Transmisión de imágenes a baja velocidad

La transmisión de imágenes a baja velocidad (LRPT, por sus siglas en inglés) es un sistema de transmisión digital diseñado para enviar imágenes y datos desde un satélite meteorológico orbital directamente a los usuarios finales mediante una señal de radio VHF . Se utiliza a bordo de programas de satélites meteorológicos de órbita polar baja, como Meteor-M (anteriormente MetOp) , y estaba previsto para NPOESS .

LRPT proporciona tres canales de imagen con la resolución completa del sensor (10 bits, 1  km/píxel, seis líneas/segundo), además de datos de otros sensores, como sondas atmosféricas e información de posicionamiento GPS .

El sistema actualiza y reemplaza el sistema analógico existente, denominado transmisión automática de imágenes (APT), que se utilizaba desde la década de 1960 a bordo de los satélites TIROS de la NOAA en órbita polar. El sistema APT proporcionaba solo dos canales de imagen, con una precisión y resolución reducidas (8 bits, 4 km/píxel, dos líneas/segundo). En comparación con el sistema APT, las imágenes LRPT son cuatro veces más precisas y tienen doce veces la resolución. Además, los datos adicionales de otros sensores amplían las aplicaciones de los satélites y de los usuarios que reciben la señal. 

LRPT utiliza un flujo de datos empaquetado que se transmite a una velocidad aproximada de 62 kilobits por segundo (kbit/s). Cada sensor que utiliza LRPT se considera una aplicación y recibe un porcentaje del ancho de banda de transmisión en forma de canal virtual. Por ejemplo, el sensor de imágenes del radiómetro avanzado de muy alta resolución (AVHRR) dispone de aproximadamente 40  kbit/s para transmitir sus tres canales de imagen, y el radiómetro infrarrojo de alta resolución (HIRS) dispone de aproximadamente 2900 kbit/s. El sistema de aplicaciones empaquetadas ofrece la flexibilidad de transmitir y recibir nuevos tipos de datos en el futuro utilizando el mismo hardware.

El flujo de datos se procesa mediante corrección de errores Reed-Solomon , se codifica por convolución , se intercala y se rellena con palabras de sincronización únicas. El flujo binario resultante tiene una velocidad aproximada de 160  kbit/s.

Se transmite como una señal de modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK) de 80 kilobaud sobre una portadora de radiofrecuencia en la banda de 137 MHz, con un nivel de potencia radiada isotrópica equivalente que varía entre 3,2 dBW (2 vatios ) y 8,0 dBW (6,3 vatios). 

Para garantizar que las estaciones terrestres de baja complejidad que previamente recibían la señal APT pudieran acceder a la señal LRPT, se incluyó un estudio de diseño en la especificación LRPT. Este estudio, denominado Anexo 1 , muestra los cálculos que aproximan el peor escenario posible para la recepción con antena fija omnidireccional , que será de 4,9  dB cuando el satélite se encuentre a 13° sobre el horizonte y mejorará a 8,6  dB a 30° o más de elevación.

Los datos de imagen AVHRR, en su formato original, constan de tres imágenes, cada una compuesta por seis líneas por segundo, con 2048 píxeles por línea y 10 bits por píxel. Esto resulta en una velocidad de datos sin procesar de 368 640 bits/s, aproximadamente diez veces mayor que el ancho de banda asignado. Por lo tanto, los datos se comprimen mediante la compresión JPEG DCT extendida, adaptada a una relación de compresión fija con funcionamiento continuo (sin cabecera ni pie de página), para ajustarse al tamaño del canal virtual.

Los datos del sensor de imágenes se agrupan en "franjas" de imagen de 2048 píxeles de ancho y 8 filas de alto antes de ser comprimidos. Cada paquete contiene tres de estas franjas de imagen, una por cada canal de imagen. Para reconstruir una imagen de 2048x2048 se requieren 256 paquetes de imagen AVHRR consecutivos.

Aunque el LRPT está en el satélite europeo MetOp -A lanzado el 19 de octubre de 2006, el LRPT fue desactivado permanentemente en ese vehículo después de causar interferencia con el Sonda de Radiación Infrarroja de Alta Resolución (HIRS ^{[ 1 ]} ).

Las investigaciones iniciales sobre la interferencia en el sistema HIRS de MetOp-A han concluido, y la conclusión es que no existe ningún escenario en el que se pueda activar el LRPT en MetOp-A sin causar una fuerte interferencia en HIRS. Debido a la importancia operativa de HIRS y a la falta de una comunidad de usuarios de LRPT establecida, es evidente que el LRPT no se volverá a activar operativamente en MetOp-A.

Debido a la naturaleza fundamental de esta interferencia en relación con el diseño de MetOp , se cancelaron los planes para operar LRPT en Metop-B y Metop-C. ^{[ 3 ]}

NOAA-19 , lanzado el 6 de febrero de 2009 (desmantelado el 13 de agosto de 2025), es el último satélite de la NOAA que utiliza el antiguo sistema analógico de transmisión automática de imágenes (APT), que data de la década de 1960. En un momento dado, la NOAA indicó que adoptaría un sistema como LRPT en futuros vehículos, pero tras la sustitución del programa NPOESS por JPSS en febrero de 2010, la NOAA decidió eliminar las transmisiones de datos de baja velocidad (LRD) de JPSS . ^{[ 4 ]}

El 8 de julio de 2014, Rusia lanzó el satélite meteorológico METEOR-M n.° 2 (también conocido como METEOR-M2) con un sistema LRPT a bordo. Las instrucciones para recibir imágenes LRPT de este satélite están publicadas en Internet. ^{[ 5 ]}

El 4 de julio de 2019 se lanzó el satélite METEOR-M N2-2. Operó con éxito hasta diciembre del mismo año, cuando fue impactado por un micrometeorito. El satélite permanece parcialmente operativo; sin embargo, los daños obligaron a los operadores a interrumpir el enlace descendente LRPT.

El 27 de junio de 2023 se lanzó el satélite METEOR-M N2-3, que funciona correctamente. Sin embargo, la antena no se desplegó por completo, lo que provocó una disminución de la intensidad de la señal. ^{[ 6 ]}

• Transmisión de imágenes de alta resolución (HRPT)

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