Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom...

42
Statie de Urmarire Radio Spatiala Adinca cu Utilizari Multiple - URSA - Nr. Contract: 81004 / 2007 Etapa 4 Iunie 2009 Raport Ştiinţific şi Tehnic de Etapa Director proiect Prof.dr.ing. Tudor Palade [email protected]

Transcript of Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom...

Page 1: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Statie de Urmarire Radio Spatiala Adinca cu Utilizari Multiple - URSA -

Nr. Contract: 81004 / 2007

Etapa 4 Iunie 2009

Raport Ştiinţific şi Tehnic de Etapa

Director proiect Prof.dr.ing. Tudor Palade

[email protected]

__________________________________________________

PROGRAMUL PARTENERIATEwww.cnmp.ro

Page 2: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

CUPRINS

1. INTRODUCERE

2. OBIECTIVELE GENERALE ALE PROIECTULUI

2.1 OBIECTIVELE ETAPEI 4: Integrarea sistemului de urmarire radio a satelitilor LEO

3. REZUMATUL ETAPEI

4. DESCRIEREA STIINTIFICA SI TEHNICA. REZULTATELE ETAPEI

4.1 ARHITECTURA STATIEI DE URMARIRE RADIO A SATELITILOR LEO

4.2 DESCRIEREA ECHIPAMENTELOR UTILIZATE IN CONSTRUIREA STATIEI RADIO

4.3 INSTALAREA STATIEI INTR-O LOCATIE TEMPORARA SI EXPERIMENTE PRELIMINARE

5. ANEXA

6. CONCLUZII

7. REFERINTE

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 3: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

1. INTRODUCERE

Detectarea, caracterizarea, corelarea si determinarea orbitei obiectelor spatiale reprezinta scopul “supravegherii obiectelor spatiale”. Majoritatea datelor despre obiecte spatiale sunt colectate de Comandamentul USA (USSPACECOM) prin utilizarea Retelei de Supraveghere Spatiala –SSN [1] de care dispune. Aceasta retea de senzori electro-optici (cunoscuta sub denumirea de “Ground-Based Electro-Optical Deep Space Surveillance system” sau GEODSS) si senzori radar detecteaza, urmareste si identifica obiectele care orbiteaza Terra. Catalogul obiectelor spatiale este mentinut si publicat in diverse formate.Senzorii electro-optici si radar au ceva in comun: cu totii detecteaza un semnal (optic sau radio) emis de o sursa externa si reflectat de satelit. Radarele sunt in special utilizate pentru supravegherea si urmarirea obiectelor (pe orbite) LEO, iar sistemele optice pentru cele GEO.

Inafara de USA (cu al lor SSN), Rusia are o capabilitate operationala semnificativa (prin intermediul propriului sistem de supraveghere spatiala – SSS). De asemenea, Franta are un sistem experimental de supraveghere, instalatia bi-statica GRAVES. Catalogul corespunzator acestui sistem este limitat la obiecte cu diametru de minim 1 m, pe orbite joase (LEO). Inafara senzorilor care sunt implicati in supraveghere spatiala de rutina (precum SSN si SSS), exista de asemenea senzori care urmaresc obiecte cunoscute cu o mai mare acuratete (ex. FGAN/TIRA si MONGE/ARMOR [2, 3, 5]), dar si senzori care achizitioneaza informatii statistice mai detaliate despre obiecte mici (ex. EISCAT [4, 6]) .

Totusi, retelele existente de senzori au capacitate si acoperire limitata pentru urmarire spatiala adinca, si acest lucru este in mod special adevarat pentru emisfera estica a centurii geosincrone.In ultima decada, cercetarea-dezvoltarea Europeana legata de supraveghere spatiala a facut progrese semnificative. Actualii senzori optici si radar, in conjunctie cu dezvoltarea de hard si software pentru procesarea datelor de masura, au demonstrat ca sunt potriviti pentru aplicatiile vizate sau, cel putin, pot fi considerati ca pasi importanti pentru dezvoltarea unui program European integrat de supraveghere spatiala [7].

Este important de subliniat ca actualmente Romania este complet dependenta de informatiile furnizate de organizatii internationale in privinta obiectelor spatiale, a misiunii si parametrilor lor orbitali. De exemplu, Romania nu are capacitatea de a detecta satelitii de recunoastere care ii survoleaza teritoriul. Aceasta lipsa serioasa de capabilitate poate fi redusa, si in ultima instanta rezolvata, odata cu instalarea unei (viitoare) facilitati operationale si participarea la reteaua Europeana de Supraveghere Spatiala. URSA este primul sistem pre-operational de supraveghere spatiala dezvoltat de organizatii Romanesti [8, 9].

Principalele aplicatii de securitate ale unui asemenea sistem sunt : Monitorizarea satelitilor pe care se bazeaza reteaua nationala de comunictii si informatii Urmarirea satelitilor de recunoastere Verificarea aplicarii tratatelor internationale in spatiul extra-atmosferic Evaluarea strategica a capacitatii tehnologice si operationale detinute de alte tari/organizatii Furnizarea, catre factorii de decizie, de informatii pertinente privind situatia din spatiu, in cadrul

procesului de decizie sau planificarea/conducerea de operatiuni.

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 4: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

2. OBIECTIVELE GENERALE ALE PROIECTULUI

Obiectivul general al proiectului URSA este realizarea unui sistem integrat de supraveghere spatiala electro-optica si radio, precum si explorarea aplicatiilor sale stiintifice. Raza de actiune a URSA pentru supraveghere electro-optica si radio acopera zonele cuprinse intre orbitele LEO-GEO-HEO.

Proiectul are trei obiective specifice: Realizarea unui sistem integrat de supraveghere spatiala electro-optica si radio Demonstrarea sistemului Explorarea aplicatiilor stiintifice ale URSA.

Primul obiectiv abordeaza cerintele sistemului si arhitectura sa, analiza tehnologiilor existente, realizarea sub-sistemelor electro-optice si rado, integrarea sistemului.Al doilea obiectiv priveste utilizarea sistemului si teste.Al treilea obiectiv este destinat explorarii principalelor aplicatii stiintifice ale URSA (in domeniul supravegherii spatiale, experimente de radioastronomie si comunicatii spatiale) si va conduce la dezvoltarea unui pachet de aplicatii pentru terte organizatii interesate.

URSA utilizeazã senzori RF si optici pasivi care detecteaza emisiile electromagnetice ale satelitilor (emisii radio ale transponderilor sau lumina solara reflectatã în special de panourile lor solare).

Tipurile de orbite pe care le va putea scana sunt: LEO, GEO, HEO.Spectrul electromagntic în care va putea fi detectat un corp cuprinde: benzi optice în vizibil şi urmãtoarele benzi radio: UHF/VHF, L/S, C, Ku. Aceste benzi au fost alese întrucât absorbţia undelor electromagnetice în atmosferã este mai micã iar URSA este o staţie plasatã la sol.

2.1 OBIECTIVELE ETAPEI 4: Integrarea sistemului de urmarire radio a satelitilor LEO

Aceasta etapa a avut ca finalitate integrarea unui model experimental de statie de detectare si urmarire radio a satelitilor aflati pe orbite circumterestre joase (LEO).

Principalele caracteristici ale satelitilor LEO sunt:1. se misca rapid pe cer (tipic, parcurg cerul aflat deasupra punctului de observare in citeva

minute);2. frecventele radio pe care emit acesti sateliti sunt mai joase decit cele pe care emit satelitii

geostationari. Benzi tipice de frecventa utilizate de sateliti LEO sunt: UHF/VHF (in special date de telemetrie), L/S (de ex. sateliti meteorologici sau de radioamatori), X (in special sateliti de observare a Terrei sau de comuicatii militare).

Statia de urmarire radio este complementar sistemului de urmarire optica. Avantajele sale in raport cu cel optic sunt :

poate functiona ziua sau pe cer innorat necesita cunoasterea orbitei satelitului cu precizie de 10-20 grade (in banda

UHF/VHF) sau 1-2 grade (in banda S), deci poate fi utilizat in misiuni de cautare a

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 5: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

satelitilor cu orbita necunoscuta, in vreme ce un telescop tipic are cimpul vizul cam de 0,25 grade.

Poate detecta sateliti foarte mici (nanosateliti) care sunt vizibili doar cu telescoape foarte mari (si deci foarte costisitori si care au cimp vizual foarte mic).

Dezavantajul statiei radio este acela ca: nu poate detecta sateliti decit in banda de frecventa pentru care a fost proiectat utilizarea unor antene si amplificatoare de banda foarte larga conduce la cistig mic si

scaderea raportului semnal / zgomot ceea ce face dificila detectia satelitilor care emit foarte slab sau sunt foarte indepartati

receptorul radio utilizat trebuie sa recunoasca tipul de modulatie utilizat de satelit la emisie nu poate detecta un satelit al carui beacon nu acopera antena sau are beacon-ul inchis.

3. REZUMATUL ETAPEI

Etapa 4 a proiectului a avut ca obiectiv integrarea unui model experimental de statie de detectare si urmarire radio a satelitilor aflati pe orbite circumterestre joase (LEO).

Statia are o arhitectura modulara care permite diverse configuratii functie de aplicatia vizata si/sau banda de frecvente in care trebuie sa functioneze. In configuratia actuala statia functioneaza in banda UHF, aleasa pentru ca permite testarea performantelor ei prin detectarea si urmarirea transmisiilor radio efectuate de sateliti destinati radioamatorilor sau de catre nanosateliti stiintifici.

Principalele blocuri functionale care compun statia sunt: antena in motorizare az-el blocul de comanda automata a orientarii antenei dupa unghiuri azimut si elevatie dependente

de timp sistemul de calcul a azimutului si elevatiei antenei pe baza elementelor orbitale ale satelitului blocul radio (pentru receptia si demodularea anumitor tipuri de semnale emise de sateliti sau

analiza spectrala a semnalelor) blocul GPS care furnizeaza statiei timpul precis, utilizat in calculul pozitiei satelitului diverse interfete hardware si software care asigura conectarea blocurilor statiei.

Statia radio este functionala si au fost intreprinse teste de detectare si receptie a semnalelor de la sateliti cu caracteristici cunoscute si care emit in banda UHF. Au fost, de exemplu, detectati din Cluj nanosateliti atunci cand se aflau deasupra Africii de Nord sau Orientului Mijlociu.

4. DESCRIEREA STIINTIFICA SI TEHNICA. REZULTATELE ETAPEI

4.1 ARHITECTURA STATIEI DE URMARIRE RADIO A SATELITILOR LEO

In cadrul etapei precedente au fost stabilite urmatoarele blocuri componente ale statiei radio pentru detectarea si urmarirea satelitilor LEO:

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 6: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

a) Antena propriu-zisa, diverse tipuri si configurari, functie de banda de frecventa aleasa si tipul de polarizare a semnalului radio emis de satelit;

b) Motorizare azimut si elevatie, realizata prin doua rotoare care pot fi actionate independent astfel incit antena sa poata fi orientata pe orice directie;

c) Blocul de comanda a rotoarelor;d) Interfata digitala bloc de comanda rotoare-PC;e) Blocul de procesare date si comanda orientarii automate a antenei pe satelit;f) Blocul radio conectat la iesirea antenei;g) GPS pentru sincronizarea automata a sistemului cu ceasornicul satelitilor GPS;h) VSAT care asigura comunicatile sistemului (bloc optional, daca statia se afla intr-o zona fara

infrastructura internet terestra).

Fig.1 Schema bloc de principiu a statiei de urmarire radio a satelitilor LEO.

In Fig. 2 este detaliata arhitectura modelului experimental de statie radio realizata in cadrul acestei etape. Principalele module componente si modul lor de interconectare. Arhitectura este una modulara si sunt posibile diverse configuratii, functie de legatura radio dorita. O descriere mai detaliata in privinta echipamentelor utilizate cat si motivatia utilizarii acestora este prezentata in sectiunile urmatoare.

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 7: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Fig. 2. Arhitectura statiei de urmarire radio a satelitilor LEO. Arhitectura este modulara, si functie de aplicatie, se pot face diverse configurari sau se pot inlocui anumite module (de exemplu, tipul de antena sau de receptor radio).

Page 8: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

4.2 DESCRIEREA ECHIPAMENTELOR UTILIZATE IN CONSTRUIREA STATIEI RADIO

4.2.1 Antena X-Quad 70 cm/18 elementi

Antena X-Quad este utilizata in special pentru legaturi satelitare sau terestre de radio amatori. Aceasta dispune de un castig mai ridicat in comparatie cu alte antene Yagi, datorita faptului ca toate elementele pasive ale unei antene X-Quad (reflectori, directori) sunt elemente active. Toate elementele sunt fabricate din aluminiu si sunt conectate pe cadrul de aluminiu astfel ca nu vor exista probleme legate de zgomotul electrostatic. Cele mai importante specificatii tehnice sunt expuse mai jos dupa cum urmeaza:

Specificatii tehnice:

Nr. Elemente: 18Castig: 12.8 dBDUnghiul la -3 dB pentru H/V = 36˚Raport fata-spate: 21 dBFrecventa: banda UHF

Puterea maxima: 1000 WLungime: 1270 mmInaltime: 220 mmGreutate: 1.6 KgConectori: 2 x N Jack

In Figura 3, se poate observa atat structura si forma antenei, cat si diagrama de radiatie care este identica atat pentru H cat si pentru V. Preluarea unui semnal de polarizare orizontala de la antena se face utilizand conectorul prezentat in figura.

Figura 3 – Caracteristici ale antenei X-Quad 70 cm/18 elementi

Antena permite selectarea diferitelor polarizari (orizontala, verticala, RHCP, LHCP si liniara) in functie de conexiunea dorita. In cazul in care se doreste utilizarea unei polarizari de tipul RHCP fixe, cele doua iesiri H si V ale antenei vor fi conectate printr-o linie de faza. Acesta linie va fi conectata direct pe iesirile antenei si este realizata din cabluri de lungimi diferite. Semnalele vor fi insumate, astfel ca va exista un singur cablu la iesire. Antena permite si o schimbare a polarizarii de la distanta prin intermediul unor circuite de comutare, controlate prin tensiuni DC. Mai multe informatii

Page 9: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

referitoare la modul de functionare si de obtinere a diferitelor polarizari sunt prezentate in manualul de instructiuni [10].In configuratia actuala este utilizata o singura antena X-Quad configurata astfel incit polarizatia rezultata sa fie elicoidala. Motivul este ca nu este cunoscuta apriori polarizarea semnalului transmis de satelit si in plus aceasta se poate modifica in timp (efect Faraday si modificarea directiei antenei satelitului in raport cu cea a statiei de receptie). Polarizarea elicoidala permite receptia semnalului independent de polarizarea sa, cu o pierdere de maximum 3 dB in cazul nepotrivirii polarizarii. Aceasta pierdere poate fi compensata prin amplificare si/sau utilizarea a doua antene identice.

4.2.2 Rotoarele Yaesu G-5500

Rotoarele permit modificarea independent a unghiurilor AZ si EL ale antenei si are precizie suficienta de orientare pentru antene care au unghiul -3 DB mai mare decat cateva grade (cazul antenei X-Quad).

Rotorul pentru Azimuth permite o variatie de pana la 450°, in timp ce rotorul pentru Elevatie permite o valoare maxima de 180°. Yaesu G-5500 permite si controlul de la distanta asupra pozitiei uneia sau mai multor antene unidirectionale utilizate pentru legaturi prin satelit. In Figura 3, se poate observa structura rotoarelor Yaesu G-5500.

Figura 4 – Structura rotoarelor Yaesu G-5500

Echipamentul Yaesu G5500 este controlat prin intermediul a doua cabluri de control fiecare continand 6 conductori/cablu. Panoul din spate al echipamentului de control dispune de 6 terminale pentru Azimut si 6 terminale pentru Elevatie cu ajutorul carora rotorul va comunica cu echipamentul de comanda. Conectorul jack DIN cu 8 pini situat pe panoul din spate este folosit pentru controlul din exterior al echipamentului, de catre un PC prin intermediul interfetei ARS sau Yaesu GS-232A.

Asamblarea cablurilor cat si partea de conectica s-a realizat in conformitate cu manualul de instructiuni oferit de catre producator [11].

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 10: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Figura 4 – Vedere de ansamblu unitate de comanda rotor Yaesu G-5500

Pentru o functionare si o afisare cat mai corecta a valorilor asociate parametrilor de AZ si EL, este necesar realizarea un calibrari cat mai corecte ale acestora. Calibrarea valorilor de Azimut si de Elevatie s-a realizat prin variatia acului potentiometric intre cele 2 capete ale domeniul de variatie si ajustarea acestora, daca este nevoie, cu ajutorul potentiometrelor FULL SCALE ADJ situate pe panoul din spate.

4.2.3 Interfata ARS

Unitatea de interfatare intre PC si rotorul Yaesu G-5500, este ARS (Antenna Rotator System) [12]. Acest sistem a fost selectat datorita popularitatii in randul comunitatilor de radio amatori cat si pentru multitudinea de drivere si suport tehnic pentru orice tip de rotor existent pe piata. Interfata ARS, dezvoltat de catre EA4TX, este compusa din doua componente: placa RCI-SE si aplicatia ARSWIN.

Placa RCI-SE reprezinta interfata hardware intre PC si rotor, ceea ce asigura comanda orientarii antenei atat pe orizontala cat si verticala, simultan. Circuitul RCI-SE indeplineste urmatoarele doua obiective:

Citire pozitie curenta a antenei (Azimut si Elevatie) cu ajutorul covertoarelor A/D integrate. Controlul pozitiei pe orizontala (CW - dreapta si CCW - stanga) cat si pe verticala

(UP/DOWN) prin intermediul unor relee.

Placa comunica cu unitatea PC prin intermediul unui port LTP (LTP1=378h). RCI-SE nu utilizeaza intreruperi IRQ, astfel ca optiunea IRQ asociata portului LPT, pe care este conectata placa, poate fi dezactivata. Circuitul RCI-SE utilizeaza convertoare A/D avand o rezolutie de 10 biti (1023 pasi: 210=1024-1). Pentru rotorul ales Yaesu G-5500, pasul de incrementare asociat valorii Elevatie are valoarea de 180˚/1023=0.17˚, iar cel asociat valorii Azimut are valoarea de 450˚/1023=0.43˚. Aceste

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 11: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

valori sunt mai mult decat suficiente, datorita faptului ca unghiul la -3dB a antenei X-Quad utilizate este de 36˚.

Modul de cablare si de interconectare a conectorilor a fost realizat in conformitate cu manualul de utilizare si pot fi observate in Figura 5.

Figura 5 – Modul de interconectare al placii RCI-SE

Mai multe informatii referitoare la circuitul RCI-SE cat si despre modul de interfatare cu diferite rotoare existente pe piata, pot fi regasite in manualul de instructiuni. Acest lucru este necesar pentru a se preveni anumite defectiuni ce pot aparea asupra rotorului, datorita unor cablari incorecte.

Aplicatia ARSWIN – reprezinta componenta software care comanda placa RCI-SE si care de asemenea poate fi interfatata cu alte aplicatii.

Figura 6 - Interfata ARSWIN

ARSWIN – reprezinta aplicatia care controleaza placa RCI-SE. Interfata aplicatiei se poate observa in Figura 6 si este compusa din diferite ferestre si meniuri, care permit utilizatorului sa modifice parametrii rotorului. ARSWIN este si o aplicatie de tip DDE (Dynamic Data Exchange) Server, ceea ce inseamna ca programul poate fi interfatat cu alte aplicatii de tip DDE Client.

In acest fel, aplicatia ARSWIN poate citi datele de la alte aplicatii precum programe de urmarire sateliti (precum Nova for Windows, SatPC32, WinOrbit sau Orbitron)

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 12: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

4.2.4 Calculul automat al azimutului si elevatiei antenei pe baza elementelor orbitale ale satelitului

Pentru implementarea acestui modul de comanda pot fi utilizate diverse programe de tracking (precum Nova for Windows, HamRadio Deluxe, SatPC32 sau Orbitron), care calculeaza automat si in mod continuu unghiurile azimut si elevatie ale oricarui obiect cosmic daca sunt cunoscuti parametrii sai orbitali si coordonatele geografice ale antenei.

Datele privitoare la orbitele spatiale sunt intretinute si actualizate de USSPACECOM (Comandamentul Spatial al Statelor Unite). Aceste date, in format NORD TLE, pot fi accesate si actualizate periodic prin internet, daca este acordata permisiunea necesara. BITNET CCSS a obtinut dreptul de acces temporar la date NORAD TLE privind sateliti si deseuri orbitale.

In urma testelor realizate, s-a ajuns la concluzia ca cel mai bun si complet program de tracking in raport cu echipamentele utilizate este SatPC32 [13]

Un rol important in alegerea acestui program de tracking a constat in faptul ca dispune de un modul software foarte bine dezvoltat, prin care se rezolva relativ usor problema compensarii efectului Doppler cat si o documentatie completa pentru interfatarea cu echipamentul Icom IC-910H. Pentru restul programelor testate, problema compensarii efectului Doppler se poate rezolva cu ajutorul utilizarii unor aplicatii de tip third-party, cum ar fi WispDDE. Totusi, conform parerilor utilizatorilor de pe forumul comunitatii AMSAT, s-a ajuns la concluzia ca nu se poate asigura o functionare perfecta in 99.99% din situatiile care poate aparea.

SatPC32 este practic un pachet de aplicatii, ce pot fi folosite de catre radio amatori. Cele mai importante aplicatii sunt SatPC si Wisat. Programele calculeaza traiectoria satelitilor ce orbiteaza in jurul pamantului. Calculele sunt facute avand la baza modelul SGP4/SDP4, astfel ca calculele realizate sunt foarte precise. Ambele programe is actualizeaza calculele la fiecare secunda intr-un mod continuu.

Diferentele intre SatPC si Wisat consta in faptul ca aplicatia Wisat nu ofera posibilitatea unei vizualizari grafice a traiectoriei si a pozitiei satelitilor. Aplicatia SatPC32 modifica pozitia antenei cat si a frecventei purtatoare utilizate de catre echipamentul radio Icom IC-910H pentru a efectua corectia Doppler. Ambele programe permit comunicarea simultana cu alte aplicatii cum ar fi Wisp32. Mai multe informatii referitoare la modul de configurare, pot fi gasite in manualul de instructiuni al aplicatiei. O vedere de ansamblu asupra aplicatiei SatPC32 poate fi observata in Figura 7.

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 13: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Figura 7 – Vedere de ansamblu asupra aplicatiei SatPC32

4.2.5 Sistemul GPS

Un alt echipament important al statiei il constitue sistemul de receptie GPS. Utilizarea acestuia este necesar nu doar pentru determinarea exacta a coordonatelor geografice asociate statiei de la sol cât mai ales pentru furnizarea unei referinte de timp foarte stabile (prin intermediul satelitilor GPS). Coordonatele geografice ale statiei si timpul intra in calculul azimutului si elevatiei antenei.

Dupa realizarea unui studiu amanuntit cu privire la echipamentele existente pe piata si cu privire la raportul pret-calitate s-a luat decizia achizitionarii unui echipament GPS Hopf 6039 si a unei antene Hopf FG449010, fabricate de catre Hopf Elektronik GmbH [14].

Modelul GPS 6039 este compus dintr-o placa care va fi introdusa intr-un slot PCI a unitatii PC si care va fi conectata prin intermediul unui cablu coaxial la o antena exterioara Hopf FG449010. Pentru a se putea receptiona semnalele de la sateliti, aceasta va fi montata pe acoperisul statiei, pentru a avea o vizibilitate de 360˚. In Figura 8 se poate observa modelul de receptor Hopf 6039 cat si antena externa.

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 14: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Figura 8 – Receptor GPS Hopf 6039 si antena Hopf FG449010

Modul de calcul al pozitiei cat si receptia semnalelor emise de catre sateliti s-a facut prin modul absolut. In acest mod de functionare se utilizeaza un singur receptor GPS, iar precizia de pozitionare este de cca 10-15 m, o valoare mai mult decat suficienta pentru determinarea coordonatelor geografice a statiei. Astfel, unitatea PC va dispune de o unitate de referinta de timp foarte precisa asigurata prin sistemul de nevigatie prin satelit GPS.

Aplicatia software asociata receptorului GPS, denumita Hopf Management Console, permite modificarea diferitilor parametrii si configuratii a receptorului. Acesta permite sincronizarea altor echipamente prin portul serial RS-232 si ofera suport pentru receptia de semnale asociate standardului DCF77. Sincronizarea cu succes al ceasului intern asociat echipamentului Hopf 6039 cu ceasurile atomice ale satelitilor, va duce la activarea starii R (radio synchronouswith crystal control). Acest lucru semnifica ca echipamentul este sincronizat cu sistemul GPS si ca valorile afisate sunt corecte.

Figura 9 – Sincronizarea echipamentului / Sateliti vizibili

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 15: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Nivelul de putere al semnalelor receptionate de la satelitii GPS vizibili pe cer, modul de receptie al acestora cat si ora exacta pot fi observate in Figura 9.

Prin modificarea fisierului de configurare ntp.conf asociat aplicatiei receptorului cat si prin utilizarea suplimentara a protocolului NTP (Network Time Protocol) se poate realiza o sincronizare a ceasurilor altor unitati PC, daca se doreste integrarea altor sisteme de urmarire si de stabilire de legaturi cu diversi sateliti. Mai multe informatii referitoare la modurile de functionare sau la diferitele tipuri de configuratii se pot gasi in documentatiile asociate echipamentului.

4.2.6 Amplificatorul antenei statiei de urmarire radio

Datorita faptului ca nivelul de putere al semnalelor transmise de catre satelitii mici este scazut si a faptului ca distanta parcursa de semnal pana la statia de baza este relativ mare, este necesar utilizarea unui preamplificator de semnal la receptie pentru a se imbunatati raportul SNR si implicit pentru a putea descifra mai corect semnalele receptionate de catre echipamentul radio.

Amplificatorul trebuie sa functioneze in banda de RF a antenei si trebuie sa asigure un castig rezonabil (de ex. 20 dB) si sa furnizeze un factor de zgomot cat mai mic. Modelul ales este DBA-270 [15], construit de catre SSB Electronic si poate fi observat in Figura 10. Preamplificatorul se monteaza cat mai aproape de antena.

Figura 10 – DBA-270

Amplificatorul DBA-270 este echipat cu tranzistoare ACD FET, separate pentru benzile UHF/VHF si contine filtre trece-banda foarte abrupte pentru a se evita efectele de intermodulatie ce pot aparea. Diplexorul integrat asigura ca se utilizeaza simultan doar un singur socket N atat pentru intrare cat si pentru iesire din amplificator. Cu acest tip de configuratie, DBA-270 este ideal pentru optimizarea si imbunatatirea caracteristicilor de receptie pentru antene multiple. Puterea maxima de RF este de 100 W. Alimentarea amplificatorului poate fi realizata cu ajutorul unei surse externe prin socketul UHF sau prin intermediul cablului coaxial. Cele mai importante date tehnice sunt prezentate mai jos:

Specificatii tehnice:

Domeniul de frecventa: : 144-146 MHz / 430-440 MHZFactorul de zgomot: 1.3 dB /1.5 dBPutere RF: 100 WattPierderi de insertie: 0.2 dB / 0.4 d

Alimentare: 13.8 VCurent de scurgere: 200 mAImpedanta: 50 Ω, conectori de tip NCastig: 20 dB

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 16: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente

Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat in randul comunitatilor de radio amatori si este destinat in principal pentru stabilirea unor legaturi satelitare. Acesta este capabil sa opereze in benzile UHF (70cm) si VHF (2m) si are intregat un modul de functionare specific legaturilor satelitare, care permite stabilirea unor comunicatii satelitare. Prin instalarea optionala a unitatii UX-910, echipamentul poate functiona si in banda de 1200 MHz. In Figura ... este prezentata o vedere de ansamblu asupra echipamentului IC-910H.

Figura 11 – Vedere fata-spate echipament radio emisie/receptie IC-910H

Echipamentul permite o putere de pana la 75W la emisie in banda UHF, datorita unui amplificator de putere integrat realizat din tranzistori bipolari plasati in paralel. IC-910H dispune de o sensibilitate crescuta de 0.11 µV (pentru un raport S/N de 10 dB in modul SSB si CW), in timp ce semnalele parazite sunt minimizate pentru o receptie cat mai fidela a semnalului. Pentru obtinerea unor semnale de nivel scazut provenite de la diversi sateliti, este necesar utilizarea unor preamplificatoare care sa fie instalate in lantul de receptie. Echipamentul necesita o sursa de alimentare de 13.8 V, care sa fie capabila sa furnizeze un curent de 25A la emisie. Principalele caracteristici tehnice asociate echipamentului IC-910H sunt prezentate mai jos.

Specificatii generale: Domeniul de frecvente: 144-146 MHz 430-440 MHzModulatii: SSB, CW, FM, FM-NRezolutia frecventei: minim 1 HzStabilitatea frecventei: ±3 ppm (-10°C to +60°C)

Numar canale de memorie: 212 canaleAlimentare: 13.8 V DC Consum curent: TX: 23 A RX: 2.5 A Conectori: RF: SO-239 (VHF 50 Ω) Tip N (UHF 50 Ω)

Specificatii tehnice receptie:Sistem la receptie:VHF : SSB, CW: conversie superheterodina FM: conversie dubla superheterodinaUHF: SSB, CW: conversie dubla superheterodina FM: conversie tripla superheterodina

Domeniu de variatie RIT: SSB, CW: > 1.0 kHz FM: > 5.0 kHz

Sensibilitate:SSB, CW: 0.11 μV (pentru 10 dB S/N) FM: 0.18 μV (pentru 12 dB SINAD)

Raport de rejectie semnale parazite: > 60 dBPutere audio la iesire: > 2W

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 17: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

In privinta transferului de date, echipamentul dispune de doua porturi de date, fapt ce permite un transfer simultan de pachete digitale pe cele doua benzi de frecventa, in situatia in care se doreste emisia si receptia in acelasi timp. Pentru a se putea realiza un transfer de date intre echipamentul IC-910H si unitatea PC este necesara o interfata de comunicatie denumita CT-17.

4.2.8 Convertorul de nivel CT-17

Convertorul de nivel Icom CT-17 CI-V permite conectarea echipamentului IC-910H cu o unitate PC prin intermediul unui port serial RS-232C (vezi [17]). Convertorul permite conectarea a maxim 4 echipamente radio, care pot sa functioneze simultan. Modul de conectare al CT-17 poate fi observat in Figura.12.

Figura 12 – Convertorul de nivel CI-V CT-17

Convertorul de nivel schimba valorile de tensiune de la iesirea echipamentului IC-910H in nivele logice TTL standard, permitand in acest fel unitatii PC sa poata modifica automat frecventa echipamentului radio pentru a compensa efectul Doppler pe durata emisiei sau receptiei. Interfata de comunicatie controleaza aproape toate functiile asociate echipamentului Icom IC-910H. Sistemul CI-V poate fi operat folosind diferite formate de date, care difera in functie de echipamentul folosit. Comenzile asociate diferitelor echipamente si formate de date pot fi gasite in tabelul de comenzi, ce este furnizat de catre producator.

Acest modul urmeaza sa fie implementat in statie, utilitatea sa fiind legata de faptul ca efectul Doppler poate intrerupe legatura dintre satelit si statia de receptie. Alternativa la utilizarea acestui modul este inlocuirea receptorului radio utilzat in prezent cu unul care scaneaza automat o banda de frecvente suficient de larga, in jurul frecventei de emisie a satelitului, astfel incit sa fie posibila receptia frecventei deplasate prin efectului Doppler.

4.2.9 Modemul KAM-XL

Echipamentul Kantronics KAM-XL [18] este un modem TNC foarte flexibil, de ultima generatie ce permite operarea in benzile de frecventa HF/VHF si UHF si este echipat cu ultimele moduri de operare a pachetelor de date existente. Echipamentul a fost proiectat sa poate functiona intr-o gama mare de aplicatii ce presupun emisia/receptia de pachete digitale de date. Printre cele mai importante caracteristici ale acestui echipament putem aminti:

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 18: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Moduri utilizate in HF, cum ar fi: CW, RTTY, ASCII, AMTOR, PACTOR, PSK31, GTOR, NAVTEX / AMTEX sau WEFAX.

Transmisie/receptie pachete de date la rate de 300, 1200, 9600 bps in benzile VHF/UHF. Receptie informatii de baliza de la un receptor GPS, statie meteo sau de la alte echipamente

compatibile cu formatul de date NMEA. Utilizat ca si un repetor digital de pachete ce poate retransmite pachete de la alte statii si care

poate fi configurat ca si o statie avansata APRS. Receptia datelor de telemetrie asociate semnalelor de baliza pe mai multe porturi de

comunicatie.

Fata de versiunile anterioare, KAM XL dispune de o putere de procesare DSP mult mai mare si este echipat cu o memorie RAM interna de dimensiuni considerabile. Acesta poate fi observat in Figura 13. El poate fi accesat si controlat de la distanta prin intermediul unor pachete de date de control securizate.

Figura 13 – Echipamentul Kantronics KAM XL

KAM XL poate fi configurat sa functioneze in diferite moduri de operare. Acesta dispune de diferite porturi de comunicatie ce sunt folosite pentru comunicarea cu diverse echipamente externe precum alte unitati TNC, receptoare GPS, unitati modem externe sau chiar echipamente de control de la distanta. Configurarea acestuia este realizata prin intermediul unui terminal iar comunicatia se realizeaza utilizand interfata seriala RS-232C. Firmware-ul asociat echipamentului este stocat intr-o memorie interna FLASH iar actualizarea acestuia este realizata prin incarcarea unor fisiere de configurare.

Detalii complete referitoare la modul de configurare al acestuia pentru diferite moduri de operare sunt prezentate in manualul de instructiuni.

4.2.8 Analizorul spectral SPECTRAN

Echipamentul a fost selectat datorita specificatiilor tehnice [19] ale acestuia si datorita faptului ca ofera un raport pret-calitate foarte bun in comparatie cu performantele sale.

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 19: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Echipamentul SPECTRAN HF-4060 Rev.3 este un analizor spectral ce opereaza in domeniul de frecvente intre 100 MHz - 6GHz. Domeniul larg de frecvente, permite utilizarea echipamentului in diferite domenii cum ar fi WLAN 802.11, UMTS, WiFi, GSM900/1800, Bluetooth, DECT sau chiar banda de radio amatori UHF si VHF. Analizorul de spectru HF-4060 este echipat din fabrica cu doua antene: o antena pentru masuratori HyperLOG 7060, ce dispune de un sistem practic de manevrare si de o antena simpla dipol, ce se conecteaza direct in conectorul SMA.

Echipamentul dispune de un prag de zgomot mai redus fata de versiunile anterioare cat si de un detector al intensitatii semnalului in timp real. Pragul de zgomot mic permite detectarea semnalelor cu un nivel scazut de putere, semnale intalnite de obicei in legaturi satelitare de radio amatori sau in radio astronomie. Procesorul DSP ultra-performant, permite realizarea unor calcule complexe in timp real utilizate pentru analiza spectrala cat si pentru calcule referitoare la expunerea la radiatii. Unele dintre cele mai importante caracteristici tehnice pot fi observate mai jos:

Specificatii tehnice:

Domeniul de frecvente: 100 MHz – 6 GHzNivel semnal receptionat: -90dBm - 0dBmTimp esantionare minim: 100 ms

Acuratetea masuratorilor: +/- 3dBLargime banda filtru (RBW): 100 kHz – 50 MHzModulatii AM/FM

SPECTRAN HF-4060 este echipat cu o interfata USB 2.0, prin intermediul caruia datele achizitionate pot fi transferate la o unitate PC. Datele sunt procesate si interpretate cu ajutorul unui soft de analiza spectrala, furnizat de catre producator. Interfata grafica a acestuia poate fi observata in Figura 15.

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 20: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Figura 15 – Reprezentare spectrala a semnalelor receptionate.

Mai multe informatii referitoare la modul de functionare cat si de configurare a echipamentului pot fi gasite in manualul oferit de catre producator.

4.3 INSTALAREA STATIEI INTR-O LOCATIE TEMPORARA SI EXPERIMENTE PRELIMINARE

Statia radio urmeaza sa fie instalata in poligonul de comunicatii spatiale de la Marisel. Pana in prezent, toate testele au fost efectuate la Bitnet, in Cluj-Napoca. Toate echipamentele prezentate anterior, cu exceptia convertorului CT-17 si a modemului KAM-XL, au fost instalate, configurate si interconectate intre ele.

O oarecare problema a fost montarea rotorului Yaesu G-5500 si a antenei X-Quad pe acoperisul cladirii, foarte inclinat, astfel incat sa existe o vizibilitate de 360º si ca semnalul receptionat sa nu fie atenuat de cladirile adiacente. Pentru a se rezolva problema, s-a fabricat un scripete prin care sistemul format din rotor si antena poate fi urcat sau coborat de pe acoperis. In acest fel, exista posibilitatea montarii altor antene sau testarea diferitelor configuratii, fara sa existe probleme legate de urcarea pe acoperis. Acest lucru poate fi observat in Figura 16.

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 21: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Figura 16 – Sistemul cu scripeti pentru urcarea/coborarea a antenei pe acoperis

In Figura 17, se poate observa sistemul format din rotorul Yaesu G-5500 si antena X-Quad, coborate de pe acoperis, pentru a se putea modifica configuratia acestora.

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 22: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Figura 17 – Sistemul format din rotoarele Yaesu G-5500 si antena X-Quad cu polarizare lineara

Coordonatatele geografice ale antenei au fost determinate utilizand sistemul GPS Hopf 6039 instalat. Coordonatele obtinute au o eroare maxima de 10-15 m. Coordonatele geografice sunt:

Sediul Bitnet (Elevatie 355 m): 46°46’00” N23°36’45” E

GPS-ul 6039 este compus dintr-o placa care a fost introdusa intr-un slot PCI a unitatii PC si a fost conectat prin intermediul unui cablu coaxial la o antena exterioara Hopf FG449010. Antena GPS poate fi observata in Figura 18.

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 23: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Figura 18 – Amplasarea antenei GPS externe, Hopf FG449010, si a antenei VSAT (cea din plan apropiat) care asigura conexiunea la internet a statiei de urmarire radio (de exemplu pentru

actualizarea elementelor orbitale ale satelitilor).

Coordonatele geografice obtinute vor fi introduse in aplicatia de tracking SatPC32. Tot in aplicatia SatPC32 au fost configurate echipamentele cu care aplicatia va comunica, in special interfata de comunicare ARS folosita pentru controlul rotorului. S-au introdus de asemenea datele asociate echipamentului radio de emisie/receptie Icom IC-910H. Configuratiile pot fi observate in Figura ....

Lantul de receptie poate fi observat mai in detaliu in figurile urmatoare si trebuie sa fie coroborat cu schema bloc al lantului de receptie prezentata mai sus. In Fig. 19, 20 si 21 este prezentata unitatea PC cat si interfata grafica a aplicatiei SatPC32, in care se pot observa satelitii care sunt in acel moment de timp vizibili pe bolta cereasca. De asemenea se mai poate observa interfata ARS, care stabileste o legatura de comunicatie intre unitatea PC si unitatea de control a rotorului Yaesu G-5500.

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 24: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Figura 19 – Configuratia echipamentelor conectate la aplicatia SatPC32

Figura 20 – Vedere de ansamblu a sistemului de comanda si control a statiei

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 25: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Figura 21 – Receptorul Icom IC-910H setat pe frecventa de downlink al satelitului AO-51, in modul de functionare „satelit”

Datorita faptului ca nivelul de putere al semnalelor transmise de catre satelitii de radio amatori OSCAR sau cei de tip Cubesat este destul de scazut, este necesar utilizarea unui preamplificator de semnal la receptie pentru a se imbunatati raportul SNR si implicit pentru a putea descifra mai corect semnalele receptionate de catre echipamentul Icom IC-910H. Acesta poate fi observat in Figura 21.

Figura 21 – Pre-amplificatorul de semnal DBA-270

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 26: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Figura 22 – Montajul rotoarelor Yaesu G-5500 si a antenei X-Quad cu polarizare elicoidala.

Dupa cum se poate observa, in Figura 22 este prezentata situatia in care se receptioneaza semnale pe ambele polaritati ale antenei, pentru a se obtine in acest fel polarizarea circulara RHCP/LHCP dorita.

Pentru testarea statiei, au fost utilizate informatiile asociate satelitior de radioamatori, preluate de pe site-ul organizatiei AMSAT. AMSAT dispune de lista satelitilor ce pot fi utilizati in scopul realizarii unor legaturi satelitare. Tot aici, se gasesc informatii pretioase referitoare la frecventele pe care se poate emite/receptiona sau informatii despre starea de operare si functionare a satelitului.

In testele efectuate, s-au utilizat diferite modulatii ale echipamentului Icom IC-910H pentru receptia semnalelor transmise de catre sateliti. In special s-a pus accent pe modulatia CW (Continuous Waveform) si pe modulatia FM. In realizarea experimentelor, s-a tinut cont si de conditiile atmosferice, astfel ca s-au stabilit legaturi satelitare in conditii de vizibilitate perfecta (soare) cat si in conditii meteo nefavorabile (ploaie). S-a pus accentul mai mult pe realizarea unor legaturi de comunicatii in conditii meteo nefavorabile, pentru a se determina daca calculele referitoare la marginea de fading realizate in bugetul legaturii, sunt corecte. Testele au fost efectuate pe 2 tipuri de sateliti de radio amatori, ce utilizeaza banda UHF pentru downlink, dupa cum urmeaza:

Microsateliti: AO-51, LO-19 si SO-50 – structura geometrica de tip cub cu latura de 25cm. Cubesat: CO-56 si CO-65 – structura geometrica de tip cub cu latura de 10cm.

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 27: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

De mentionat ca, in stabilirea acestor legaturi satelitare, nu s-a utilizat convertorul de nivel CI-V CT-17, care este o interfata prin care se poate controla echipamentul radio de emisie/receptie IC-910 de catre aplicatia SatPC32, astfel ca a fost necesarea compensarii efectului Doppler prin acordul manual al frecventei de downlink. Din aceasta cauza, se poate observa in fisierele audio ce redau semnalul de baliza influenta efectului Doppler.

In fisierele audio asociate legaturilor satelitare ce utilizeaza modulatia FM, se pot observa apeluri CQ. CQ reprezinta un cod folosit de catre radio amatori, ce poate fi atat in codul Morse sau voce si care este o invitatie, pentru toti operatorii care asculta pe acea frecventa, sa raspunda la apel.

Denumire satelit utilizat pentru teste

Frecventa downlink Fisier audio mp3

SO-50 Saudi-OSCAR 50 (Saudisat-1C)

437.7950 MHZ FM SO-50.FM.2009.04.12.mp3

AO-51 Amsat-OSCAR 51 (Echo)

435.3000 MHz FM AO-51.FM.2009.04.12.mp3

CO-65 Cubesat-OSCAR 65 (Cute-1.7 + APD II)

437.2750 MHz CW CO-65.CW.2009.06.21BEACON.mp3

CO-56 Cubesat-OSCAR 56 (Cute-1.7 )

437.3850 MHz CW CO-56.CW.2009.06.22BEACON.mp3

LO-19 Lusat-OSCAR (LUSAT)

437.1250 MHZ CW LO-19.CW.2009.06.22BEACON.mp3

Fisierele audio demonstreaza faptul ca atat calculele referitoare la bugetul de legatura cu satelitul, cat si configuratiile echipamentelelor au fost realizate corect.

5. ANEXE

Fisiere audio mp3 care ilustreaza semnale tipice receptionate de catre statia radio construita in cadrul acestei etape, de la sateliti pentru radioamatori.

6. CONCLUZII

Aceasta etapa a avut ca obiectiv integrarea unui model experimental de statie de detectare si urmarire radio a satelitilor aflati pe orbite circumterestre joase (LEO) si efectuarea de teste preliminare.

Activitatil desfasurate in cadrul acestei etape pot fi impartite in trei categorii:

1. Analiza de compatibilitate a modulelor componente ale statiei de urmarire radio si maximizarea performantelor sale. Problemele sunt legate de faptul ca desi schema de principiu a statiei a fost decisa in cadrul etapei precedente iar o parte a modulelor componente era deja realizata si testata, atunci cind s-a trecut la integrarea statiei au trebuit rezolvate diverse probleme, dintre care amintim doar cateva:

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 28: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

Cum poate fi maximizat semnalul prin eliminarea efectulului diferentei dintre polarizarea semnalului receptionat (dependent de timp) si cel al antenei ?

Cum se poate calcula automat efectul Doppler la un moment dat stiindu-se orbita si cum se poate comanda automat tunerul receptorului radio pentru a-l compensa?

Cum se poate realiza cel mai eficient interfatarea tuturor aplicatiilor software care deservesc statia (calculul efectului Doppler, comanda receptorului radio, calculul azimutului si elevatiei satelitului, comanda rotoarelor, sincronizarea calculatorului cu timpul de referinta furnizat de satelitii GPS, etc.).

Pentru rezolvarea acestor probleme au fost studiate diverse variante de echipamente comerciale, aplicatii software si configuratii posibile, ceea ce a condus in final la solutia prezentata.

2. Realizarea modelului experimental prin integrarea blocurilor componente si testarea functionarii sale ca intreg. Statia a fost instalata provizoriu la BITNET CCSS si functioneaza actualmente in banda UHF (diverse polarizari) si poate fi configurata cu eforturi minimale pentru a functiona si in banda VHF.

3. Experimente preliminare, de receptia a unor sateliti stiintifici sau destinati radioamatorilor, care au orbita si frecventele de emisie cunoscute. Rezultatele experimentale reflecta faptul ca este posibila detectarea radio inclusiv a unor nanosateliti (sateliti cu latura de 10-30 cm si cu puteri de emisie sub 1 W) chiar daca sunt foarte departe. Au fost, de exemplu, detectati din Cluj nanosateliti atunci cand se aflau deasupra Africii de Nord sau Orientului Mijlociu.

Instalarea statiei radio in poligonul de la Marisel si adaugarea modulelor de compensare automata a efectului Doppler si de decodare a datelor de telemetrie va permite utilizarea acestei statii nu doar pentru experimente de detectare radio a satelitilor ci si pentru sustinerea misiunii unor nanosateliti stiintifici care urmeaza sa fie lansati intr-un viitor apropiat de catre diverse state (Romania, Ungaria, Austria, etc.). Instalarea statiei in poligonul de la Marisel a fost amânatã pentru etapa urmatoare din cauza reducerii drastice a bugetului alocat proiectului in 2009.

O alta dezvoltare viitoare a statiei vizeaza completarea sa cu antene si receptoare radio care functioneaza in alte benzi de interes pentru comunicatii sau supraveghere satelitara. De exemplu, banda S va fi acoperita in decursul lui 2010 cu o antena motorizata aflata deocamdata in faza de testare si un receptor radio de banda larga care urmeaza sa fie achizitionat.

Consideram ca obiectivul etapei a fost atins, modelul experimental fiind realizat si testat cu succes pe un caz particular de sateliti.

7. REFERINTE

[1] US Army Space Reference Text, US Army Space Institute, Fort Leavenworth, KS: Jul 1993.

[2] P. Ameline, Calibration of the ARMOR and TIRA Radar Systems, Final Report of ESA contract No. 14475/00/D/HK, Dec. 2001.

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2

Page 29: Proiect URSA - BITNET · Web viewCastig: 20 dB 4.2.7 Receptorul radio utilizat actualmente Icom IC-910H [16] este un echipament radio de emisie/receptie, care este foarte apreciat

[3] W. Flury, A. Massart, T. Schildknecht, U. Hugentobler, J. Kuusela, and Z. Sodnik, Searching for Small Debris in the Geostationary Ring, ESA Bulletin, No.104, pp. 92–100, Nov. 2000.

[4] J.C. Mandeville, F. Riboni, and P.L. Blelly, Interpretation of EISCAT Radar Data for Orbital Debris Studies, Adv. Space Res., Vol.16, No.1, pp. 29–33, 1995.

[5] D. Mehrholz, L. Leushacke, W. Flury, H. Klinkrad, and M. Landgraf, Detecting, Tracking and Imaging Space Debris, ESA Bulletin, No.109, pp. 128–134, Feb. 2002.

[6] J. Markkanen, M. Lehtinen, A. Huuskonen, and A. V¨a¨an¨anen, Measurements of Small-Size Debris With Backscatter of Radio Waves, Final Report of ESA contract No. 13945/99/D/CS, Mar. 2002.

[7] G. Brauer, The Need for Space Situational Awareness, Emerging and Future Technologies for Space Based Operations Support to NATO Military Operations, organized by the NATO RTO Space Science and Technology Advisory Group, Bucharest, 6 – 7 of September 2006.

[8] O. Cristea, P. Dolea, T. Opriou, V. Turcu, Developing an Experimental Multi-band Orbital Activity- Surveillance Sensor System in Romania, in Emerging and Future Technologies for Space Based Operations Support to NATO Military Operations, organized by the NATO RTO Space Science and Technology Advisory Group, Bucharest, 6 – 7 of September 2006.

[9] O. Cristea, Romanian Space Surveillance Activities & Interests, in Microsatellite-based surveillance of space, organized by the NATO RTO Sensors and Electronics Technology panel, Ottawa, November 27-29, 2007.

[10] X-Quad beams for 2 m or 70 cm with switchable polarization, WIMO Atennen und Elektronik Gmbh.

[11] G-5500 Operating Manual, YAESU MUSEN CO., LTD., 1998.

[12] ARS-EL-10, http://www.ea4tx.com/

[13] SatPC32 tracking software, http://www.dk1tb.de/indexeng.htm

[14] PC satellite clock 6039 GPS, Hopf Elektronik, http://www.hopf-time.com/en/index.html

[15] DBA-270 Duoband Preamp for 2m and 70cm, www.ssb.de

[16] VHF/UHF ALL MODE TRANSCEIVER IC-910H, www.icom.co.jp/

[17] ICOM CT-17 CI-V Level Converter, http://www.universal-radio.com/CATALOG/widerxvr/27710020.html

[18] KAM-XL All-Mode Wireless Modem, http://www.kantronics.com/products/kamxl.html

[19] SPECTRAN HF-4060, http://www.spectran.com/

Proiectul URSA etapa 2Proiectul URSA etapa 2