Низкоскоростная передача изображения (LRPT)


low-rate picture transmission (LRPT) - это цифровая система передачи, предназначенная для передачи изображений и данных с орбитального метеорологического спутника непосредственно конечным пользователям с помощью радиосигнала. Он используется на борту полярно-орбитальных, околоземных метеорологических спутниковых программ, таких как MetOp и NPOESS .

Назначение

LRPT обеспечивает 3 канала изображения на полном разрешении датчика (10-разрядный, 1 км/пиксель, 6 строк/в секунду) в дополнение к данным от других датчиков, таких как атмосферные эхолоты и GPS позиционирование информации.

Система представляет собой обновление и замену существующей аналоговой системы под названием автоматическая передача изображений (APT), которая используется с 1960-х годов на борту полярных орбитальных спутников TIROS. Система APT обеспечивала только два канала изображения, которые имели пониженную точность и разрешение (8 бит, 4 км/пиксель, две линии в секунду). По сравнению с системой APT, изображения LRPT в четыре раза более точны и содержат в двенадцать раз больше разрешения. Кроме того, дополнительные данные от других датчиков увеличивают применение спутников и пользователей, которые получают сигнал.

Формат

LRPT использует пакетный поток данных, передаваемый со скоростью приблизительно 62 килобит в секунду (Кбит/с). Каждый датчик, использующий LRPT, считается приложением и обеспечивает определенный процент пропускной способности передачи в виде виртуального канала. Например, усовершенствованный радиометрический датчик изображения очень высокого разрешения (AVHRR) обеспечивает скорость приблизительно 40 Кбит/с для передачи его трех каналов изображения, а эхолот инфракрасного излучения высокого разрешения (HIRS) обеспечивает скорость приблизительно 2900 бит/с. Пакетная прикладная система обеспечивает гибкость для передачи и приема новых типов данных в будущем с использованием того же оборудования.

Поток данных обрабатывается с помощью коррекции ошибок, свертки кодируются, чередуются и дополняются уникальными словами синхронизации. Результирующий двоичный поток составляет приблизительно 160 Кбит/с.

Информация передается в виде 80-квадратурного фазоманипулированного сигнала (QPSK) на радиочастотной несущей в диапазоне 137 МГц с эквивалентным изотропно излучаемым уровнем мощности, который варьируется от 3,2 дбвт (2 Вт) до 8,0 дбвт (6,3 Вт).

Данные изображения

Данные изображения AVHRR в необработанном виде состоят из трех изображений, каждое из которых состоит из шести строк в секунду, по 2048 пикселей на строку, используя 10 бит на пиксель. Это дает необработанную скорость передачи данных 368 640 бит/сек; примерно в десять раз больше, чем выделенная полоса пропускания. Поэтому данные сжимаются с помощью расширенного сжатия JPEG DCT, адаптированного к фиксированной степени сжатия с непрерывной работой (без заголовка или трейлера), чтобы соответствовать размеру виртуального канала.

Данные тепловизора собираются в "полосы" изображения шириной 2048 пикселей и высотой 8 строк перед сжатием. Каждый пакет содержит три из этих полосок изображения, по одной для каждого канала изображения. Для восстановления изображения 2048x2048 требуется 256 последовательных пакетов изображений AVHRR.

Текущее состояние и будущее

Хотя LRPT находится на европейском спутнике MetOp-A, запущенном 19 октября 2006 года, LRPT был навсегда деактивирован на этом аппарате после того, как вызвал помехи у эхолота инфракрасного излучения высокого разрешения (HIRS).

Из-за фундаментального характера этого вмешательства в отношении конструкции MetOp планы эксплуатации LRPT на Metop-B и Metop-C были отменены.

НОАА-19, запущенный 6 февраля 2009 года и действующий до сих пор является последним спутником NOAA со старой системой аналоговой автоматической передачи изображений (APT), которая была создана еще в 1960-х гг. В какой-то момент NOAA заявила, что она перейдет на такую систему, как LRPT на будущих аппаратах, но после того, как программа NPOESS была заменена на JPSS в феврале 2010 года, NOAA решила исключить передачу данных с низкой скоростью (LRD) из JPSS.

8 июля 2014 года Россия запустила метеорологический спутник "Метеор-М" № 2 (также известный как "Метеор-М2") с передатчиком LRPT на борту.

4 июля 2019 года был запущен спутник "Метеор-М N2-2". Он успешно работал до декабря того же года, когда в него попал микрометеорит. Спутник остается частично работоспособным, однако повреждение вынудило операторов прервать нисходящую линию связи LRPT.