Sin título de diapositiva - Area TSC-UNIOVI

Cursos de verano 2014/2015  Universidad de Oviedo
Fabrica tu propia antena para la recepción de imágenes de satélites NOAA
Seguimiento de satélites y Software asociado
Ana Arboleya Arboleya
Departamento de Ingeniería Eléctrica
Campus Universitario
33204 – Gijón, Asturias, Spain
e-mail: [email protected]
Índice
Universidad
de
Oviedo
 Órbitas
 Parámetros
 Huella
 Clasificación
 Órbitas típicas
 Influencias externas
 Ubicación del observador
 Azimut y Elevación
 Sistemas automatizados
Seguimiento de las órbitas
 Elementos Keplerianos
 Programas de Tracking o Seguimiento
 Características básicas
 DEMO
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Órbitas
 Órbita: trayectoria curva que describe un objeto
alrededor de otro cuando se mueve bajos los efectos
de la fuerza gravitatoria.
 Kepler: Leyes del movimiento planetario (1609, 1618)
 Copérnico, Galileo, Newton
EXPERIMENTO DEL CAÑÓN DE NEWTON
 Si la velocidad es baja, caerá a la
Tierra (A y B)
 Si la velocidad es suficiente
(velocidad orbital) a esa altura, la bala
rodeará la Tierra circularmente (C)
 Si la velocidad es mayor que la
velocidad orbital, la bala orbitará la
Tierra pero de forma elíptica (D)
 Si la velocidad supera un determinado
valor (velocidad de escape) la bala
abandonará la Tierra (E)
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de
Oviedo
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Órbitas:
parámetros
Universidad
de
Oviedo
 Las órbitas se definen mediante 6 parámetros:
 Parámetros de Kepler o elementos Keplerianos
 e:
Excentricidad
 a: Semieje mayor
 i: inclinación orbital
 Ω: longitud del nodo
ascendente
 ω: argumento del
periapsis
 Mo: anomalía media
e: grado de desviación de la órbita con respecto a la
órbita circular (e=0)
a: suma de las distancias entre periapsis y apoapsis
dividida entre 2
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Órbitas:
parámetros
Universidad
de
Oviedo
 Las órbitas se definen mediante 6 parámetros:
 Parámetros de Kepler o elementos Keplerianos
 e:
Excentricidad
 a: Semieje mayor
 i: inclinación orbital
 Ω: longitud del nodo
ascendente
 ω: argumento del
periapsis
 Mo: anomalía media
i: ángulo entre el plano orbital y el de referencia
Ω : ángulo entre el plano orbital y el punto en el que
la órbita lo corta en sentido ascendente.
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Órbitas:
parámetros
Universidad
de
Oviedo
 Las órbitas se definen mediante 6 parámetros:
 Parámetros de Kepler o elementos Keplerianos
 e:
Excentricidad
 a: Semieje mayor
 i: inclinación orbital
 Ω: longitud del nodo
ascendente
 ω: argumento del
periapsis
 Mo: anomalía media
ω : define la orientación de la elipse (punto en que
se aplana)
Mo: posición del cuerpo secundario ʋ: anomalía
verdadera: ángulo entre periapsis y la posición
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Órbitas:
parámetros
Universidad
de
Oviedo
 Las órbitas se definen mediante 6 parámetros:
 Parámetros de Kepler o elementos Keplerianos
 e:
Excentricidad
 a: Semieje mayor
 i: inclinación orbital
 Ω: longitud del nodo
ascendente
 ω: argumento del
periapsis
 Mo: anomalía media
Los ángulos i, ω y Ω se conocen como ángulos de
Euler y definen la orientación de la elipse con
respecto al sistema de referencia
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Órbitas:
huellas
 La huella o footprint del satélite es la zona en la que el
satélite ofrece cobertura en un determinado momento.
 A no ser que el satélite sea GEO las huellas se mueven
constantemente
 Existen varios tipos de footprint en función
del tipo de satélite y de su órbita.
 Spot
 Zonal
 Hemisférico
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Órbitas:
Clasificación
POR ALTURA:
POR SU FORMA:

LEO : h<1500 km
Circular (e=0)

MEO :1500 km<h<20000 km
Elíptica (0<e<1)

HEO: h>20000 km
Parabólica (e=1)

GEO: h=35786 km
Hiperbólica (e>1)
POR INCLINACIÓN:

Ecuatorial: inclinación de 0º
 Inclinada
POR DIRECCIÓN :

Directa: hacia el este

Retrógrada: hacia el oeste
 Crítica: 63.4º

Polar: cercana a 90º
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Órbitas:
Órbitas típicas

Órbitas Molniya:
 HEO con inclinación de 63.4º y periodo orbital de 12 horas
 Pozo del apogeo: en polos norte o sur
 Amplia cobertura: redes de 3 satélites

Órbitas Tundra
 HEO con inclinación de 63.4º y periodo orbital de 24 horas
 Un satélite es esta órbita pasa la mayor parte del tiempo
sobre una determinada zona del planeta
 Huella característica en forma de ocho
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Órbitas:
Órbitas típicas
 Órbitas de Transferencia
Órbitas intermedias para que el satélite llegue a su órbita final
 Órbita de Hohmann
 Órbitas cementerio
 Órbitas donde se concentran los satélites
al final de su vida útil
 200 km por encima de la órbita GEO
 Δv de unos 11 m/s (3 meses de maniobras)
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influencias externas
Órbitas:
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Fuerzas
gravitacionales
UV
Radiación
Presión de la
radiación solar
IR
Partículas
cósmicas
Meteoritos
Rozamiento
atmosfera
Para mantener el satélite en su posición se envían señales desde Tierra
para modificar su posición: SSK (Satellite Station Keeping)
Sistemas activos: la vida útil del satélite depende del combustible
usado en el SSK
Sistemas pasivos: volantes de inercia
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Ubicación del
Observador
 Primer paso antes de establecer enlace con un satélite:
 Conocer la ubicación exacta del observador
 Si el satélite es GEO:
 Orientar la antena hacia el satélite
 Si el satélite no es GEO:
 Hay que conocer la orientación del paso del satélite
 Realizar un seguimiento durante la pasada
 Localización del observador:
 Coordenadas de Latitud y Longitud (altura)
GIJÓN
N: 45,52º
W: 5,63º
 GPS, Google Earth, etc.
 Automatización del sistema
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 Motores de roll y acimut
 Control mediante el software
de seguimiento
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Ubicación del
Satélite

ACIMUT:
 Dirección en grados con respecto al norte verdadero (0-360º)
 Indica el sentido horizontal de movimiento del satélite

ELEVACIÓN:
 Dirección en grados con hasta el satélite con respecto a la
superficie de la Tierra (0-90º)
 Indica el sentido vertical de movimiento.
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Seguimiento de
las órbitas
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 NORAD (North American Aerospace Defense Command)
obtiene los Keplerianos mediante observaciones muy precisas
con radares de precisión y sistemas ópticos
 Predicción de las trayectorias de las órbitas mediante su
descripción matemática.
 Los keplerianos de los elementos no clasificados se
proporcionan a la NASA que los difunde:

Celestrak (http://www.celestrak.com/NORAD/elements/)

AMSAT (www.amsat.org)

Kepler Manager de David Taylor
(http://www.satsignal.eu/software/wxsat.htm)

Heavens Above ( http://www.heavens-above.com)
 La validez de la predicción depende del tipo de órbita y de las
antenas que se vayan a usar en recepción
 Software: precisión de 10 días
 Actualización cada 6 meses para GEO, 2 meses para LEO, diaria
para ISS o para órbitas muy bajas
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Seguimiento de
las órbitas
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Oviedo

Existen 2 formatos para los keplerianos:
 AMSAT: Formato extendido
 TLE (Two Line Elements) de la NASA
Satellite: nombre común del
satélite
Catalog number: identicador
de la NASA para el satélite
Epoch time: instante en el
que se midió
Izda: año y día (2012/195)
Decha: fracción del día
(08:40:19.2456)
Element Set: hace referencia
a la fuente de información y es
opcional
 Los 6 siguientes: elementos
orbitales
Satellite
NOAA-18
Catallog number
28654
Epoch time
12195.36124474
Element set
0249
Inclination:
099.0473 deg
RA of node
153.6689 deg
Eccentricity
: 0.0015247
Arg of perigee
81.5515 deg
Mean anomaly
278.7395 deg
Mean motion
14.11674595 rev/day
Decay rate
4.39e-06 rev/day^2
Epoch rev
36804
Checksum
314
1 28654U 05018A 12195.36124474 .00000493 00000-0 29580-3 0 2499
2 28654 99.0473 153.6689 0015247 81.5515 278.7395 14.11674595 368259
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Seguimiento de
las órbitas

Existen 2 formatos para los keplerianos:
 AMSAT: Formato extendido
 TLE (Two Line Elements) de la NASA
Decay Rate: indica cómo
afecta la fricción de la
atmósfera a la Mean Motion
Epoch rev: es otra forma de
identificar el satélite, es
opcional
Checksum: para controlar
posibles errores en la
generación de los keplerianos
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Satellite
NOAA-18
Catallog number
28654
Epoch time
12195.36124474
Element set
0249
Inclination:
099.0473 deg
RA of node
153.6689 deg
Eccentricity
: 0.0015247
Arg of perigee
81.5515 deg
Mean anomaly
278.7395 deg
Mean motion
14.11674595 rev/day
Decay rate
4.39e-06 rev/day^2
Epoch rev
36804
Checksum
314
1 28654U 05018A 12195.36124474 .00000493 00000-0 29580-3 0 2499
2 28654 99.0473 153.6689 0015247 81.5515 278.7395 14.11674595 368259
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Programas de
Tracking
 Utilizan los keplerianos , el software de predicción y la
ubicación del observador
 Trazar y conocer las pasadas de cada satélite por la estación
 Representar gráfica y numéricamente las pasadas
 Controlar los sistemas automáticos de motores y radio
 Grabar las señales de los satélites seleccionados
 Existen varios programas gratuitos para Windows, Mac y
Linux.
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Oviedo
Cursos de verano
Nombre
OS
Control
Radio
Control
Antena
SatScape
Windows
Sí
Sí
MacDopler
Mac
Sí
Sí
Gpredict
Windows
Sí
SÍ
Wxtrack
Windows
No
Sí
Predict
Linux
No
Sí
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Bibliografía
 Steve Ford, The ARRL Satellite Handbook, ARRL, 2008
 Apuntes de la asignatura Comunicaciones Móviles y por
Satélite, Ingeniero de Telecomunicación, Universidad de
Oviedo 2008
 AMSAT: http://www.amsat.org/amsat/keps/formats.html
 Celestrak: http://celestrak.com/
 Satsignal: http://www.satsignal.eu/software/wxsat.htm
 Gpredict: http://gpredict.oz9aec.net/index.php
 Wxtrack: http://www.satsignal.eu/software/wxtrack.htm
 Heavens-above: http://www.heavens-above.com
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