Réception d'image satellite METEOR
Dans une logique de résilience et d’autonomie, l'ARRA s'appuie depuis plusieurs années sur la réception d'images satellites météo. Avec l'arrêt progressif des transmissions analogiques NOAA, l'association a dû évoluer vers des solutions numériques plus performantes : les satellites METEOR QPSK : https://436-meteorm2.arra.re/
De NOAA (APT) à METEOR (QPSK) : une évolution nécessaire
Pendant longtemps, l'ARRA a exploité les satellites NOAA pour la réception d'images météo en utilisant la technologie APT (Automatic Picture Transmission). Ce système analogique, simple et robuste, a permis de démocratiser la réception satellite auprès des radioamateurs.
Schéma simplifié du fonctionnement APT
Le satellite “chante” l’image ligne par ligne, et le logiciel la redessine :
- L’image est découpée en lignes horizontales
- Chaque ligne est convertie en signal sonore (analogique) modulé sur la bande VHF
- Le récepteur SDR ou radio capture ce signal pour le décoder en image complète
Résumé ultra simple
- Une image transformée en son
- Chaque variation audio = un pixel (plus le son est fort, plus le pixel est clair)
- Une succession rapide de pixels forme une ligne d’image
- L’ensemble des lignes reconstitue l’image complète
- Le logiciel (ex : SatDump) reconstruit l’image en temps réel
Fin progressive de l'APT et transition vers METEOR (transmission QPSK)
À partir de 2023–2024, les satellites NOAA ont progressivement cessé leurs transmissions APT. L'ARRA a donc dû s'adapter en se tournant vers les satellites Meteor-M2 et Meteor-M3.
Comparatif des images NOAA et METEOR
Avantages des satellites METEOR (QPSK)
- Résolution nettement supérieure : l'image NOAA est limitée pour le zoom ; Meteor permet un zoom puissant sans pixellisation.
- Plus d'informations exploitables
- Technologie moderne et numérique
En contrepartie, leur réception est plus exigeante.
La modulation QPSK expliquée simplement
La QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) est une modulation numérique utilisée notamment par les satellites Meteor-M.
- Le signal peut prendre 4 positions différentes
- Chaque position représente une information
- Cela permet d’envoyer plus de données qu’un signal analogique
On peut comparer cela à une boussole : chaque direction correspond à une donnée, et le récepteur doit reconnaître la bonne direction.
Du pixel aux bits
Une image est composée de pixels. Chaque pixel peut prendre 256 niveaux de gris (codage 8 bits) :
- Pixel sombre → 00101100
- Pixel clair → 11100010
Ces bits doivent ensuite être transmis par radio.
Découpage en symboles
En QPSK, on ne transmet pas les bits un par un. On les regroupe par 2 bits, appelés symboles.
Exemple pour le pixel sombre 00101100 :
- Découpage en symboles : 00, 10, 11, 00
- Conversion en directions :
- 00 → ↗ (haut-droite)
- 10 → ↘ (bas-droite)
- 11 → ↙ (bas-gauche)
- 00 → ↗ (haut-droite)
Correspondance bits / I / Q
Pour transmettre ces symboles sur un signal radio, chaque direction est codée électroniquement avec deux composantes :
- I (In-phase)
- Q (Quadrature).
Ces deux valeurs définissent la position exacte du signal dans un plan, comme une boussole :
| Bits | I | Q | Direction |
|---|---|---|---|
| 00 | +1 | +1 | ↗ |
| 01 | -1 | +1 | ↖ |
| 11 | -1 | -1 | ↙ |
| 10 | +1 | -1 | ↘ |
Maintenant que nous savons comment les bits sont traduits en valeurs I et Q, voyons comment ce signal se comporte et se visualise graphiquement.
Visualisation du signal QPSK
Contrairement à l’APT analogique :
- Le signal ne change pas d’amplitude
- Il change uniquement de phase
Pour coder électroniquement la phase, on utilise deux signaux sinusoïdaux décalés de 90° :
- I (In-phase) → horizontal
- Q (Quadrature) → vertical
Signal QPSK
En combinant I et Q, on fait varier la phase du signal porteur, ce qui encode les données numériques sur quatre états de phase distincts.
Diagramme QPSK avec axes I et Q
La constellation
Après avoir vu les axes I (horizontal) et Q (vertical), on peut représenter le signal QPSK de manière graphique grâce à la constellation. De nombreux logiciels (Satdump, minitoune DATV sur QO100...) utilisent la constellation pour "juger" la qualité du signal.
Diagramme constellation QPSK
La constellation est une “vue de dessus” du signal : chaque point correspond à une combinaison des valeurs I et Q à un instant donné.
En QPSK, il existe pour rappel, 4 positions possibles : chaque point représente donc un symbole, soit 2 bits d’information.
| Direction | Bits |
|---|---|
| ↗ | 00 |
| ↖ | 01 |
| ↙ | 11 |
| ↘ | 10 |
Le récepteur mesure en permanence la position de ces points pour déterminer le symbole reçu, et ainsi reconstruire les données numériques.
Plus les points sont nets et regroupés, meilleure est la qualité du signal. S’ils sont dispersés, cela indique du bruit ou des perturbations.
“ah ok, les points dans la constellation viennent de ces deux signaux I/Q”
Chaîne de réception mise en place par l'ARRA
Figure : Antenne Turnstile utilisée par l'ARRA
- Réception via clé SDR et antenne Turnstile
- Décodage avec le logiciel SatDump
- Génération automatique des images météo
Les images sont ensuite envoyées vers un serveur Apache via un script Python :
- Envoi automatique des images
- Publication en ligne
- Organisation et affichage gérés par un script PHP, avec rotation et zoom possibles.
Figure : Interface web de publication des images METEOR
Le script Python calcule également les passages des satellites et les publie sur le site, permettant d’anticiper les réceptions.
Résilience et autonomie
- Passage d'une solution analogique simple
- Vers une technologie numérique plus performante
L'objectif reste inchangé : disposer d'un système autonome de réception d'images météo, indépendant des infrastructures classiques.