Forum: HF, Funk und Felder Wettersatellitenempfang bald digital im LRPT Format


von Manni (Gast)


Lesenswert?

Viele von uns haben einen VHF Receiver (z.B. R2FX) zum Empfang der APT 
Wetterdaten der polar umlaufenden NOAA Wettersatelliten. Das 
funktioniert auch prächtig mit einer einfachen zirkular polarisierten 
Kreuzdipol Antenne (oder quadrifilar helix). Und das Ganze an die 
Soundkarte am PC angeschlossen und mit z.B. dem Programm WXtoImg von 
David Taylor sind die Wetterbilder sofort auf dem Bildschirm verfügbar. 
Siehe zum Beispiel http://www.dl9msr.de/noaa/noaa.php

Das Problem ist nur, dass bald „Schluss mit Lustig“ ist, denn NOAA und 
auch die neuen europäischen polaren Wettersatelliten (Metop) werden in 
der nächsten Zeit auf das digitale LRPT Übertragungsverfahren umgestellt 
(Low Resolution Picture Transmission), was ebenfalls im VHF Band auf 137 
MHz mit 72 kbps in QPSK und mit RS-coding übertragen werden soll 
(Bandbreite des Empfängers dann ca. 150 kHz, anstatt der 30 kHz bei 
APT). Und das Signal soll auch weiterhin mit einer nicht nachgeführten 
omni-direktionalen Antenne ab einem Elevationswinkel von 13 Grad 
empfangbar sein.

Zwar ist Metop A im Orbit, aber die LRPT Übertragung ist abgeschaltet, 
da es Interferences mit dem HIRS Instrument gab. Und der Start Metop-B 
ist für 2010 geplant, auf dem dann dieses Problem gelöst sein sollte.

Ich habe bisher nur teure kommerzielle Geräte von den üblichen High-End 
Firmen gesehen.

Und hier meine Frage(n):

- Kennt jemand Geräte, die auch mit einem schmaleren Geldbeutel 
erschwinglich sind?

- Ist es ein vergebliches Unterfangen, das RS-decoding und die 
Auswertung des übertragenen CCSDS Format in Software für den Realtime 
Empfang auf einem PC zu implementieren?

- Gibt es schon Entwicklungen / Anregungen in ähnlichen Foren?

Gruß
Manni

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Lesenswert?

Es gab 1997 einen UKW-Berichte-Artikel zum NOAA HRPT-Empfang:
http://www.vhfcomm.co.uk/noaahrpt.htm

von Siggi (Gast)


Lesenswert?

Die Karten auf http://www.dl9msr.de/noaa/noaa.php haben zum Teil einen 
Fehler: die Umrisse der Landmassen tauchen versetzt im Bild noch einmal 
auf.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Lesenswert?

Eine Meldung (Eumetsat) von 2006:
http://www.esa.int/esaLP/ESAWK1094UC_LPmetop_0.html
"On-board encryption of the LRPT and HRPT data prevents access by 
un-authorised users. The encryption keys are generated in the EPS Key 
Management Centre and distributed via secure terrestrial links to 
registered local mission users."

http://en.wikipedia.org/wiki/Low_Rate_Picture_Transmission

da ist auch ein Link zu den technischen Spezifikationen:
http://www.eumetsat.int/Home/Main/Publications/Technical_and_Scientific_Documentation/Reception_Station_Design_Documentation/SP_1124282751561?l=en

Scheint also in Zukunft nicht mehr kostenlos empfangbar zu sein. Der 
Meteosat-Dienst auf Hotbird ist ja auch mit Kosten verbunden. Schade.

von Detlef _. (detlef_a)


Lesenswert?

>>http://www.esa.int/esaLP/ESAWK1094UC_LPmetop_0.html
>> "On-board encryption ...

Das Zitat stammt aus dem Abschnitt 'Science data transmission'. Im 
Abschnitt 'MetOp local data delivery' steht nichts von Verschlüsselung. 
Außerdem wird betont, dass das Empfangen bei Schulen in Amerika beliebt 
sei ... Das scheint doch eher auf freie Empfangbarkeit hinzudeuten.

Die kommerziellen Geräte, die ich gefunden habe, sagen auch nichts von 
Verschlüsselung.
Manni, hast Du Preise von Geräten, die hatte ich nicht gesehen ?

>>- Ist es ein vergebliches Unterfangen, das RS-decoding und die
>>Auswertung des übertragenen CCSDS Format in Software für den Realtime
>>Empfang auf einem PC zu implementieren?

Nein, Reed Solomon geht von der Rechenlast her locker bei 72kbps. Der 
Viterbi decode ist anspruchsvoll, aber auch das sollte gehen, ein 
kommerzieller USB Empfänger benutzte für Viterbi allerdings hardware.

Die Auswertung ist aber wahrscheinlich anspruchsvoll, da wird doch so 
einiges interleaved und gescrambled.

Cheers
Detlef

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Lesenswert?

Der geostationäre Meteosat ist ja schon länger auf Digitalbetrieb 
umgestellt. Dort gibt es Empfangskonzepte mit zwei PCs:

http://mediasite.prag.webspace24.de/Versch__Fach-Themen/Meteosat_8/meteosat_8.htm

...eine Registrierung bei der EUMETSAT erforderlich...
...ein Passwort gegen Zahlung von 60€...

Zusammenstellung einer Empfangsstation:...

- Ein Empfangs-PC, in den die PCI - Empfängerkarte nebst zugehöriger 
Treiber-, tqTELLICAST- und eToken-Software sowie die EKU installiert 
werden.

- Sollen zum Beispiel im Dauerbetrieb zeitgleich Daten empfangen und 
Bilddateien decodiert werden, so ist ein zusätzlicher Computer für die 
Bildbearbeitung erforderlich. Hier wird die Decodier - Software MSG Data 
Manager von David Taylor [3] oder alternativ Xrit2Pic von Rob Alblas [4] 
installiert sowie weitere Bildbearbeitungsprogramme. Beide Computer sind 
über ein Netzwerk miteinander zu verbinden.

von Manni (Gast)


Lesenswert?

@ Christoph
Der UKW Berichte Artikel hat schon einige Jahre auf dem Puckel. 
Ausserdem fehlen in diesem Artikel die dazugehörgen Bilder. Daher ist 
schwer nachzuvollziehen, wie das Gerät aufgebaut ist. Ausserdem beruht 
er auf dem fast schon "100 Jahre" alten HRPT Datenübetragungsverfahren 
im L-Band (auf ca. 1.7 GHz mit 665 kbps) von NOAA mit Split-Phase PSK, 
jedoch ohne jeglich ECC und Data-Compression. Ich glaube nicht, dass man 
da an der "richtigen Adresse" ist.

Die ESA und EUMETSAT Links kannte ich schon. Eines ist jedoch klar: Die 
LRPT Datenübetragung im VHF Band ist ohne Verschlüsselung. Wollte man 
ursprünglich auch verschlüssen, aber man hat dann in den internationalen 
Gremien doch nachgegeben, um auch den "Buschfunk" Empfängern weiterhin 
den realtime Empfang zu ermöglichen.

Ja: ich weiss, dass MSG über DVB empgangen werden kann (ist halt aus der 
Not geboren, weil das MSG interne Kommunikationssystem nach dem Start 
nie funktioniert hatte). Aber die 60€ will wohl keiner zahlen.

@Detlef _a
Nein: Preise habe ich noch nicht gesehen, aber allein schon die Namen 
der Firmen (Alcatel, Saab, VCS) schrecken mich ab, weil sie die 
Hoflieferanten von EUMETSAT und ESA sind.

Hab man gesurft und einiges zum Thema CCSD, RS-en-decoding und Viterbi 
gefunden. So wie ich das sehe, sollte die Software dekodierung kein 
allzu dickes Problem sein. Das Problem ist nur: man hat keine 
Original-Daten, mit dem das testen könnte. Und immer nur warten bis der 
Vogel mal gerade für 5 Minuten über mich fliegt, ist wohl nicht 
ausreichend um extensive Tests zu machen.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Lesenswert?

Ich habe mal nachgeschaut, das war sogar in UKW-Berichte 4/95, erst 
später dann in der englischen Ausgabe. Da wird auch nur der Empfänger 
und ein Synchronisationsteil mit CMOS-Schieberegistern beschrieben. Die 
eigentliche Darstellung erfolgt mit dem noch früher veröffentlichten 
68000-"DSP"-Rechner.

Die Codierung wird kurz beschrieben, 10Bit-Worte, MSB zuerst, ein Frame 
hat 11090 Worte (110900 Bit) 6 Frames/sec, 665,4 kBit/s. Bilddaten: 
10240 Worte von Nr. 751 bis 10990.Je fünf aufeinanderfolgende Worte sind 
ein Pixel in fünf Spektralkanälen. Ingesamt 2048 Pixel. Es gibt 
charakteristische Sync-Folgen, am Framenfang 60 Bit, am Frame-Ende 1000 
Bit. Maximum-lenght-Schieberegister 10.Grades X10+X5+X2+X+1

Auch "Dr.Dish" Christian Maas hat in seinem Buch von 2001 eine 
ISA-Bus-Platine aus Italien vorgestellt, da gibts noch eine Webseite mit 
Software:
http://www.remdevice.com/noaa95/

von Manni (Gast)


Lesenswert?

Die Seite mit dem ital. receiver hatte ich schon mal gesehen.

Aber ich glaube du verwechselst da was. Was ich suche ist ein LRPT (mit 
L wie Low) receiver, der im VHF-Band bei 137 MHz empfängt. Was du 
ansprichst ist das HRPT Signal im L-Band bei 1.7 GHz, das jedoch nur mit 
einer nachgeführten Schüssel empfangen werden kann. Manche machens auch 
mit einer 32-Element Kreuz-Yagi (siehe http://www.wshp.de/main_sat.htm).

Und solche LRPT receiver gibt's eben nur bei den Apotheken-Firmen und 
liegt im Preis bei einigen 10T€, also nix für uns. Und die 
Dekodier-Software ist da noch lange nicht drin.

Dabei dürfte das doch gar nicht so schwer sein mit ein paar ausgesuchten 
Bauteilen so einen Receiver mit 72 kbps Rohdatenrate in QPSK mit 
RS-decoding zu bauen. Der RS-Code ist dabei entweder RS(255,223) oder 
RS(255,239), je nachdem ob die error correction capability 16 oder 8 
Symbole ist.

Näheres findet man in 
http://public.ccsds.org/publications/BlueBooks.aspx im Dokument: CCSDS 
131.0-B-1 in Kapitel 4.

Aber nochmals zurück zm Thema: Zuerst suche ich Ideen für den VHF QPSK 
Receiver mit einer Bandbreite von ca. 150 kHz.

Gruss Manni

von Detlef _. (detlef_a)


Lesenswert?

>>Das Problem ist nur: man hat keine Original-Daten, mit dem das testen >>könnte. 
Und immer nur warten bis der Vogel mal gerade für 5 Minuten über >>mich fliegt, 
ist wohl nicht ausreichend um extensive Tests zu machen.

>>Aber nochmals zurück zm Thema: Zuerst suche ich Ideen für den VHF QPSK
>>Receiver mit einer Bandbreite von ca. 150 kHz.

Du kannst einen Überflug ja runtermischen und das Basisband 
mitschneiden. Das sollte allerdings bei 150kHz Bandbreite mit einer 
Soundkarte nicht zu machen sein. Gut geeignet für die Aufgabe wären 
diese schönen FPGA evalboards, denen man einen mittelschnellen ADC 
vorbauen würde.

So viele schöne Dinge, so wenig Zeit ....

Cheers
Detlef

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Lesenswert?

Ich habe das schon verstanden, dass auch 137 MHz auf ein neueres 
digitales Format umgestellt wird. Die analogen Signale dort habe ich 
schon gehört (Turnstile-Antenne von Wimo, "Wetterfrosch"-Empfänger).

Sind derzeit überhaupt LRPT-Signale zu empfangen? Gibt es einen Zeitplan 
für die Umstellung? Bei Meteosat hat es auch länger gedauert als 
ursprünglich angekündigt.

Zu den HRPT-Projekten hatte ich nur gedacht, vielleicht sind die Leute 
von damals auch auf LRPT umgestiegen, aber da ist nirgends was zu sehen, 
obwohl die italienische Seite dieses Jahr zuletzt upgedated wurde.

Das CCSDS 131.0-B-1 als PDF gibts auch hier
http://public.ccsds.org/publications/archive/131x0b1.pdf

von Cooky (Gast)


Lesenswert?

Moin,

Was brauche ich für eine Antennen, Empfänger und SDR? um die lrpt daten 
zu empfangen?

von Kilo S. (kilo_s)


Lesenswert?

Cooky schrieb:
> Was brauche ich für eine Antennen, Empfänger und SDR? um die lrpt daten
> zu empfangen?

Ein Kreuzdipol zb.
Mir dem SDR und einer "Virtuellen" Soundkarte oder einer aufzeichnung 
des signal mit dem passenden Programm.

https://marsipulami0815.net/2015/07/15/wettersatellitenempfang-mit-dem-raspberrypi/

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Lesenswert?

"...mehr als 6 Monate alt"
egal, beim Marsipulami sehe ich nichts von LPRT, es sieht eher wie ein 
Empfang des alten analogen Signals aus.

Mit Google und "LRPT" finden sich aber einige Links

http://www.satellitenwelt.de/satelliten_lrpt.htm
"Meteor M-N2, der dann somit im Moment der einzige aktive LRPT Satellit 
ist." (von 2016) Das scheint also auch auszusterben.

https://en.wikipedia.org/wiki/High-resolution_picture_transmission
offenbar geht der Trend zur höheren Auflösung, Sendefrequenzen bei 1,7 
GHz

Für den Meteor gibt es einige Projekte;
https://www.sigidwiki.com/wiki/Low_Rate_Picture_Transmission_(LRPT)
https://en.wikipedia.org/wiki/Low-rate_picture_transmission
https://www.satsignal.eu/software/LRPT-processor.html
https://www.rtl-sdr.com/tag/lrpt/
"a lightweight and open source Meteor M2 demodulator"
da sind Links auf je ein Windows- und Linuxprogramm:
http://185.26.115.106/
https://github.com/artlav/meteor_decoder

von Kilo S. (kilo_s)


Lesenswert?

Christoph db1uq K. schrieb:
> "...mehr als 6 Monate alt"

Ja, besser als keine Antwort zu geben allemal.
Und immerhin ist das keine O.T Frage gewesen ;-)
Christoph db1uq K. schrieb:
> Das scheint also auch auszusterben.

^^ Deswegen habe ich gleich auf eine seite verlinkt die entsprechende 
daten direkt Online zur Verfügung stellt.

: Bearbeitet durch User
von W.S. (Gast)


Lesenswert?

Christoph db1uq K. schrieb:
> "Meteor M-N2, der dann somit im Moment der einzige aktive LRPT Satellit
> ist." (von 2016) Das scheint also auch auszusterben.

Vermutlich nicht. Es ist nur so, daß die Modulation (2x Phase, also I/Q 
jeweils) aus meiner Sicht ne echte Kröte ist. Wer soll das mit einfachen 
Mitteln demodulieren? Wohl keiner. Die Aussendungen im klassischen APT 
Format war und ist ja gedacht für die Allgemeinheit, also eben für die 
Farmer auf dem Land fernab der Metropolen.

Für die Professionellen war und ist schon seit immer die eigentliche 
HRPT bei etwa 1700 MHz gedacht. Die arbeitet erstmal nur mit 180° 
Phasenumtastung, aber bei etwa 600..700 KBit/s, was erstmal ne 
ZF-Bandbreite von geschätztermaßen 1.5..2.5 MHz braucht und deswegen 
zweitens eine nachgeführte Richtantenne nach sich zieht.

Sowas baut sich auch nicht jedermann.

Blöderweise ist beim NOAA 17 die Scannermechanik festgelaufen. Schade. 
Jetzt bleibt nur zu hoffen, daß die verbleibenden NOAA's noch recht 
lange ihren Dienst tun. Wenn allerdings irgendwann ein NOAA 20 gestartet 
wird, dann ist zu erwarten, daß der LRPT auf 137 MHz sendet - und das 
richtig zu empfangen, ist ne andere Nummer als APT. Leider.

W.S.

von Gerhard O. (gerhard_)


Lesenswert?

Fand noch diese Seite:

https://medium.com/@luigifcruz/receiving-demodulating-the-lrpt-signal-7412c0420245

Ist schon mal eine gute Einführung.(Für mich zumindest)

Wäre ein interessantes Projekt. Als ich 1972 noch in D war baute ich mir 
einen 137MHz auf 28-30Mhz Röhrenkonverter mit einer E88CC 
Kaskodenvorstufe und 6AK5 Mischer. Mit einem Kreuzdipol konnte man das 
Signal ziemlich gut empfangen. Zur Sichtgerät/Plotter Konstruktion hatte 
ich damals als Lehrling nicht genügend Ressourcen.

von Kilo S. (kilo_s)


Lesenswert?

Wenn man das signal als "Raw IQ" mit einem SDR aufzeichnet und durch 
WxToImg oder eben  SDR# jagt, sollte das auch gut gehen.

Eine "Virtuelle" Soundkarte die das ganze gleich beim empfang an WxToImg 
weiterreicht geht natürlich auch.

So ist man dank des SDR auch gut für den Empfang anderer signale 
gerüstet. ;-)

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.