Ricezione Autonoma dei Satelliti NOAA con Raspberry PI

Raspberry PI 
Chiavetta SDR ( io ho usato la chiavetta SDR-RTL ) 

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo reboot now

sudo apt-get install libusb-1.0
sudo apt-get install cmake

sudo nano /etc/modprobe.d/no-rtl.conf

ed inseriamo:

blacklist dvb_usb_rtl28xxu
blacklist rtl2832
blacklist rtl2830

Ora installiamo la suite SDR:

cd ~
git clone https://github.com/keenerd/rtl-sdr.git
cd rtl-sdr/
mkdir build
cd build
cmake ../ -DINSTALL_UDEV_RULES=ON
make
sudo make install
sudo ldconfig
cd ~
sudo cp ./rtl-sdr/rtl-sdr.rules /etc/udev/rules.d/
sudo reboot now

Per poter registrare l’audio e far partire la decodifica ad un orario prestabilito usiamo:

sudo apt-get install sox

sudo apt-get install at

sudo apt-get install predict

Ora installiamo il software di decodifica:

cd ~
wget https://www.iz0fiu.it/wxtoimg_arm/wxtoimg-armhf-2.11.2-beta.deb
sudo dpkg -i wxtoimg-armhf-2.11.2-beta.deb

Adesso, dobbiamo inserire la chiavetta SDR nella porta USB del raspberry. Spegniamo il tutto, inseriamo la chiavetta e riaccendiamo. Per vedere se e’ andato tutto ok inseriamo il comando:

sudo rtl_test

Dovrebbe restituirci una risposta simile:

Found 1 device(s):
  0:  Realtek, RTL2838UHIDIR, SN: 00000001

Using device 0: Generic RTL2832U OEM
Found Rafael Micro R820T tuner
Supported gain values (29): 0.0 0.9 ... 
Sampling at 2048000 S/s.

Info: This tool will continuously read from the device, and report if
samples get lost. If you observe no further output, everything is fine.

Reading samples in async mode...

predict

*  Ground Station Location Editing Utility  *



                        Station Callsign  : IZ0FIU
                        Station Latitude  : 41.2621 [DegN]
                        Station Longitude : -13.6245 [DegW]
                        Station Altitude  : 50 [m]



            Enter the callsign or identifier of your ground station

Ora avviamo WxtoIMG per accettare i termini di utilizzo:

wxtoimg

Chiudiamolo e creiamo il file di configurazione:

sudo nano ~/.wxtoimgrc

Anche qui inseriamo le nostre coordinate:

Latitude: 41.2621
Longitude: 13.6245
Altitude: 50

In questo caso la Longitudine e’ EST, quindi a differenza di prima non dobbiamo inserire il segno “-” davanti il numero. Proseguiamo:

cd ~
mkdir weather
cd weather
mkdir predict
cd predict
sudo nano schedule_all.sh

ed inseriamo all’interno:

#!/bin/bash

# Update Satellite Information

wget -qr https://www.celestrak.com/NORAD/elements/weather.txt -O /home/pi/weather/predict/weather.txt
grep "NOAA 15" /home/pi/weather/predict/weather.txt -A 2 > /home/pi/weather/predict/weather.tle
grep "NOAA 18" /home/pi/weather/predict/weather.txt -A 2 >> /home/pi/weather/predict/weather.tle
grep "NOAA 19" /home/pi/weather/predict/weather.txt -A 2 >> /home/pi/weather/predict/weather.tle
grep "METEOR-M 2" /home/pi/weather/predict/weather.txt -A 2 >> /home/pi/weather/predict/weather.tle



#Remove all AT jobs

for i in `atq | awk '{print $1}'`;do atrm $i;done


#Schedule Satellite Passes:

/home/pi/weather/predict/schedule_satellite.sh "NOAA 19" 137.1000
/home/pi/weather/predict/schedule_satellite.sh "NOAA 18" 137.9125
/home/pi/weather/predict/schedule_satellite.sh "NOAA 15" 137.6200

Usciamo salvando con CTRL+X e proseguiamo:

sudo nano schedule_satellite.sh

ed inseriamo:

#!/bin/bash
PREDICTION_START=`/usr/bin/predict -t /home/pi/weather/predict/weather.tle -p "${1}" | head -1`
PREDICTION_END=`/usr/bin/predict -t /home/pi/weather/predict/weather.tle -p "${1}" | tail -1`


var2=`echo $PREDICTION_END | cut -d " " -f 1`

MAXELEV=`/usr/bin/predict -t /home/pi/weather/predict/weather.tle -p "${1}" | awk -v max=0 '{if($5>max){max=$5}}END{print max}'`

while [ `date --date="TZ=\"UTC\" @${var2}" +%D` == `date +%D` ]; do

START_TIME=`echo $PREDICTION_START | cut -d " " -f 3-4`
var1=`echo $PREDICTION_START | cut -d " " -f 1`

var3=`echo $START_TIME | cut -d " " -f 2 | cut -d ":" -f 3`

TIMER=`expr $var2 - $var1 + $var3`

OUTDATE=`date --date="TZ=\"UTC\" $START_TIME" +%Y%m%d-%H%M%S`

if [ $MAXELEV -gt 19 ]
  then
    echo ${1//" "}${OUTDATE} $MAXELEV

    echo "/home/pi/weather/predict/receive_and_process_satellite.sh \"${1}\" $2 /home/pi/weather/${1//" "}${OUTDATE} /home/pi/weather/predict/weather.tle $var1 $TIMER" | at `date --date="TZ=\"UTC\" $START_TIME" +"%H:%M %D"`

fi

nextpredict=`expr $var2 + 60`

PREDICTION_START=`/usr/bin/predict -t /home/pi/weather/predict/weather.tle -p "${1}" $nextpredict | head -1`
PREDICTION_END=`/usr/bin/predict -t /home/pi/weather/predict/weather.tle -p "${1}"  $nextpredict | tail -1`

MAXELEV=`/usr/bin/predict -t /home/pi/weather/predict/weather.tle -p "${1}" $nextpredict | awk -v max=0 '{if($5>max){max=$5}}END{print max}'`

var2=`echo $PREDICTION_END | cut -d " " -f 1`

done

Salvare, uscire e creiamo l’ultimo file:

sudo nano receive_and_process_satellite.sh

ed inseriamo:

#!/bin/bash

# $1 = Satellite Name
# $2 = Frequency
# $3 = FileName base
# $4 = TLE File
# $5 = EPOC start time
# $6 = Time to capture

sudo timeout $6 rtl_fm -f ${2}M -s 60k -g 44.5 -p 55 -E wav -E deemp -F 9 - | sox -t wav - $3.wav rate 11025

PassStart=`expr $5 + 90`

if [ -e $3.wav ]
  then
    /usr/local/bin/wxmap -T "${1}" -H $4 -p 0 -l 0 -o $PassStart ${3}-map.png

    /usr/local/bin/wxtoimg -m ${3}-map.png -e ZA $3.wav $3.png
fi

In questo file facciamo attenzione ad un parametro, ovvero il numero dopo “-g” che dovrà variare da chiavetta a chiavetta a seconda dei parametri supportati del “Gain” che abbiamo letto prima, cerchiamo di trovare il valore che corrisponda al 70-75% del massimo supportato, ci garantirà la migliore qualità. Probabilmente dovremo cambiarlo in futuro a seconda della qualità immagini ricevute. Un altro parametro di cui tener nota è la correzione in ppm (il numero dopo il parametro “-p”) del quarzo della nostra chiavetta, di default è a 0 ma andrà revisionato a seconda del nostro hardware

sudo chmod +x schedule_all.sh
sudo chmod +x schedule_satellite.sh
sudo chmod +x receive_and_process_satellite.sh

rendiamo eseguibile il tutto:

export EDITOR=nano
crontab -e

ed inseriamo in fondo:

1 0 * * * /home/pi/weather/predict/schedule_all.sh
@reboot sleep60 && /home/pi/weather/predict/schedule_all.sh

Riavviamo il tutto e siamo pronti a ricevere le immagini dai satelliti NOAA.

Ad ogni passaggio e successiva decodifica, nella cartella weather ci saranno tre file, 2 immagini di cui una mappa ed un file audio.