Réception d'images satellites
Coté logiciel, je me suis inspiré très fortement de ce tutoriel et j'ai modifié quelques scripts afin de les fiabiliser et de les rendre lisible.
Je les ai installés sur mon Raspberry Pi qui retourne dans le jardin dans une nouvelle boite. Celle ci est moins discrète que la caméra sur la mangeoire d'oiseau mais plus fonctionnelle et facile en terme de maintenance.
Logiciel
La capture du passage du satellite produit un signal audible. La magie de ce projet 
est la transformation de ce fichier audio en image !
Mise à l'heure
Pour commencer, il faut avoir un Raspberry Pi toujours à l'heure. Une alternative à l'installation d'une horloge matérielle est d'utiliser un client de synchronisation de l'heure ntp via internet :
sudo apt install -y ntp
Vérifier l'heure du pi :
date
Sur le mien, le fuseau horaire était celui de Londres :
date Sun 31 May 2020 09:16:29 AM BST
Reconfigurer le paquet tzdata pour le changer :
sudo dpkg-reconfigure tzdata
Installation des outils de capture
Pour la suite, il faut suivre le tutoriel sur le site "instructables" mais en ajustant plusieurs éléments que voici :
- installer les paquets suivants en plus de ceux listés :
sudo apt install -y git predict-gsat libusb-1.0-0-dev libxft2 cmake sox at
- l'url de téléchargement de
wxtoimga changé :wget https://www.wxtoimgrestored.xyz/beta/wxtoimg-armhf-2.11.2-beta.deb sudo dpkg -i wxtoimg-armhf-2.11.2-beta.deb
- installer les scripts shell de mon gitlab à la place de ceux du tutoriel : ils sont plus lisibles, (shellcheck
) et plus souple en terme d'installation et de débug. Les installer dans ~/predict.
Le résultat d'une passe se trouvera dans ~/weather dans un dossier de la forme : AAAA-MM-JJ_HH-MM_satellite_elevation. (Exemple : 2020-11-01_08-57_NOAA19_30) contenant :
- l'enregistrement audio
- le ficher des heures de passages des satellites de la journée
- les images infrarouge, des précipitations, thermiques etc… issues de l'enregistrement
Antenne et installation extérieure
Pour fabriquer l'antenne, j'ai opté pour l'achat d'un kit RTL-SDR Blog V3 contenant une clé USB à base de RTL2832 survitaminée (boitier en aluminium pour le refroidissement, quartz compensé etc…) ainsi qu'un ensemble d'antennes rétractables accompagnés de supports pour les fixer sur différents surfaces.
Cet article décrit une mise en oeuvre simple, c'est ce qui m'a donné l'envie d'essayer. L'antenne est composée de 2 brins ouverts de 120° mesurant 53.4 cm environ chacun orientée plein sud. Elle doit être installée le plus haut possible en zone habitée afin que la réception soit le moins perturbée possible.
Prototype
J'ai imprimé en 3d un premier modèle (supprimé de thingiverse aujourd'hui) utilisant les antennes rétractables, j'ai monté l'ensemble au bout de tube PVC de 80 mm de diamètre à 3 mètres du sol pour être le plus haut possible afin d'être moins gêné par les murs des maisons. J'ai utilisé un support de parasol rempli d'eau pour maintenir l'ensemble à la verticale. Le Raspberry Pi est posé dans l'herbe. Voici une photo du prototype de l'antenne :
La première caputre m'a épatée !
L'image est correcte mais un peu courte.
La 2e, sans rien changer, est bien meilleure 
.
Plusieurs lignes noirs horizontales apparaissent au milieu de l'image illustrant une gêne de réception sans doute liées à la présence des arbres et toits de maison aux alentours.
Mise en boîte
Comme le prototype est très encourageant, je suis allé plus loin en installant le Raspberry Pi dans une boîte installée dans le jardin. Pour stocker le matériel informatique, j'ai utilisé un vieux boîtier d'installation électrique. J'ai également remis en service mon alimentation en POE passif du projet de webcam à oiseaux à base d'un module LM2596.
Le connecteur à gauche de la carte électronique est relié à l'adaptateur POE passif et les connecteurs dupont femelle sont branchés sur les ports GPIO du Raspberry Pi.
La boîte électrique que j'utilise est assez grande pour contenir le Raspberry Pi, la clé USB et le régulateur de tension.
Taille des connecteurs
Il faut noter que les connecteurs prennent beaucoup de place : les connecteurs mâle / femelle du câble USB et de la clé tuner occupent un quart de la longueur du boîtier, j'oublie souvent ce “petit” détail lorsque je prévois la taille des boîtes. Ici, cela ne pose aucun soucis.
J'ai imprimé 2 pièces en 3D pour fixer l'adaptateur POE passif Ethernet et le passage d'antenne sur l'exterieur du boitier afin d'assurer l'étanchéïté de celui ci. Le boitier électrique n'est pas hermétique mais protège l'électronique des intempéries afin de ne pas avoir des problèmes de condensation.
L'ensemble est installé dans le jardin et est fixé sur un poteau au pied de l'antenne.
Le câble Ethernet sur la photo ci dessus est dehors depuis 2014, il n'a pas bougé en terme de qualité .
Antenne en aluminium
J'ai refait l'antenne : celle utilisée pour le prototype est en métal et donc elle rouillera. Mon ambition est de laisser l'installation dehors pour plusieurs mois. A la place, j'ai utilisé des tiges en aluminium pour éviter ce problème.
J'ai trouvé des tubes de 1 m de long et d'un diamètre de 10 mm dans une grande surface de bricolage.
Mais, une autre difficulté apparait : le câble coaxial connecté à la clé USB doit être fixé aux brins de l'antenne. La solution la plus traditionnelle est de souder l'âme et la tresse du câble aux différents élements de l'antenne. Mais souder sur de l'aluminium est pratiquement impossible. J'ai alors utilisé des connecteurs en cuivre que j'ai percé et fixé avec une vis à l'extremité du tube. Cela assure un bon contact électrique tout en permettant de souder le câble dessus.
J'ai coupé 2 tubes à un peu moins de 53 cm afin de prendre en compte la taille des connecteurs en cuivre.
J'ai modifié et publié un modèle 3D de support d'antenne fixant l'angle d'ouverture à 120° et s'insérant dans un tube PVC de ø 32 mm. Un trou perpendiculaire au cylindre s'insérant dans le tube PVC permet de passer une vis pour le maintenir en place et éviter que l'antenne s'envole.
J'ai installé l'ensemble au bout d'un tuyaux de 3 m de haut planté dans le sol. Voici quelques photos de l'ensemble monté :
Orientation de l'antenne
L'orientation de l'antenne permet une réception optimale des images et est donc importante. Il est difficile de l'orienter avec une boussole du haut d'une échelle. Dans le tube PVC supportant l'antenne, j'ai percé un trou assez proche du sol dans lequel j'ai glissé une tige métallique qui est orientée comme l'antenne. Ainsi, je peux orienter l'antenne à l'aide d'une boussole plein Sud :
Variation des images
WXtoImg fournit de nombreux algorythme d'amélioration d'images. Voici quelque explications :
- Analyse multispectrale MSA : combine une image du capteur 1 ou 2 (visible/proche infrarouge) avec une image du capteur 4 (infrarouge thermique) pour créer une image presque visible de la Terre en couleur proche de la réalité.
- HVCT fausse couleur : crée une image en fausse couleur en combinant une image du capteur 1 ou 2 (visible/proche infrarouge) avec une image du capteur 4 (infrarouge thermique) pour créer une image dans laquelle les nuages sont teintés par leur température.
- Map Colored IR with Precip (MCIR prep) : utilise le capteur 4 (infrarouge thermique) pour créer une fausse image colorée montrant les zones de précipitations probables. La probabilité et l'intensité des précipitations augmentent à mesure que la couleur passe du vert au jaune à l'orange au rouge au noir au blanc.
- Thermique : crée une image faussement colorée en utilisant les températures d'une image du capteur 4 (infrarouge thermique). Couvre toute la gamme de températures, des sommets des nuages très froids aux déserts chauds.
- Pristine : ce sont des images telles que reçues à ma station par le satellite sans altération. La terre apparaît “à l'envers” sur les cols en direction du nord. Les deux images sont les deux canaux envoyés par le satellite avec le canal A (gauche) commutant entre le capteur 1 (visible) ou 2 (near-IR) pendant la journée et le capteur 3 (mid-IR) la nuit et le canal B (droit) montrant le capteur 4 (thermique-IR) à tout moment pendant le fonctionnement normal.
Images reçues
Voici quelques images recolorisées de capture des satellites NOAA 18 et NOAA 19. Pour une raison inexpliquée la capture de NOAA 15 est toujours mauvaise et ne donne rien d'exploitable.
La capture ci dessous est belle et longue : elle part du nord du continent Africain jusqu'au nord de l'Angleterre avec quelques parasites :
