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APPLICATION RELATIVES AUX IMAGES SATELLITALES: METEOSAT
Evaluation BTS Electronique session
2002, Académie de Dijon
CORRIGE
L’étudiant devra être capable de:
- appréhender le système de réception satellite d’images météorologiques dans sa globalité.
- mettre en oeuvre les objets techniques permettant cette réception ; à savoir les antennes de réception, le démodulateur, l’interface de numérisation et le programme JVFAX associé, installé sur PC.
PREREQUIS:
- présentation fonctionnelle du système technique (notamment le diagramme sagittal).
MATERIEL UTILISE:
- antenne parabolique munie de sa tête de réception, ainsi que du convertisseur de fréquence associé.
- antenne en double V permettant la réception des satellites défilant, munie d’un préamplificateur.
- un démodulateur à double changement de fréquence LX1375.
- une interface de traitement numérique du signal LX 1148.
- un PC sur lequel est installé le logiciel JVFAX7.0.
DOCUMENTATION:
- le CD-ROM réalisé par le lycée Pape Clément.
- l’accès à Internet pour le site concernant les satellites NOAA (position à l’instant t)
- les 4 fascicules constructeurs fournis avec le matériel, concernant :* Antenne à double dipôle en V
* Récepteur satellites METEOSAT et POLAIRES
* Interface DSP pour JVFAX 7.0
* Instructions pour JVFAX 7.0
TRAVAIL A FOURNIR:
- compléter au fur et à mesure du TP le document réponse fourni ci-après.
Insérez le CD-ROM fourni dans le lecteur
adéquat, et si le programme ne démarre pas automatiquement, double
cliquez sur l’icône :
La page suivante apparaît :
version 8.88 Proposer un site
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Ce CD ROM est le fruit d'un projet Pédagogique, Scientifique et Technique.
L'élaboration et l'utilisation se font avec des élèves de Seconde et Première et STS du Lycée Pape Clément sur les disciplines de S.V.T (sciences de la vie et de la terre) , Histoire et Géograhie, Sciences Physiques, Informatique et S.T.I. Electronique.
Il est directement utilisable sur le réseau d'ordinateurs PC de la salle informatique du lycée, en liaison avec le réseau INTERNET.
(URL) Une version sur le WEB est utilisable dès septembre 1999.
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Réception |
Ecran 800 * 600 mini conseillé |
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d' Images |
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Satellitales |
Archives
- METEOSAT
(URL)
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Cliquez ici pour la Suite Les pages à découvrir tout de suite
...............
Vous devez alors parvenir à la page suivante :
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Voici quelques pages que nous vous proposons de parcourir
afin de découvrir le contenu de ce CD-Rom
Les SITES INTERNET relatifs à la météorologie et aux satellites: Naviguez sur Internet
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Tous sur la météorologie |
Animation, Température de surface des Océans sur un An. |
Présentation
du Système Technique |
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@ Droit de reproduction et d'utilisation
C’est cette page que nous allons exploiter principalement. Lorsque vous aurez terminé de compléter un des tableaux du document réponse qui suit, c’est sur cette page qu’il faudra revenir. Au cas où certains s’égareraient dans le labyrinthe que peut constituer ce CD ROM.
DOCUMENT REPONSE :
Tableau n°1 : Repère horaire universel
Cliquez sur Heure GMT ou UTC et compléter le tableau suivant :
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Question |
Réponse |
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Donner la signification de l’abréviation UTC |
Universal Time Coordinated |
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Donner 2 équations mathématiques (une pour l’hiver, l’autre pour l’été), permettant de calculer l’heure UTC à partir de l’heure légale en France. |
- Hiver : H(UTC) = H(France)-1 - Eté : H(UTC) = H(France)-2 |
Tableau n°2 : Les différents secteurs et domaines de visualisation des images de Météosat
Revenez à la page principale et cliquez sur Météosat. Complétez alors le tableau suivant :
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Question |
Réponse |
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D’où proviennent réellement les images reçues sur le CANAL 1 de notre station de réception. |
DARMSTADT (Allemegne)
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Quels sont les 3 domaines de visualisation des images. Notez également le code alphabétique qui les repère. |
- Visible CxD - Infra-rouge Dx - Vapeur d’eau Ex |
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Sur cette page, en combien de secteur le globe terrestre est-il découpé. |
9 secteurs |
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Pour chaque domaine vu ci-dessus, déterminez ce que l’on cherche concrètement à visualiser. |
-Visible : Blanc = Nuage ou Neige Noir = Nuit ou absorption -IR : Blanc = Froid Noir = Chaud -Vapeur d’eau : Blanc=zone humide Noir=Zone sèche |
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A partir de ce qui vient d’être vu, donnez la correspondance n° de secteurà partie visualisée du globe terrestre. (donnez par exemple le nom du principal pays visualisé sur chaque secteur) |
1à CANADA-ATLANTIQUE 2à EUROPE-AFRIQUE DU NORD 3à VALLEE du NIL-MER ROUGE-vers ASIE 4à ATLANTIQUE-ANTILLES-GUYANE 5à AFRIQUE CENTRALE Ouest 6à AFRIQUE CENTRALE Est 7à Sud AMERIQUE DU SUD, CapHORN 8à ATLANTIQUE-AFRIQUE du Sud 9à AFRIQUE du SUD-MADAGASCARD |
On peut alors visualiser l’animation principale en cliquant sur la zone texte comme ci-dessous
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Lycée Pape Clément PESSAC @ |
Tableau n°3 : Liste des différents satellites avec lesquels nous travaillons
Revenez non pas à la page principale, mais à la page précédente concernant météosat et cliquez sur :
Complétez alors le tableau suivant :
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Question |
Réponse |
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Notez le nom des satellites géostationnaires. |
- GOES-W (usa) - GOES-E (usa) - METEOSAT (Eumetsat) - GOMS (Russie) - FY-2 (Chine) - GMS (Japon) |
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Notez le nom des satellites défilant. |
- NOAA (usa) - METEOR (Russie) |
Tableau n°4 : Ce que l’on est à même de visualiser sur le canal 2.
Revenir à la page précédente, et cliquez sur Voir le CANAL 2 de retransmission.
Complétez alors le tableau suivant :
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Question |
Réponse |
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Sur ce CANAL 2, de quels satellites proviennent les images que nous pouvons capter. (on peut s’aider en allant rechercher des informations avec les " Aller vers ") |
- GMS-a-b-c-d - GOES R Y Z - INDOEX (Météosat-5) - |
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Pour chacun d’eux, déterminez globalement la zone terrestre que l’on peut alors observer. |
- Japon- Australie - Amérique - Russie - Océan Indien |
Tableau n°5 : Exploitation du document déterminant les horaires de transmission.
Revenir à la page précédente, et cliquez sur Voir les horaires de transmission ( *.pdf)
Complétez alors le tableau suivant :
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Question |
Réponse |
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Notez les 2 fréquences de réception du canal 1 & 2. |
- CANAL 1 : 1691 MHz - CANAL 2 : 1694,5 MHz |
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A quelles heures UTC, et sur quel canal, peut-on observer la France en infrarouge, en visible, et en vapeur d’eau. |
- en Visible : C2D : 6h46 ;9h50 C02 :9h02 ;9h34 ;10h02 ;10h34. - en Infrarouge : D2 : 0h30 ;0h58 ;1h30;1h50 - en Vapeur d’Eau : E2 : 4h14 ;19h14; 5h46; 11h46 |
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Sur quel canal, à quelle(s) heure(s), et provenance de quel(s) satellite(s), peut-on observer le globe terrestre complet en Visible. |
Canal n° 2 (WEFAX pas codé : CTOT) Heure(s) : 15 H 22 Satellite(s) : Météosat |
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Sur le Canal 1, quand reçoit-on des images de test (type mire) |
2h10 ; 8h14 ; 14h18 ; 20h10 |
Tableau n°6 : Les satellites défilant NOAA.
Revenir à la page principale, et cliquez sur LES SATELLITES METEOROLOGIQUES
Cliquez sur :
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Complétez alors le tableau suivant :
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Question |
Réponse |
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Quelle est son altitude |
850 kms |
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Quelle est sa périodicité |
102 minutes / tour |
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Quelle est sa résolution |
1 à 4 kms (1,1 km à la verticale du satellite) |
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Quelle est sa largeur d’observation |
3000 kms |
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Pourquoi ces satellites sont-ils appelés héliosynchrones. |
Ils passent toujours au dessus du même |
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Noter l’adresse Internet du site qui lui est dédié. |
http://liftoff.msfc.nasa.gov/realtime/jTrack/ NOAA.htlm |
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Si vous disposez d’une connexion Internet alors :
Aller alors à l’adresse de ce site, et observer la trajectoire du (des) satellite(s) en temps réel.
(Sinon, demandez les réponses à votre professeur)
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Question |
Réponse |
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Combien y-a-t-il en réalité de satellite NOAA en activité. (notez leur nom) |
NOAA10, NOAA12, NOAA14, NOAA15 |
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Justifiez l’appellation passages ascendant et descendant. |
Ascendant = pôle Sud vers pôle Nord Descendant= pôle Nord vers pôle Sud |
Revenir alors à la page concernant les satellites météorologiques.
Tableau n°7 : Généralités sur le satellite Météosat-7.
Cliquez sur :
Imprimez la page obtenue.
Complétez alors le tableau suivant :
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Question |
Réponse |
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Donnez le nom du propriétaire et opérateur de ces satellites Météosat. |
EUMETSAT |
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Quelle est la position exacte de Météosat 7 |
0° de longitude |
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Quelle est la position de Météosat 5 |
63° Est (Océan Indien) |
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Par rapport à quel repère ces positions sont-elles données. On tracera ce repère sur la photo de gauche que l’on vient d’imprimer. |
Le méridien de GREENWICH |
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Quel est le rôle du radiomètre |
Mesurer l’énergie radiative dans différentes bandes spectrales. |
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Une image Infrarouge est constituée de combien de lignes ; chaque ligne de combien de pixels. |
En Infrarouge : - nombre de lignes : 2500 - nombre de pixels : 2500 |
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Une image Visible est constituée de combien de lignes ; chaque ligne de combien de pixels. |
En Visible : - nombre de lignes : 5000 - nombre de pixels : 5000 |
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La résolution au sol est en Infrarouge de : |
5 kms |
|
La résolution au sol est en Visible de : |
2,5 kms |
Radiative : qui concerne les radiations.
C omme par exemple les ondes électromagnétiques (OEM) qui ont
une longueur d’onde l =C.T
Cliquez alors sur : EUMETSAT.
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Question |
Réponse |
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Combien de satellite METEOSAT existe. |
4 |
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Quelle est la date limite de validité du dispositif actuel. |
2003 |
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Tous les combien les images sont-elles transmises au sol. |
Toutes les 30 minutes. |
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Recevons-nous, nous, ces images. |
NON |
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Où se situe le principal centre de réception et d’exploitation. |
Darmstadt |
Cliquez alors sur : Aller à Historique et organisation d'EUMETSAT
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Question |
Réponse |
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Combien y-a-t-il d’états membre de EUMETSAT. |
18 |
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Citez les. |
Allemagne,Autriche,Belgique,Danemark, Espagne,Finlande,France,Grèce,Irlande,Italie, Luxembourg, Norvège,Pays-Bas,Portugal, Royaume-Uni,Suède,Suisse,Turquie. |
Tableau n°8 : L’historique de Météosat.
Cliquez alors en fin de page sur : Le satellite Meteosat
Imprimez alors la photo du satellite METEOSAT 7.
Imprimer le champ d’observation du satellite.
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Question |
Réponse |
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A quelle altitude se trouve METEOSAT-7 |
environ 36000 kms ( 35800 km ) |
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Pourquoi ce satellite est-il géostationnaire. |
Il effectue une rotation en 24 H ; donc il semble fixe pour un observateur terrestre. |
Imprimer la grille de diffusion de Météosat (fichier au format .pdf)
Surlignez dessus les informations vues précédemment.
Revenir à EUMETSAT, paragraphe " La communauté des utilisateurs "
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Question |
Réponse |
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Qui émet les images que nous recevons nous au lycée ? |
Géré par Darmstadt. (Lannion canal 2) L'antenne est à FUCINO en Italie
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Dans l’historique, quand, où, et comment a été lancé Météosat 1. |
- Novembre 1977 - Cap Canaveral - Fusée Delta |
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Même question pour Météosat 2. |
- Juin 1981 - Kourou - Ariane 1 |
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Quelle est la position géographique de ce satellite. |
0° (pratiquement plein Sud pour nous) |
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Dans l’historique, quand, où, et comment a été lancé Météosat 3. |
- Juin 1988 - Kourou - Ariane V22 |
|
Même question pour Météosat 4. |
- Mars 1989 - Kourou - Ariane V29 |
|
Même question pour Météosat 5. |
- Mars 1991 - Kourou - Ariane V42 |
|
Même question pour Météosat 6. |
- Novembre 1993 - Kourou - Ariane V61 |
|
Quand a été lancé Météosat-7. |
3 Septembre 1997 |
Revenir alors à la page principale.
Cliquez sur Les images de Météosat
Vous devez arriver ici :
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Lycée Pape Clément PESSAC @ |
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 Image GMS Visible le 4 mai 1999 à 18h32 |
C’est cette nouvelle page que nous allons à présent exploiter.
Cliquez sur Comment interpréter une image Météosat ?
Imprimez cette nouvelle page, et vérifiez que les réponses que vous avez données précédemment sont correctes.
Revenir à la page précédente et cliquez sur Comment reconnaître les nuages sur les images satellites?
Tableau n°9 : Les informations visualisées par les différents types d’images.
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Question |
Réponse |
|
En Visible, quelle est la plage de longueur d’onde réellement observée. |
0,5 à 0,9 µm |
|
Que mesure effectivement le radiomètre. |
La lumière solaire réfléchie. (Donc pas disponible la nuit) |
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Que sera-t-on alors en mesure d’observer sur de telles images. |
Neige. Nuage épaisà blanc brillant Nuage mince à gris clair |
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En Infrarouge, quelle est la plage de longueur d’onde réellement observée. |
5,5 à 7,1 µm |
|
Que mesure effectivement le radiomètre. |
Le rayonnement thermique |
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Que sera-t-on alors en mesure d’observer sur de telles images. |
Pas la neige et le brouillard. Température de surface de la terre et des nuages. |
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En Vapeur d’Eau, quelle est la plage de longueur d’onde réellement observée. |
10,5 à 12,5 µm |
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Que sera-t-on alors en mesure d’observer sur de telles images. |
Variation de t° jour/nuit. Nuages bas (< 4 km)à gris clair. Nuages élevésà Blanc |
Il est possible d’aller plus loin, et de compléter ses réponses en cliquant sur Interpréter
Revenir à notre page de travail, et cliquez sur Le Spectre du Radiomètre du satellite Météosat
Imprimez la page obtenue.
Repérez sur ce spectre, les informations que vous venez de recueillir dans le tableau.
Revenir à la page sur laquelle nous sommes en train de travailler, et cliquez sur
Complément sur la transmission d'une image au format APT
Tableau n°10 : Etude de la chaîne de traitement de l’image.
Partie 1: Signal issu du satellite.
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Question |
Réponse |
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Combien y-a-il de radiomètre dans le satellite. |
4, ( dont 2 visibles + 1infra-rouge + 1 vapeur d'eau ) |
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En 25’, combien le satellite prend-il donc d’images. |
4 |
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A quel vitesse tourne le satellite sur lui-même |
100 tour/mn |
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En déduire le nombre de ligne par image. |
En 25’, 25*100 toursà 2500 lignes/images |
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Sachant le nombre de ligne par image dans les 3 modes de visualisation Infrarouge, Visible et Vapeur d’Eau (voir questions précédentes), combien d’images obtient-on concrètement en 25 ‘ par mode de visualisation. |
- en Visible :1 (5000 lignes=double résolution - en Infrarouge : 1 (2500 lignes) - en Vapeur d’Eau : 1 (2500 lignes) |
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Sachant que 5’ sont nécessaires à la remontée des miroirs, combien a-t-on globalement d’images en 30’. |
3 |
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Combien d’image est-on en mesure de disposer au maximum par jour. |
24*2*3=144 images |
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Combien peut-on avoir au maximum d’image par jour et par mode de visualisation. |
144/3 = 48 images / jour / mode |
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Sachant qu’une image nous est transmise toute les 4 ‘, combien d’images peut-on recevoir par jour. |
24*61/4= 360 images maxi par jour |
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A partir de la grille de diffusion imprimée lors des questions précédentes, justifiez la différence. |
- des horaires sans rien d’autres images (test, texte,) les 48 images sont en fait découpées en secteurs (9 ou 24) qui eux sont envoyés toutes les 4 ‘minutes |
Partie 2 : Signal en sortie du récepteur.
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Question |
Réponse |
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Quelle est la fréquence du signal (porteuse), en entrée du récepteur. On notera ici que d’autres fréquences sont possibles (canal 1&2) |
134 MHz |
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Est-ce la fréquence du signal émis par le satellite, ou bien un traitement a-t-il déjà eu lieu avant. |
Il y a déjà eu une transposition en fréquence |
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Quel type de modulation est utilisé ici. |
FM avec sous porteuse AM à 2400Hz |
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Quelle la fréquence du signal de sortie. |
2400 Hz ( sous porteuse ) |
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Quel est le type de modulation. |
AM |
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Que vaut l’indice de modulation. |
m=0,7 (m=0,8 dans la doc.) |
Représentez ici le spectre du signal de sortie, en fonction des informations qui vous sont données. ( on notera avec soin les différentes fréquences)
Quelle information est contenue dans l’amplitude des raies ? Les niveaux de gris de l’image
Partie 3 : Format de l’image.
Imprimez le dessin représentatif du format d’une image.
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Question |
Réponse |
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Combien aura-t-on de périodes du signal 300 Hz. |
3*300=900 périodes |
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Comment est composé le signal de phasage. |
Noir 12,5 ms puis Blanc 237,5ms. Donc en 5s on répète 20 fois cette séquence. |
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A priori, combien de temps dure la transmission d’un pixel de l’image. |
(800+40)*800 pixels pendant 200s. à 1 pixel dure 200/840*800=297,6µs |
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Combien aura-t-on de périodes du signal 450 Hz. |
5*450=2250 |
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Quelles caractéristiques aura le signal noir pur. (fréquence, amplitude) |
Fréquence nulle (après démodulation) Amplitude minimale |
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Justifiez par calcul la durée de réception d’une image. |
T = 3+5+200+5+10=223s |
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Est-on à même de recevoir une image toutes les 4’. |
223s= 3’ 43’’ donc < 4’ donc OK |
Cliquez alors sur Généralités sur la réception , et faite le lien avec le matériel disponible dans la salle.
Revenir à la page de travail et cliquez sur Principe de transmission des images.
Pour les chapitres 1 & 2, retrouvez les informations que nous avons déjà vues.
Pour le chapitre 3, complétez le tableau suivant.
Tableau n°11 : Définition de l’image telle qu’elle est transmise par le satellite vers la station de Darmstadt.
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Question |
Réponse |
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Sur combien de bits sont codées les luminances des images brutes. |
- en Visible : 6 bits - en Infrarouge : 8bits |
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Qui reçoit et traite ces images brutes. |
Centre ESOC de Darmstadt |
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Toute image du Canal 2 est-elle accessible. |
NON, il y a des images hautes résolutions qui nécessitent un décodeur. |
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Notez les 3 formats possibles. |
- C visible - D infra-rouge - E vapeur d’eau |
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Pour chaque format, notez le nombre, et la désignation des sous-formats. |
- C01-C024 soit 24 sous-formats -C1d-C 9d , soit 9 sous-formats - D1-D9 ,soit 9 sous-formats - E1-E9 ,soit 9 sous-formats |
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Qu’est-ce qu’une vue CTH |
Vue globale de la terre. (Disque total) |
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Qu’est qu’une image TEST |
Mire de gris |
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Qu’est-ce que " l’image " ADMN |
Informations sous forme de textes. |
L’exploitation de ce CD-ROM est à présent terminée, pour ce qui est de la présentation du système technique. Vous noterez qu’il reste encore beaucoup d’informations disponibles sur ce CD, et qu’il reste à votre disposition pour compléter votre culture générale sur le sujet, si vous en éprouvez le besoin. Certaines pages, comme par exemple fusée et orbite donnent beaucoup d’informations sur le lancement des satellites.
Et plus si affinité...........................................
Travaux pratiques : validés avec étudiants de BTS Electronique
Cette seconde partie du TP, consiste, à partir des informations recueillies dans la première partie, à mettre en oeuvre les objets techniques. Vous avez pour cela à votre disposition le matériel déjà présenté précédemment ; à savoir :
Dans ce paragraphe, nous allons définir les paramètres permettant d’orienter correctement la parabole. Si la votre est fixée, alors vous validerez ainsi son positionnement, sinon, alors vous serez à même de la positionner vous-même.
A partir des informations de la première partie, déterminez l’angle d’azimut suivant lequel la parabole doit être orientée afin de capter le satellite Météosat 7.
…………………………Azimut 0° (environ 3°Ouest à Sens)………………………
Sachant qu’il s’agit d’un satellite géostationnaire se trouvant donc à environ 36000 km de la terre, donnez l’angle d’élévation de la parabole. (angle approché que l’on considèrera valable sur toute la France.)
…………………………Environ 30°……………………………….
On représentera alors par 2 dessins simples, les 2 angles que nous venons de voir, puis, si nécessaire, on positionnera la parabole. (une simple boussole peut suffire)
La parabole étant correctement positionnée, et le câblage du démodulateur étant réalisé, mettre se dernier sous tension.
A l’aide des boutons poussoirs en façade, sélectionnez le canal 1.
Notez ici la valeur de la fréquence affichée :
F (Canal 1) =ex:133,994 MHz..
Cette valeur vous semble-t-elle correcte ? Comparez avec la valeur trouvée dans la partie 1.
Oui, normalement 134 MHz (différence = asservissement de fréquence par rapport au transposeur et température extérieure).
Tournez quelques peu le potentiomètre se trouvant à droite, et " écoutez " le satellite émettre. ( on coupera le son au bout d’un certain temps, afin de ne pas perturbez le voisinage….)
Quand le satellite émet une image, que se passe-t-il au niveau des Leds de la face avant ?
Une des Leds clignote puis s’allume en continu
Justifiez le nom de cette Led, en vous reportant au tableau n°10.
2400 Hz c’est la fréquence de la porteuse AM détectée lors d’une réception
Chronométrez le temps pendant lequel cette Led est allumée, et justifiez le.
On doit trouver moins de 4’ (3’43’’)
Mettez sous tension l’interface numérique, et en appuyant sur le bouton poussoir plusieurs fois, validez l’affichage des Leds sur la position AM.
A quoi se réglage correspond-il ? (on pourra s ‘aider du fascicule donné en fin de TP sur l’interface numérique LX1148)
lI permet de sélectionner la démodulation de type amplitude
Réglez alors le niveau de réception à l’aide du potentiomètre, afin que le niveau affiché par le vue mètre soit assez élevé, sans toute fois être en saturation (la Led Over ne doit pas être constamment allumée)
On peut alors à présent lancer l’exécution du logiciel JVFAX7.0 .(ou WXsat)
L’utilisation de celui-ci n’est pas très complexe (sous DOS !), mais il est toujours plus rapide de prendre en main un logiciel suite à une démonstration. Aussi, à ce stade du TP., on demandera au professeur d’expliciter les quelques fonctionnalités du logiciel.( par contre le logiciel WXsat, fonctionnant sous windows, est très simple de mise en oeuvre )
On pourra demander à voir entre autre comment se fait le réglage de l’heure UTC (on n’oubliera pas de vérifier que l’horloge interne du PC est bien à l’heure.), quel nom porte le fichier dans lequel on peut mémoriser une image, quels satellites et quels canaux on peut recevoir,
La démonstration ayant eu lieu, paramétrez votre logiciel afin de recevoir les images du Canal 1 de Météosat 7.
Imprimez alors l’image reçue.
Justifiez sur celle-ci, toutes les informations qui s’y trouvent.
Que visualisez-vous sur cette image ? (voir tableau n°2 et 9)
( à rédiger sur le document imprimé)
Si le temps (pas météorologique mais horaire) le permet, et s’il y a des émissions à l’heure où vous travaillez :
F(Canal 2)=137,5 MHz..
( à rédiger sur le document imprimé)
Dans la continuité, et si grâce à Internet vous repérez qu’un satellite défilant est proche de la France, réglez le démodulateur afin de scanner les satellites défilant.
On peut retoucher alors le niveau de réception au niveau de l’interface numérique.
Imprimez l’image reçue.
Quel satellite vous l’a envoyé.
Etait-il en phase ascendante ou descendante (S-N ou N-S) ?
( à rédiger sur le document imprimé)
FIN 
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