1. ลักษณะทั่วไปของดาวเทียม NOAA
NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) เป็นชื่อที่ใช้เรียกดาวเทียมขององค์กร NOAA ของสหรัฐ ชื่อดาวเทียมคือ Advanced Television Infrared Observation Satellite ย่อเป็น TIROS-N หรือ ATN ซึ่งเป็นดาวเทียมสำรวจอุตุนิยมวิทยา ดาวเทียม NOAA เป็นดาวเทียมที่มี
ระบบการทรงตัวแบบ Three-Axis-Stabilized โคจรรอบโลกที่ความสูง 830 – 870 กิโลเมตร มีวงโคจรแบบสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ (Sun Synchronous Orbit) คือมีวงโคจรในแนวเหนือใต้ ดาวเทียมในชุดนี้ จะทำงานพร้อมกัน 2 ดวง เพื่อให้ได้ข้อมูลอุตุนิยมวิทยาในบริเวณต่าง ๆ ทุก 6 ชั่วโมง ดวงหนึ่งจะตัดแนวเส้นศูนย์สูตรจากเหนือลงใต้เวลา 7.30 น. (เรียก Morning Orbit มีระดับวงโคจรที่ 830 กิโลเมตร) อีกดวง จะตัดแนวเส้นศูนย์สูตรจากเหนือลงใต้เวลา 13.40 น.(เรียก Afternoon Orbit มีระดับวงโคจรที่ 870 กิโลเมตร) มีเครื่องรับรู้ (Sensors) ระบบ AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer), HIRS/2 (High Resolution Infrared Radiation Sounder), SSU (Stratospheric Sounding Unit) และ MSU (Microwave Sounding Unit)
อุปกรณ์ถ่ายภาพบนดาวเทียม NOAA คือ Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) จะทําการถ่ายภาพในช่วงคลื่นตามองเห็น (Visible Wavelength) และคลื่นพลังงานความร้อนในช่วงอินฟราเรด เพื่อใช้ในการตรวจวัดไอน้ำในบรรยากาศ มีความละเอียดภาพ 1 กิโลเมตร ความกว้างของการถ่ายภาพ 2,600 กิโลเมตร ซึ่งทํางานโดยอาศัยหลักการสะท้อนที่แตกต่างกันของคลื่นโดยมี 6 แบนด์ของ
ความยาวคลื่นที่ประกอบกันเพื่อสร้างภาพที่ต้องการ
ตารางที่ 1-1 แบนด์ความยาวคลื่น
สำรับระบบการรับสัญญาณดาวเทียม NOAA จะส่งสัญญาณภาพแบบ Automatic Picture Transmission (APT) ซึ่งเป็นภาพขาวดำ 2 ภาพ คือ ภาพที่มองเห็นด้วยตาและภาพรังสีอินฟราเรด มีขนาดความละเอียดของภาพเท่ากับ 4 กิโลเมตร โดยใช้ความถี่ 137 MHz และจะส่งสัญญาณภาพแบบ High Resolution Picture Transmission (HRPT) มีขนาดความละเอียดของภาพเท่ากับ 1.1 กิโลเมตร โดยใช้ความถี่ 1,691 MHz และแยกช่องสัญญาณของภาพสำหรับแต่ละช่วงคลื่นของแถบสี การรับสัญญาณแบบ APT สามารถดัดแปลงได้จากเครื่องวิทยุสื่อสารและมีต้นทุนไม่สูงมากในการรับสัญญาณ แต่การรับสัญญาณแบบ HRPT จะต้องใช้อุปกรณ์เฉพาะที่มีราคาแพง ดาวเทียม NOAA ดวงที่เราจะสามารถรับได้ใน Mode APT ได้นั้นในปัจจุบันที่ยังใช้งานอยู่ เหลือเพียง 3 ดวง คือ NOAA 15, 18 และ 19
ภาพที่ 1-1 ภาพถ่ายจากดาวเทียม NOAA 15 วันที่ 19 ตุลาคม 2560
(ที่มา : http://www.weatherthai.com/noaa/)
ตารางที่ 1-2 รายละเอียดของดาวเทียม NOAA 15, NOAA 18, NOAA 19
2. ดาวเทียม NOAA โหมด APT
การส่งสัญญาณดาวเทียมของดาวเทียม NOAA ในโหมด APT จะส่งข้อมูลลงมา 2 ช่องสัญญาณ เป็นภาพขาวดำ ประกอบไปด้วย ช่องสัญญาณ A และ B หรือช่วงคลื่นที่ตามมองเห็น (Visible) และช่วงคลื่นอินฟาเรด (Infrared) โดย APT Video Line Time จะเท่ากับ 0.5 วินาที หลังจากนั้นก็จะแปลงสัญญาณดิจิทัล เป็นแอนะล็อก แล้วมอดูเลตแบบแอมปลิจูด (AM) มีแคเรียเท่ากับ 2.4 kHz และตามด้วยการมอดูเลตด้วยความถี่ (FM) ส่งมายังสถานีรับสัญญาณภาคพื้นดิน
ภาพที่ 2-1 โครงสร้างการถอดรหัสข้อมูลจากดาวเทียม NOAA
ภาพที่ 2-2 APT Frame Format
(ที่มา : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:NOAA_APT_Frame_Format.gif, https://sourceforge.isae.fr/projects/weather-images-of-noaa-satellites/wiki/Methodology/31)
ภาพที่ 3-4 แสดงรายละเอียดขั้นตอนในการรับสัญญาณดาวเทียม NOAA โหมด APT
3. ดาวเทียม NOAA โหมด HRPT
โหมด HRPT (The High Resolution Picture Transmission system) ส่งข้อมูลจากดาวเทียมด้วย
Bit Rate = 665,400 bps ประกอบด้วยข้อมูลดิจิทัลที่ได้จากเซนเซอร์ AVHRR, ข้อมูล TIP และข้อมูล AMSU ซึ่งเป็นข้อมูลที่จำเป็นสำหรับนำไปตั้งค่าและปรับแต่งเอาต์พุต
3.1 Transmission Characteristics (ลักษณะการส่งข้อมูล)
การส่งสัญญาณ L-band ของมัลติเพล็กซ์ข้อมูลอยู่ใน Split Phase Format โดยที่ Split Phase Data 0 จะเป็น Phase +68 degrees ในช่วงครึ่งเวลาแรกของบิต และ -68 degrees ในช่วงครึ่งเวลาหลังของบิตและ Split Phase Data 1 จะเป็น Phase -68 degrees ในช่วงครึ่งเวลาแรกของบิต และ +68 degrees ในช่วงครึ่งเวลาหลังของบิต
ลักษณะทั่วไปของการส่งข้อมูลของระบบ HRPT แสดงดังตารางที่ 3-4 และตัวแปรที่เกี่ยวข้องของระบบแสดงดังตารางที่ 3-1
ตารางที่ 3-1 ลักษณะทั่วไปของการส่งข้อมูลของระบบ HRPT
ตารางที่ 3-2 ตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับระบบ HRPT
3.2 การทำงานของระบบรับสัญญาณ HRPT
การทำงานของระบบรับสัญญาณโหมด HRPT มีความคล้ายคลึงกับของโหมด APT โดยข้อมูลของโหมด HRPT จะถูกส่งมาพร้อมกับข้อมูลในโหมด APT
ภาพที่ 3-1 ขั้นตอนในการรับสัญญาณดาวเทียม NOAA โหมด HRPT
ข้อมูลจาก : เอกสารวิจัยโครงงานพัฒนาระบบต้นแบบสถานีรับสัญญาณข้อมูลดาวเทียมขนาดเล็ก
โดย นายวสันชัย วงศ์สันติวนิช, นางสาว ปิยปาณ ค้าสุวรรณ, นางสาว วิลาสินี ปิ่นคล้าย, นาย ธนวัฒน์ ทองมั่นคง, นายปิยะณัฐ สุขสวัสดิ์
ดาวโหลดไฟล์เอกสาร
