：用于连接天线和加密狗的射频电缆(GB 5-10)。射频电缆应具有50欧姆阻抗。两米是个不错的长度。电缆需要一个凸形SMA插头才能插入转换器。

一根USB A插头到USB A插座的延长电缆(GB 5-10)和一根用于将转换器连接到天线的短电缆或适配器。理想情况下，USB电缆长度不应超过3米，以避免干扰。此设置基于RTL-SDR加密狗套件(GB 35)，该套件配有加密狗、适配器、延长电缆以及便携式偶极天线。

*并非所有加密狗都兼容SDR#和CUBICSDR。在购买之前，请检查加密狗是否与您打算使用的软件兼容！

适用于Windows和Mac OS的卫星解码软件我们使用的是WXtoImg的测试版(免费)。

MacOS 10.15 Catalina兼容性问题如果您运行的是MacOS 10.15 Catalina，您将无法下载、安装和使用WXtoImg。这是因为10.15 Catalina不再支持32位应用程序。如果你处在这个位置，你有几个选择：通过BootCamp将你的Mac分区为运行Windows10。然后在Windows分区上安装SDR软件、虚拟音频电缆和WXtoImg。当您想要使用前述软件来解码NOAA APT传输时，您将需要输入分区。

使用在Max OS Catalina上运行的替代卫星解码软件，如由Martin Bernardi开发的开源程序NOAA APT 1.2.0。NOAA APT 1.2.0比WXtoImg有更少的功能，例如，它没有假彩色图像和实时解码。NOAA APT 1.2.0不是像WXtoImg那样将音频直接从SDR软件传输到卫星解码软件，而是需要使用您的SDR软件录制卫星传输，然后上传WAV文件。该软件可以生成相当大、高对比度和详细的图像。请参阅活动帖子：如何在Mac上编译NOAA APT 1.2.0。

使用基于浏览器的APT解码器，比如Mac上的APT 3000。像NOAA APT 1.2.0一样，您需要上传预先录制的wav文件。然后，浏览器生成卫星图像。APT 3000产生的图像质量低于NOAA APT 1.2.0和WXtoImg，但它是一个简单的替代方案，不需要太多的努力和时间。

使用Parallels等虚拟机在Mac上运行Windows 10。这是一项付费服务，使您可以在Mac上运行Windows，而无需对硬盘进行分区。在发布台式机许可证时，费用为GB 69.99\。

一旦你组装好了硬件，需要一天到半天的时间，要有一点耐心，最好是找一个伙伴来做一些事情，比如在你调软件的时候拿着你的天线。

NOAA卫星是如何收集数据的？NOAA卫星传输的图像是由卫星的主要扫描仪器--高级甚高分辨率辐射计(AVHRR)产生的。该仪器被设计用来探测来自地球表面的五个通道的辐射能量，范围从可见光光谱到近红外和红外或热光谱。当卫星经过地球某一特定区域时，AVHRR传感器近乎实时地收集和传输数据。可以把这颗卫星看作是逐行扫描地球表面。在生成的图像中，每个像素大约为4×4千米。

它们如何传输数据？NOAA卫星内置了无线电天线，可以在137兆赫范围内的频率上传输AVHRR仪器收集的数据。为了尽量减少卫星之间的干扰，每颗NOAA卫星在137兆赫范围内使用不同的频率进行传输。

美国国家海洋和大气局的卫星是如何运行的？美国国家海洋和大气局卫星同步围绕太阳绕地球运行。太阳同步轨道是一种近乎极地的轨道，卫星每天在同一时间经过地球表面的某一给定点。美国国家海洋和大气局的卫星沿着低地球轨道(LEO)运行。LEO是以地球为中心的轨道，高度在2000公里以下。每颗卫星大约每100分钟绕地球一圈。

天线是用来做什么的？你的天线是个传感器。它捕捉电磁波并将其转换成电流，即电信号。所有天线都调谐到特定的频率范围，这意味着它们接收或发送这些频率的效果最好。大多数天线都是定向的。

射频电缆的用途是什么？射频电缆是一种绝缘的射频电缆。它包括由屏蔽导体包围的中心导体。电缆将电信号从一个点传输到另一个点(即从天线到加密狗)，而不会产生干扰。

加密狗是做什么的？加密狗接收来自同轴电缆的电信号，对其进行滤波，然后将其从模拟I/Q转换为数字I/Q，以便您的计算机可以读取。

你为什么需要软件？您需要软件来处理通过加密狗发送到计算机的数字信号。软件使这些信号看得见、听得见；其他软件将卫星发射的信号解码成可视图像。

需要哪些不同种类的软件？要解码来自卫星的传输，您需要三种软件：

软件定义无线电或SDR软件，用于解调天线捕获的无线电波并调谐到特定频率，就像传统无线电一样。SDR软件输出音频。

卫星解码软件(例如WXtoImg)，将SDR软件生成的音频解码成图像。

连接SDR软件和卫星解码软件的虚拟音频线软件…。

我如何练习使用SDR软件？练习使用SDR技术的最佳方式是将您的设备(天线、计算机、加密狗和电缆)带到附近的开放空间，插入所有设备，启动您的SDR软件，并享受探索无线电频谱的乐趣。您可以尝试更改模式(调制)、在业余无线电频段间滚动以及切换频率等操作。有关SDR软件的启动指南，请参阅下面的内容。

您如何将SDR软件连接到卫星解码软件？无论您使用哪种类型的计算机，也不管您喜欢哪种类型的SDR软件，您都需要将SDR软件的音频输出发送到卫星解码软件(例如WXtoImg)。您可以使用一系列免费软件充当SDR软件和卫星解码软件之间的虚拟电缆。@sophed使用SoundFloor(Mac版)，而@sashae更喜欢VB Cable(Windows10版)。

1.将天线连接到射频电缆。(如果您需要组装天线，请先进行此操作)。

2.将同轴电缆拧入加密狗的非USB侧(注意不要过度拧紧电缆接头，因为它们很容易损坏。不过是手指紧绷)。

这是您将用于解码气象卫星图像的基本设置。要使此设置正常运行，您需要按照以下步骤安装和运行该软件。这是一个好主意，拔掉您的加密狗，然后再继续。

1.下载并安装虚拟音频线。我们使用SoundFlower for Mac(@sophed)和VB Cable for Windows(@sashae)。

1.下载安装SDR#。由于SDR#涉及需要更换驱动程序的批安装程序，请参阅本SDR#快速入门指南。

4.设置音频采样率。在左面板中，向下滚动以查看音频设置。选择采样>；192,000样本/秒。采样率取决于您电脑的声卡，因此可能是192,000个采样/秒不可用，在这种情况下，请尝试选择较低的采样率，如48,000个采样/秒。

5.调整音频输入和输出设置。确保音频输入是您计算机的声卡。对于@sashae，这意味着从输入列表中选择Mme Microsoft声卡。确保音频输出是您的虚拟音频电缆。

8.调谐到一个频率：在频率显示框中，点击每个数字的上半部分可以增加频率，点击下半部分可以减少频率。您还可以使用瀑布显示单击、拖动和滚动频率。

9.更改模式：点击左侧面板上标有AM、NFM、WFM、USB、LSB、CW的气泡，即可更改软件解调数据的模式。要接收来自NOAA卫星的信号，请选择无线调频或宽调频。

10.调整带宽：在左侧面板中，找到带宽窗口；使用您的数字键或向上/向下小箭头来增加或减少带宽。要接收卫星传输，请选择36,000-45,000 kHz之间的带宽。

提示：您也可以使用鼠标：在瀑布显示中，单击频率范围的边缘，然后向左或向右拖动以手动增加或减少带宽。

提示：SDR#中的其他设置可以保持默认模式；例如，SDR#中的过滤器可以保持Blackman-Harris 4。

提示：您将被定向到GitHub上的最新版本的Cubi SDR。如果您看不到名称中含有Mac&34；的文件，请查找"；Darwin&34；。为什么？MacOS软件运行的是一款名为达尔文的开源软件。

3.在对话框窗口中，从Devices(设备)列表中选择您的加密狗，然后单击Start(启动)。例如，对于RTL-SDR加密狗，请选择通用RTL2832U OEM：：00000001"；。

提示：如果您还不知道，请找出您的加密狗的采样率。选择加密狗后，其采样率将显示在对话窗口右侧的表格中。把它记下来。

4.单击采样率，然后为您的加密狗选择正确的采样率。RTL-SDR加密狗的采样率为1.92 MHz。

提示：Cubi SDR在窗口底部栏中提供了有用的**悬停提示**以及有关命令和快捷键的信息。默认情况下，悬停提示处于打开状态，是了解软件的好方法。如果要将其关闭，请单击“设置”并取消选择“显示悬停提示”。花点时间探索一下吧！

6.调到一个频率。有三种简单的方法可以调到Cubi SDR中的频率。

在“中心频率”标签下，单击数字的上半部分和下半部分。

开始键入数字。将出现一个弹出窗口。完成所需频率的键入，然后在键盘上按Return键。请记住，默认的截止频率为兆赫，始终写为MHz。兆赫是等于一百万赫兹的频率单位。

7.要更改调制类型或模式，请在左上角选择AM、FMS、NBFM、AM、LSB、USB、DSB、I/Q。NOAA卫星传输为FM，这是调频的缩写。

8.调整带宽。在标签带宽下，单击数字的上半部分和下半部分。

9.调整音频输出音量。在左上角，单击并拖动垂直绿色条。

10.选择音频输出：单击左上角的音频输出下拉菜单，然后选择您先前设置的虚拟音频设备。在@sophed的案例中，这是SoundFlowers(2ch)&34；。

Cubi SDR在退出时可能会冻结。发生这种情况时，右键单击Cubi SDR图标并强制退出。

当您第一次启动WXtoImg时，系统将执行一系列步骤来为您的计算机量身定制该软件。通过这些步骤。然后按照下面的说明操作。

2.分配地面站位置。选择选项>；地面站位置(您可以搜索城市或手动输入您的纬度和经度)

3.更新开启器。选择文件>；更新Keplers(最好在每次卫星解码会话之前更新Keplers以保持准确性)(计算机必须连接到Internet才能正常工作)。

在出现的对话框中，选择您选择的虚拟音频电缆。选择声卡>；[您的虚拟音频电缆]。

输入接收卫星信号的仰角设置；提示：开始时设置良好：最大仰角在9度以上；仅当卫星在8度以上时才记录。

从天线类型列表中选择要使用的天线类型。有关@sashae使用的录制设置，请参见下图：

6.检查卫星通行证列表：选择文件&>卫星通行证列表。这将生成一个窗口，其中包含NOAA卫星将经过您的地面站位置的即将到来的时间)。

1.使用首选的SDR软件调谐到调频广播电台(约100 Mhz)。

提示：由于您使用虚拟音频电缆将来自SDR软件的音频传输到WXtoImg，您应该无法通过计算机扬声器听到电台的声音。如果您可以听到电台的声音，请调整您的音频输出。

3.WXtoImg窗口中是否开始加载充满小点或斑点的线条？如果是这样的话，WXtoImg可以听到您的无线电软件，并且音频连接正常。

4.右下角的音量是绿色的吗？如果它是绿色的，这意味着信号在适合解码的范围内。如果不是绿色(例如，如果是红色或黄色)，请调整SDR软件上的音量，直到WXtoImg音量变为绿色。

好的通行证是超过10分钟的通行证。在卫星通行证列表中，持续时间以分钟为单位。在WXtoImg生成的卫星通行证列表中，找到下一个11分钟以上的通行证。

卫星的运行方向是什么？在卫星通行证列表中，注意卫星是北向还是南向。还要注意卫星是在你的东边还是西边，以及最大海拔高度是多少。例如：NOAA 15在49W-(最大海拔)处的南下通道意味着卫星正在向南飞行，在其最大海拔(穿过通道的中间)，它将在90度(90度直接在头顶上方)中向西49度。这意味着，如果您使用的是Turnstile天线，则在通过过程的中途，您应该将天线对角向上对准西面，角度为49度。如果您使用的是V形偶极天线，如RTL-SDR v3中的V形偶极天线套件，则应使天线与地面平行，并保持南北方向(两个天线相距120度，均面向南)。

卫星发射的频率是多少？请务必记下您选择的卫星通行证的频率(请参阅卫星通行证列表中最右边的一列，其中频率以Mhz为单位列出)。

在你们当地的什么地方能最好地接收到这个信号？传输最好从地平线良好的开阔区域接收。这可以是公园、停车场、屋顶、小山、海滩或阳台(只要阳台可以清楚地看到卫星的路径)。

您是否使用36,000-45,000 kHz带宽，并使用FM(立方SDR)或宽带FM(SDR#)进行解调。

您的SDR软件是否正在向WXtoImg发送音频(请参阅上面的步骤以测试它们是否可以相互听到)？

在SDR#中，瀑布显示可能会冻结或卡顿。如果发生这种情况，只需关闭程序并重新打开它，保持您的加密狗处于连接状态。

1.距离通行证开始还有几分钟。在WXtoImg选择文件&>记录&>自动记录；当卫星经过您在记录选项对话框中指定的高程时，您应该开始接收信号。

2.卫星信号看起来像一系列微弱的点和虚线，将开始出现在您的SDR软件的瀑布显示屏上；

3.当您看到卫星信号时，调整频率(如果需要)，使SDR/无线电软件以信号为中心。这可能意味着增加1或2 mhz的频率。

4.调整多普勒频移。发射频率从略高于卫星指定频率漂移到略低于指定频率。在通过过程中，通过使用箭头或在瀑布显示中拖动来调整此多普勒频移，以使无线电软件以卫星信号为中心。

5.如果你使用的是Turnstile天线，记住当卫星在头顶绕轨道运行时要跟踪它。你可以让信号的看得见的力量指引你。如果你使用的是另一种天线，比如V形偶极子，你需要注意方向：保持天线与地面平行，南北方向(两只耳朵相距120度，都是朝南的)。

如果您将天线指向正确的方向与错误的方向，您将在瀑布显示屏上看到信号强度的显著差异。

6.定期检查WXtoImg，确认音量为绿色，PASS正在解码。

7.遍历结束后，WXtoImg将开始自动处理原始数据。你会看到软件正在工作，因为它结合了来自不同传感器的信息，产生了一系列黑白和彩色图像。完成后，窗口左下角将显示“处理完毕”。(#39；Done'；Processing'；Done'；Processing)

9.您刚刚收到的图像将存储在原始图像选项卡中。您可以双击刀路的原始图像，然后使用增强菜单查看传感器数据的不同组合。

10.此通行证特有的原始图像和音频文件也将保存在您的计算机上的WXtoImg'；S&39；Raw&39；和'；Audio&39；文件夹中。

我的卫星解码软件在测试过程中加载了一张黑色图像，这意味着您的SDR/无线电软件与WXtoImg之间的连接有问题。您需要仔细检查所有连接和虚拟音频电缆。仔细检查SDR软件上的音频输出和WXtoImg中的声卡(音频输入)。

音量处于红色，在测试期间接近0。这意味着进入WXtoImg的信号太安静，WXtoImg无法处理它。调高SDR软件的音量。如果这不起作用，则可能是将SDR软件连接到WXtoImg的音频输入和输出有问题。

@Sophed和@Sashae在试图学习如何解码气象卫星图像的过程中发现了许多其他有用的指南。他们发现，阅读不同的指南通常会澄清不同的问题，因为作者在这个过程中强调了不同的细节。这些指南包括：**。

如果您有其他问题、问题或顾虑，请在#露天项目页面上提问，或与@sophed和@sashae联系。

太棒了。关于如何入门的非常清晰、详细的解释。几年前我建造了。

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