Satellitenbilder empfangen mit RTL-SDR

Aufrufe: 181

Schon seit langer Zeit beschäftige ich mich mit dem Empfang polar umlaufender Wettersatelliten und deren Satellitenbilder. Diese Satelliten umkreisen in einer Höhe von rund 800km die Erde. Während des Fluges senden sie ein Endlosbild der Erde. Sobald man sie empfangen kann, kann dieses Endlosbild bis zum Empfangsende aufgezeichnet werden.

In den Jahren 2005 bis 2008 kam ein analoges Empfangsgerät zum Einsatz. Der R2FX von Holger Eckart. Hierbei handelt es sich um ein speziell auf den Wettersatellitenempfang ausgelegtes Gerät. Dies war damals auch notwendig. Denn die Wettersatelliten der amerikanischen Wetterbehörde NOAA senden auf 137MHz und 37kHz Bandbreite. Schon alleine die 137MHz erreicht kein normales Radio. Funkscannern der damaligen Zeit bereiteten hingegen die 37hKz Bandbreite Sorgen, da sie deutlich schmalbandiger ausgelegt waren.

Im Jahr 2015 wurde ich auf eine neue Methode des Satellitenempfangs aufmerksam. Hierbei werden spezielle DVB-T Sticks (mit RTL2832u Chipsatz) mit einem modifizierten Treiber und spezieller Software betrieben. Aus dem DVB-T Stick wird somit ein “Software definiertes Radio” (SDR), mit welchem zwischen etwa 50MHz und 1,7GHz alles empfangbar ist.

Die Funktionsweise von SDR

Die Funktionsweise ist einfach. Der Stick funktioniert hier als Empfänger, welcher sich auf die angegebene Frequenz einstellt. Die eigentliche Aufgabe der Signaldemodulation und Dekodierung übernimmt hingegen der Computer. Der Stick überträgt über die USB-Schnittstelle ein meist 2,4GHz oder 1,2GHz breites Frequenzband. Die spezielle Software stellt nun alle in diesem 2,4/1,2GHz breiten Frequenzband befindlichen Signale dar und dekodiert die vom Nutzer ausgewählte Frequenz.

Der große Vorteil des Software definierten Radios ist der, dass so ziemlich alle Modulationsverfahren demoduliert werden können, welche von der Software unterstützt werden. Von AM und FM über USB und LSB bis hin zu DSB und CW ist alles demodulierbar.

Die Hardware / der DVB-T Stick

Früher gab es einfache DVB-T Sticks, welche mit einem RTL2832u Chipsatz daher kamen. In der Zwischenzeit haben sich einige Hersteller der Thematik angenommen und spezielle DVB-T Sticks heraus gebracht, welche für den Einsatz als SDR optimiert sind. Hierzu zählt der Nooelec SDR-Stick. Dieser kommt bereits mit einer kleinen Stabantenne daher, so das erste Empfangsversuche möglich sind.

Hier mal eine kleine Zusammenstellung an Hardware:

Werbung


Als Amazon-Partner verdiene ich an qualifizierten Verkäufen.
Lesen Sie hier mehr über die in diesem Blog verwendeten Werbeeinblendungen.

Solch eine kleine Drahtantenne bringt natürlich keinen großen Empfang. Wesentlich besser ist hier eine aussen montierte, speziell auf 137MHz optimierte Antenne. In meinem konkreten Fall ist auf dem Dach eine selbst gebaute QFH Antenne montiert:

Verwendung fanden Messingrohre, sowie Alustäbe und ein RG58 50Ohm Antennenkabel.

Diese QFH-Antenne wurde mit diesem Skript berechnet. Sie empfängt nach alle Richtungen gleich gut und hat damit eine kugelfömige Empfangscharakteristik. Dies ist daher wichtig, da die Wettersatelliten von überall kommen. Sie fliegen im Osten, im Westen und stets von Nord nach Süd oder umgekehrt.

Software für SDR

Die am häufigsten eingesetzte Software zum Betrieb eines software definierten Radios ist SDR# (SDRSharp) und kann hier herunter geladen werden. Dies liegt vor allem daran, dass sie leicht durch Plugins an spezielle Wünsche angepasst und erweitert werden kann. Zuvor muss allerdings der installierte DVB-T Treiber mit dem modifizierten Treiber überschrieben werden. Dies geschieht mit dem Programm Zadig, welches hier herunter geladen werden kann.

Die russischen Meteor-Satelliten

Die russischen Meteor Satelliten unterscheiden sich radikal von den bisherigen NOAA-Wettersatelliten und ghören der neusten und aktuellsten Generation von Wettersatelliten an. Während die NOAA Satelliten ein eher kleines, gering aufgelöstes, analoges Satellitenbild auf 137MHz senden, ist das Bild der Meteorsatelliten digital und deutlich höher aufgelöst. Hier mal ein Beispiel:

NOAA-Satellitenbild
Meteor-Satellitenbild

Die Unterschiede sind deutlich. Während die NOAA-Satelliten eher einen groben Überblick liefern, lassen die Meteor-Satelliten schon sehr viele, feine Details erkennen. Und dies ist nur der LRPT (Low Rate Picture Transmission) Modus. Da will ich nicht wissen was im HRPT (High Resolution Picture Transmission) auf 1,7GHz zu sehen ist. Aber hier ist auch die Bandbreite mit 3000kHz (3MHz) deutlich größer. Zu groß für die üblichen RTL2832-DVB-T Sticks. Und hier würde eine dem Satelliten nachgeführte Satellitenschüssel benötigt werden. Somit beschränke ich diesen Artikel auf die beiden aktuellen Meteor Satelliten. Übrigens stammen die beiden Bilder von meiner Wetterstations-Homepage. Nur falls jemand Sorgen wegen Copyright hat 😉 , die beiden Bilder sind selbst aufgezeichnet worden.

Wissen wann der Satellit kommt

Woher weiß ich nun, wann einer der beiden Meteor Satelliten vorbei schaut? Hierfür gibt es ein kostenfreies Programm namens Orbitron. Dieses lädt aus dem Internet die Bahndaten vieler Satelliten herunter und stellt deren Flugbahn über einer Weltkarte dar. Damit die vom Programm errechneten Überflugszeiten auch stimmen, muss in den Einstellungen der eigene Standort ausgewählt werden. Viele große Städte, wie Berlin sind bereits in einer Auswahlliste vorgegeben. Es können natürlich auch die eigenen GPS-Koordinaten eingegeben werden.

Wenn Orbitron nun anzeigt, dass der Satellit zu empfangen ist, dann wird die eigene Empfangslage wichtig. Generell gilt, dass der Empfang auf dem Land deutlich störungsfreier ist, als in der Stadt. Zudem stehen auf dem Land weniger Hindernisse im Weg, welche die vom Satelliten ausgesandten Signale schlucken. Ideal ist der Empfang auf dem Land, wenn die Antenne auf dem Dach, den Dachgiebel überragend, montiert ist und zudem das Antennenkabel unter 10m Länge bleibt.

Wie komme ich jetzt an die Satellitenbilder?

Zur Dekodierung der Meteor-Satellitenbilder gibt es Plugins für SDRSharp, als auch Standalone Programme.

  • Meteordekoder für SDR# In der ZIP-Datei befindet sich eine Datei namens “MagicLine.txt”. Die darin enthaltende Codezeile muss in die Datei “Plugins.xml” eingefügt werden, welche sich im Programmverzeichnis von SDR# befindet. Zudem sind die beiden DLL-Dateien der ZIP-Datei in das Programmverzeichnis von SDR# zu kopieren. Wird nun SDR# aufgerufen, ist ein neues Plugin namens “Meteor Demodulator” zu finden. Über den Button “Configure” des Plugins kann der Ausgabeordner festgelegt werden. In diesen schreibt das Plugin eine *.s-Datei.
  • Diese S-Datei kann nun mit dem LRPT-Dekoder in 3 Bilder dekodiert werden. Sofern der Satellit die 3 visuellen Kanäle überträgt, sind es die Farben rot, gelb und blau. Diese können mittels des LRPT-Dekoder zu einem RGB-Bild zusammengefügt werden. Die S-Datei wird durch anklicken des 72K oder des 80K Buttons geladen. Die Meteorsatelliten können mit 72kBit und mit 80kBit Datenrate senden. Der ältere M2-N21 Satellit sendet stets mit 72kBit auf 137,1MHz. Aber der neue M2-N22 sendet im derzeitigen Testbetrieb mal mit 80k, mal mit 72k, mal auf 137,1MHz und mal auf 137,9MHz. Hier muss das Meteordekoder Plugin bei der Samplerate auf “Auto” gestellt und darauf geachtet werden, welche Bitrate dieses Plugin während der Dekodierung anzeigt. Daraus ergibt sich auch, über welchen Button im LRPT-Dekoder die S-Datei geladen werden muss.
  • Zu guter Letzt kann das fertige Bild noch mit “Smooth Meteor” entzerrt werden. Dadurch werden zwar die Ränder etwas unscharf, dafür stimmt dann aber die Perspektive wieder.

Damit sollte dann ein schönes großes Satellitenbild auf Eurer Festplatte liegen. Ich schärfe es gern noch etwas nach, erhöhe den Kontrast etwas und setze noch meine Schrift darauf und dann ab auf die Homepage.

Fazit

Was soll ich sagen, der Empfang dieser Wettersatelliten macht unheimlich Spaß. Die NOAA-Satelliten nimmt der kleine Banana-Pi Minicomputer, auf welchem meinen gesamte Wetterstation läuft, automatisiert auf. Die Meteor-Satelliten nimmt er hingegen nur als eine IQ-Wave Datei auf. Quasi eine Rohdatei. Komme ich dann Nachmittags nach Hause, wird diese Rohdatei dekodiert und das fertige Satbild auf die Homepage geladen. Wie der automatische Satellitenempfang meiner Wetterstation genau funktioniert, habe ich im dortigen Forum nieder geschrieben. Dieser Artikel hingegen soll aufzeigen wie der Live-Empfang der Meteorsatelliten realisierbar ist.

Allen die auch mal solch hochaufgelöste Satellitenbilder empfangen möchten, wünsche ich viel Erfolg. Wie es geht und welche Hard- und Software dafür nötig ist, wisst Ihr ja nun. Ich drücke Euch die Daumen und wünsche viel Freude am selbst empfangenen Satellitenbild. Als Tip kann ich noch dieses Forum empfehlen. Dort geht es rund um den Empfang der Meteor-Satelliten. Ab Seite 105 ist auch ein User Names “Happysat” dabei. Er ist einer der Entwickler des LRPT-Dekoder und meldet sich immer, wenn eine neue Version online ist. Zudem schreibt er immer, wenn der neue M2-N22 wieder mal seine Frequenz ändert.

So, hier ist dieser Beitrag nun aber wirklich zu Ende. Viel Erfolg allen Satellitenempfängern 😉 .

Update:

Inzwischen habe ich mich bei gemacht und ein Raspberry-Image zur Satellitenaufnahme geschrieben. Die genauen Details sind hier zu finden: PiSat – der Satelliten-Raspberry Mit diesem Image ist es möglich, direkt nach dem Aufspielen des Images auf die SD-Karte, mit dem Satellitenempfang los zu legen. Alles für den Satempfang notwendige ist bereits fertig vorinstalliert. Es werden nur noch Eure persönlichen Einstellungen (Standortkoordinaten, Webspace-FTP-Daten und dergleichen) benötigt und dann kann die fröhliche Satellitenjagd auch schon los gehen.