極軌道気象衛星NOAA
高解像画像受信システム
TimeStep社が、この安価なシステムの販売を終了しました
過去の取り組みですが、自作派の方などのお役に立てばと、このページを残します
実際に使用した様子からご紹介します(実際の受信データは、60〜90Mバイトの容量があります)
NOAA18 0335 17-04-2008(2008/04/17 12:40)  右写真の新パラボラアンテナで受信しました
システムの英国からの輸入に際し、コストアップの原因はこのアンテナにあります
そう、輸送コストでして、国内で調達すれば確実に価格を下げることが出来ます
ということで、国内調達したアンテナに取り替えて受信をスタートさせた次第(近況)です
 
NOAA17 0148 25−05−2006  CH−1
少しガンマ補正(+)をしてみました
今朝は全国快晴ですね(五月晴れ!!)
 気象衛星と言えば、日本では一般に「ひまわり」が有名ですが、ここでは高解像画像が得られる米国 海洋大気庁(NOAA)が運営している極軌道衛星(※)NOAAの受信システムをご紹介しています
 センサーの概要
   NOAA15の例  
         水平分解能  約1.1Km(1.1Km四方が1ドットで表現されます)
チャンネル 波長 主な利用目的
1CH 0.58 〜 0.68μm 日中の雲と地表
2CH 0.75 〜 1.00μm 陸面のと水面の境界
3CH(A) 1.58 〜 1.64μm 雪面と雲面の検出
3CH(B) 3.55 〜 3.93μm 夜間の雲と海表面温度
4CH 10.30 〜 11.30μm 夜間の雲と海表面温度
5CH 11.50 〜 12.50μm 氷海表面温度
※軌道高度約850Kmで北極と南極の上空を通り、地球を約100分かけて一周ししている極軌道周回気象衛星です
 設置場所からの可視時間・・・すなわちデータが受信できるのは1回あたり10〜15分程度です

 こうしてシステム全体を見ていただくと、意外と簡単な構成です
 パラボラアンテナの直径は、約90Cmです
 受信装置から屋外(アンテナ)に向かっては、アンテナ制御用ケーブル(XY軸制御のため2本:当初から付属というか配線がつながっています!)と低損失同軸ケーブル(こちらも最初から付属/両端コネクタ付き)の3本のケーブル配線が出ます
 標準添付のケーブル長は、いずれも20mです
 アンテナの設置も、付属のポール・金具を使うと、右写真のような仕上がりになります(その奥に見えるのは重石!に準備したブロックです)
 PCとの接続は、USBx1(データ) 232cx1(回転モーター制御)の2本です
 ソフトウェアには、プロテクトキー(ドングル/パラレル)が付きます
 従いまして、PCには、USB・シリアル(USB変換可能でしょう)・パラレルの各ポートがひとつずつ必要となります
注:本受信システムに、PCは付属しません

 非常に安価にNOAA HRPTデータの利用を可能とするものでした(従来のイメージからですと、1/5以下の価格)
 設置・調整など、ある程度知識と経験をお持ちの方(アマチュア無線のアンテナ設置などの経験がある方など)なら、ご自身の手で設置稼働が可能なものでしょう
NOAA HRPT受信レポート
自動受信した NOAA14 0059−8−04−2006 (4月8日JST09:59)の映像です
最大仰角62°とまあ条件は良いものです
設置場所にもよりますが、当社の例では仰角5°くらいから受信が出来ます
この映像は、1CH(波長0.58〜0.68μm)での撮影(受信)映像です
先に受信したNOAA14の映像を拡大してみましょう
最大に拡大・・・地元岡山・香川中心に  右端に見える島は淡路島の一部です
解像度は、1ドットが1.1Kmです

受信例(自動受信した画面の一部)をいくつかご紹介します

NOAA14 0046 9−04−2006

NOAA17 0202 20−05−2006  CH−1
   
当社におけるNoaaHRPT受信の取り組み
 まずは英国TimeStep社のパッケージを組立、設置するところからスタートしました
 国産品とは違った「とまどい」もありますし、当然のことながらマニュアルなど全て英語です
 (あとで、データの構造などを含め、日本語マニュアルを作成しました!)
 今後プロパーで扱っていけるように、ノウハウの蓄積に努めます(2005/12/25)
 順次、レポートを追記していきます
 調整により、連続受信で、満足の得られる映像が得られるようになりました
  
本システムについて、設置から運用までの様子をレポートします
航空便で輸入したままの梱包をご覧に入れます

大きな四角の箱は、パラボラアンテナの面が入っています
φ90cmとのことですが、φ100cm位あります

縦の白い梱包は、1m長の支柱です
手前の黒っぽい箱の中が、ポールのスタンドになる金具が入っています(一番重たい!)

真ん中の列の右側に見える箱は、2軸制御のローテーターがケーブル20mx2本と一緒に入っています
真ん中の箱に、主要品・・・アンテナヘッド、ヘッドアンプ、受信機、PCインターフェイス(USB)、トラッカー(2軸制御)、そしてソフトウェアが入っています
こちらが純正の設置スタンドを組み立てた様子です

長さ1mの支柱の上に、回転装置、アンテナを取り付けて設置するためのものです

無風なら自立するかも知れません!!

今回は、屋上に設置
高さ1.8mのルーフタワーにこの支柱だけを使用して取り付けました
なんか間抜けして見えるは気のせいでしょうか!?
大阪万博(古いなぁ、1970年ですよ!)を思い出して??かな

屋上の、1.8m高のルーフタワーに設置した全景です

手前に見える斜めに張った線は、グラスファイバーロープによるルーフタワー固定用の支線
奥に1本見えるのは、電柱間に張ってあるステーです

以下、細かくご紹介いたしましょう
パラボラ(Dish)アンテナ
全て組み立てた状態のスナップです

先端に見える四角な小さな箱はヘッドアンプです

アンテナの組立は、部品も少なく、一見簡単そうですが、迷うことが多かった!!です
その理由は、やはり精度に問題がある・・・
いや、より組立キットらしい!?
日本人の感性とは、明らかに違いがあります
説明書にもう少し写真があるとわかりやすいかもしれませんし、いわゆる「コツ」という表記が必要に思います(日本語説明書には是非書くようにしようっと!)
実際にルーフタワーに取り付けた様子をサイドから

2軸制御回転装置自身の高さが結構ありますから、このような取り付け方法であっても、ルーフタワーの頂上から張っているステーは、邪魔になりませんね
 ベアリングは必要ないのですが、この取り付けをしようと思えば何か、そこを止める金具が必要で、あるものをそのまま使用しました

制御ケーブル2本と、信号ケーブル1本は、この時点では配線していません
アンテナ設置の状態を下から見上げた様子です

実寸が分からない?せいか、なんだかカッコ良いですね

ラジエータ(輻射器)の後ろに見える小さな箱がヘッドアンプです(ここから受信機まで付属の同軸ケーブルで接続します)

アンテナとヘッドアンプは、N−PPコネクタで直接接続してあります

高所作業に慣れていれば、一人でも組立・設置は可能です(無理は禁物!)

受信機以降、屋内側のご紹介をしましょうね
こちらが一式です
あとPCがあれば・・・です

PCへの接続は、USBx1、232cx1です

左から、2軸制御コントローラ(手動)
実際は、その右真ん中のトラッカーにより自動追尾が行われます
トラッカーの上は、PCインターフェイス
トラッカーの下が、レシーバーです
手前の白く見えるはソフトウェアが入っているCD−ROM・・・全体がコンパクトなことがおわかりいただけるでしょう
ACアダプタなど、細かく言えば他にも付属品があります
こちらが、メイン装置のアップです


上;HRPT用PCインターフェイス

中:トラッカー

下:レシーバー
リア側の様子です
必要なケーブルは規定長ですが全て付属しています
そういった意味では、半田ゴテなど電気屋さんの必須アイテムは必要ありません

ここで、必要な工具について
アンテナ組立に必要なのは、10mm、13mmの2種類のレンチがあればOKです
コネクタの締め付けなどにプライヤーがあれば確実でしょう
後は防水用、ケーブル止め用にビニルテープと、自己融着テープがあれば完璧!!
レシーバーのリアパネルのアップです

最近打ち上げられた、より解像度の高い映像を配信してくるCHRPTにも対応(接続)できるコネクターが見えます
例えば、中国で打ち上げたFY−1などがそのタイプです

CHRPT用PCインターフェイスを用意するだけで対応ができます(別売あり)

今回は、HRPT用PCインターフェイスのみ入手しました
屋内側をセットしました
PCへの接続は
   USB・・・データ
   232c・・・衛星追尾制御
要求されるマシンスペックは、なんとPentiumu100M以上、OSはWin95からXPまで
要は、古くから使用されている枯れたシステムということが分かりますね
ここでは、PU500M WinXPマシンを用意しました
ソフトの不正使用に対するプロテクト・・・パラレルポート用のハスプ(ドングル)が付属しています(最近のレガシーソケットのないマシンでは、どうするのかな?)
232cポートなど、外部IFを複数持ったPCが貴重になってきました!

調整中に受信したNOAA15の画像  東シナ海上空からでしょうか(2005-12-29 22:00 UTC

 調整というか設定作業は、
 ローテーター/2軸制御の追尾装置の校正からスタートです(2005/12/29)

 本当は、太陽追尾など試験をしてからでしょうが、たまたま今日はお天気が悪い!
 ぶっつけ本番で、自動受信プログラムを走らせてみることにしました
 元々設定されたファイルが用意されており、このファイルを選択することで自動受信モードが動き出します

 ふと見るとレシーバーのHRPTランプが点灯しているではありませんか
 慌てて、方向補正などこのランプの点灯を頼りに挑戦してみました(今回は、あまり意味がなかったように思います!)
 イメージ画面全体の20%位の画像受信ができました(日本海上空)
 高緯度のところで、受信品位はGoodです(これだけでは、低緯度時の受信感度は???ですね)
 マシンの設定時間と、自分の位置について、ほかの作業に追われて設定をアバウトのままでスタートしたですが、たとえ20%位の範囲とはいえ、なんといきなり受信ができてしまいました

 このように、たまたま?ですが、一部受信ができたのはNOAA12でした
 気をよくして、続いて付属ファイルのスケジュールにあるNOAA14、15と挑戦するも、こちらの受信はできません
 飛行ルート、時間のチェック(軌道計算のチェック)からしなくては・・・いや、なにか設定上の問題(ミス)かな!?
 次にNOAA12が現れる(飛んでくる)時間を待つのも「手」かな!?

 というように、お天気と空き時間も見ながら(ほかの作業をしながら! 不真面目ですね!!)、ボツボツと進めておりましたが、自動受信でほぼ満足な映像が得られるところまで来ました

 キーワードは軌道要素と正確な時間・・・どの世界も基本は変わりません!!

 自動追尾・・・・細かい動きをします
 ソフトウェアをクローズすると、アンテナを真上を向くまで動かしてから停止・・・・良くできています
 風に対して最小の受風面積になるように・・・です
 追尾中も、手を変え品を変え・・・ノーマルで動かしたり、リバースで動かしたりと最小の動作で追尾できるようにトラッカーのデータが作られています
 このあたりに、長年のノウハウの蓄積を感じます

 業務仕様では、この追尾制御部分(回転装置)の強化が行われています
 アンテナも一回り大きいφ100です(お値段は、PCなどセットで、某クラウンが買える金額!!)

 電気通信大学 菅平宇宙電波観測所さまでも設置をいただき、稼働がスタートしました(2006/03)
 こちらは、冬は雪深い地域で6衛星全てを常に追いかける使い方をなさっています(とてもハードなご使用です!)
 当社では2衛星の追尾しかしていませんが、この違いでしょうか・・・1年足らずでモーター制御リレーのひとつが接点不良を起こしてしまいました(当社の方は1年を経過しましたが、今のところ異常は見られません)
 自分で交換するというご連絡だったので、すぐに交換リレーを手配し、現地で交換いただき、無事復帰できました

ご参考に
NOAA受信システムについて、大きく分けると3種類ございます
ここでご紹介しておりますのは、その中間レベルのシステムです
●APT受信システム(130MHz帯を使用したもの) 分解能:4km
無指向性アンテナで受信可能(アンテナが簡易)
設置工事らしい工事は必要ありません
●HRPT受信システム(1.7GHz帯を使用)
   → このページでご紹介のシステム
      TimeStep社での販売が終了となりました
分解能:1.1km
追尾アンテナが必要
φ90パラボラアンテナを採用
CHRPT(中国衛星)の受信もデコーダーの追加で可能
このページでご紹介しているものは、この製品です
●業務用HRPT受信システム φ100cmのパラボラアンテナ
大型の回転制御装置を採用
US衛星専業メーカー製受信機を採用(これが高価!)
専用PCがセットになっています

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