Recevoir des images satellites météo sous Linux : les NOAA avec WXtoImg

Cet article concerne l »installation du logiciel WXtoImg sous Linux. Pour la procédure sous Windows, voir cet article.

Pour commencer, téléchargez le fichier .tar.gz pour installer le logiciel depuis le site de WXtoImg : https://wxtoimgrestored.xyz/downloads/

Une fois le fichier téléchargé, tapez les commandes suivantes dans un terminal :

cd répertoire-du-fichier/

gunzip < wxtoimg-linux64-2.10.11-1.tar.gz | sudo sh -c « (cd /; tar -xvf -) »

Une fois que l »ordinateur a fini de travailler (cela ne devrait prendre que quelques secondes), vous pouvez taper la commande suivante pour lancer WXtoImg :

wxtoimg -G

Si tout s »est bien passé, vous devriez voir WXtoImg à l »écran.

Pour la configuration de WXtoImg, je vous laisse consulter l »article pour Windows car le fonctionnement du logiciel ne varie pas entre les 2 OS.

Pour la partie audio du logiciel, vous devrez gérer l »entrée carte son avec PulseAudio ou Pavucontrol.

Lancez à chaque fois WXtoImg avec la commande suivante :

padsp — xwxtoimg

Dans la configuration de WXtoImg, choisissez /dev/sdp comme carte son, et gérer la sortie du client SDR et l »entrée de WXtoImg avec Pulseaudio ou équivalent.

Recevoir des images satellites météo : décoder les NOAA avec WXtoImg

Sur le 137Mhz il y a 2 familles de satellites : les NOAA et les METEOR. Dans cet article, nous allons voir comment décoder les NOAA, ce sont les plus simples à recevoir.

Aujourd »hui, il y a 3 satellites NOAA encore actifs. Ils envoient sur le 137Mhz leurs images ainsi que des données en APT. Voici un tableau récapitulatif de leurs fréquences :

SatelliteFréquence APTAnnée de lancement
NOAA-15137.620 Mhz1998
NOAA-18137.9125 Mhz2005
NOAA-19137.100 Mhz2009

Avant de pouvoir commencer à décoder, il faut pouvoir faire communiquer le logiciel de réception SDR avec le logiciel de décodage. Pour cela, installez VB-Cable (voir article sur le décodage DMR) ou Virtual Audio Cable. Une fois cette étape passée, il est temps d »installer de quoi décoder le signal reçu.

Il existe plusieurs logiciels pour décoder ces 3 satellites, mais dans cet article nous allons traiter uniquement du logiciel WXtoImg. Ce logiciel est gratuit et est disponible pour Windows, Linux et Mac OS depuis ce site.

Si vous êtes sous Windows, il suffit d’exécuter le fichier .exe pour installer le logiciel.

Une fois installé, au 1er lancement, WXtoImg demande de saisir l »emplacement de la station. Il suffit de remplir les champs (coordonnées GPS en degrés décimaux, avec Nord et Est positifs) puis de valider.

La version installée est une freeware. Pour retirer ses limitations gratuitement, il faut saisir les codes fournis sur le site de WXtoImg dans le menu Help -> Enter Upgrade Key

Une fois la saisie validée, le logiciel passe en Registered. Pour décoder les satellites, il faut déjà savoir quand ils passeront. Pour cela, rendez-vous dans File -> Update Keplers pour actualiser les données qui détermineront les heures de passage. Cette actualisation est à faire régulièrement.

Une fois l »actualisation effectuée, la liste des passages est disponible dans File -> Staellite Pass List :

Dans le menu Options, vous pouvez cocher Show All pour afficher les images reçues sans que le logiciel ne rogne les zones bruitées. Dans la fenêtre Recording Options, vérifiez que la carte son sélectionnée correspond bien à la sortie de votre câble virtuel.

C »est également sur cette fenêtre que vous pouvez choisir l »élévation à laquelle WXtoImg commencera et arrêtera d »enregistrer). Par exemple, dans mon cas, le logiciel enregistrera les passages dont l »élévation maximale sera supérieure à 20° (à l »Ouest comme l »Est) et il n »enregistrera que lorsque le satellite est à une élévation supérieure à 4° (au Nord comme au Sud).

Dans Options -> Auto Processing Options activez la création d »images. Cela va rendre automatique le décodage lorsque WXtoImg sera lancé est qu »un satellite est « à portée » (et si le logiciel SDR est lancé bien entendu).

Une fois que tout est configuré, il ne reste plus qu »à attendre un satellite. Une fois qu »un passage est en cours, lancez le suivi avec Gpredict avec comme expliqué dans cet article. Il faut également choisir le câble audio virtuel comme sortie dans le menu Audio de SDRSHarp.

Une fois le satellite passé, WXtoImg va traiter les images pour en faire plusieurs « versions ». Il est possible de les visualiser manuellement dans le menu Enhancements.

Les images décodées grâce au processus automatique sont sauvegardées dans le Dossier Images\WXtoImg\images.

Vous pouvez rajouter des informations sur les images comme les cours d »eau, les villes, ou du texte personnalisé en naviguant dans les différentes Options.

Image MSA d »un passage de NOAA 19 sur 137.100 MHz

Antenne Dipole en V 137 MHz

Après avoir fabriqué une Turnstyle et une QFH, je me suis attelé à la Dipole en V. Cette antenne est très simple à fabriquer et offre une bonne réception (voir très bonne, chez moi elle a une réception identique à celle de la QFH).

Pour fabriquer l »antenne, vous avez besoin de :

  • 2 tiges en aluminium ou 2 morceaux de conducteur d »une longueur de 55cm chacun (la longueur théoriqué est de (147 / 137,5 MHz) / 2 = 53,4 cm, mais il vaut mieux avoir des brins un peu plus long quitte à les retailler plus tard),
  • 2 dominos (ou sucres) électriques encore collés entre eux (côte à côte),
  • du coaxial pour relier l »antenne au récepteur.

La fabrication de l »antenne est très simple : il suffit de mettre un brin dans chaque domino, et de tordre les 2 brins pour qu »ils forment un angle de 120°. Pour faciliter l’installation, j »ai également tordu les brins pour qu »ils soient perpendiculaires aux dominos et non dans leur axe (voir photo ce-dessus et plus bas).

Une fois les brins en place, il faut ouvrir le coaxial sur quelques cm pour séparer l »âme et la tresse. Il faut ensuite connecter l »âme dans un des 2 dominos et l »âme dans l »autre, comme dans le schéma ci-dessous.

Schéma du Dipôle en V pour 137 MHz.

La réalisation de cette antenne est aussi simple que ça, pourtant c »est très efficace. La mienne mériterait d »être taillée encore un peu, mais sur les fréquences APT des satellites NOAA elle a un ROS compris entre 1,15 et 1,24 ainsi qu »une impédance comprise entre 44 et 57 ohms.

Passage au NanoVNA de l »antenne, avant qu »elle soit équipée d »un boitier.
Prochaine étape : lui trouver un boitier !

Antenne QFH

L »antenne QFH est une antenna pour la réception des satellites. Il est possible d »en fabriquer une pour quasiment toutes les fréquences, il suffit d »adapter ses dimensions. Dans mon cas je l »ai fabriquée pour 137MHz (satellites météo NOAA et METEOR).

La fabrication de l »antenne n »est pas compliquée, et il ne faut que peu de matériel : du fil électrique 2.5mm² (ou mieux du tube de plomberie en cuivre ou du coaxial), un tube de diamètre 32mm et de longueur ~1m, 2m de tube IRO diamètre 20mm, et quelques pièces imprimées en 3D (fichiers stl disponibles ici).

La 1ere étape de la fabrication est la mise en place de la structure. Les dimensions à suivre sont calculable sur ce site : http://jcoppens.com/ant/qfh/calc.en.php

Dans le cas d »une antenne pour la réception sur 137MHz (donc fréquence centrale de 137.5MHz) et avec du fil électrique 2.5mm², les dimensions à suivre sont de :

  • Distance entre le haut de l »antenne et le bas de la boucle courte (H1) : 68,3 cm
  • Distance entre le haut de l »antenne et le bas de la boucle longue (H2) : 71,9 cm
  • Distance entre le haut de l »antenne et la croix centrale de maintient (H3, en blanc sur la photo) : ~72/2 = 36 cm
  • Largeur des « brins » pour la boucle courte (H4) : 30cm (si on retire le diamètre du tube IRO cela fait donc des morceaux de (30 – 3,2)/2 = 13,4 cm à couper)
  • Largeur des « brins » pour la boucle longue (H5) : 31,6cm (soit des morceaux de tube IRO de (31,6 – 3,2)/2 = 14,2 cm)
Les différentes dimensions de l »antenne

Il faut également percer là où les conducteurs vont traverser le tube, c »est à dire dans la croix du haut et dans les 2 pièces en bas de l »antenne.

Une fois la structure construite, il ne reste plus qu »à mettre en place les conducteurs. Les longueurs de boucle sont les suivantes :

  • 225,5 cm pour la boucle courte,
  • 237,3 cm pour la boucle longue.

Je vous conseille de couper plus long pour faciliter la mise en place des conducteurs et de retailler après.

Sur le haut de l »antenne, la connexion des conducteurs au coaxial qui va vers le récepteur se fait comme suit :

Connexion des conducteur au coaxial du récepteur
Et voilà, maintenant il ne reste plus qu"à utiliser l"antenne. Sur mon installation la QFH donne de meilleurs résultats que la Turnstyle pour la réception des NOAA et METEOR.

Lier Gpredict et SDRSharp

Quand on cherche à recevoir les satellites défilants, il y a un facteur important à prendre compte : l »effet Doppler. Il s »agit d »un décalage en fréquence en fonction de la vitesse du satellite et de son approche ou éloignement.

Il y a plusieurs solutions pour compenser l »effet Doppler quand vous faites de la réception avec une clé SDR : vous pouvez décaler manuellement la fréquence de réception pour suivre le spectre du satellite, ou alors relier Gpredict et SDRSharp pour que Gpredict pilote lui même la fréquence de réception. C »est ce que nous allons faire dans cet article.

Le plugin pour SDRSharp

La première étape est d »installer sur SDRSharp un plugin qui lui permettra de communiquer avec Gpredict. Ce plugin s »appelle GpredictConnector et est disponible ici : https://github.com/alexwahl/SDRSharp.GpredictConnector

Pour l »installer, il suffit de télécharger le .zip disponible ici : https://github.com/alexwahl/SDRSharp.GpredictConnector/releases/tag/v0.3 et d »extraire le .dll dans le répertoire de SDRSharp.

Une fois cette manip effectuée, il faut ajouter la ligne suivante dans le fichier plugins.xml qui est contenu dans le répertoire SDRSharp :

<add key="GpredictConnector" value="SDRSharp.GpredictConnector.GpredictConnectorPlugin,SDRSharp.GpredictConnector" />

Maintenant si vous relancez SDRSharp, Gpredict devrait apparaitre.

La fenêtre de GpredictConnector une fois SDRSharp relancé.

Ce plugin va « écouter » un port pour recevoir des instructions de Gpredict. Pour activer cette écoute, il faut cocher la case « enable ». Le plugin affiche alors le port sur lequel il est à l »écoute. Notez le car il va nous permettre de configurer Gpredict.

Le plugin lancé. On voit qu »il est à l »écoute sur le port 4532

Ajouter la liaison dans Gpredict

Maintenant que SDRSharp est configuré, il faut ajouter la liaison dans Gpredict. Pour cela, rendez-vous dans Edit -> Preferences puis Interfaces. Vous devriez avoir la fenêtre suivante :

La fenêtre des interfaces radio de Gpredict

Pour ajouter une intreface, cliquez sur Add new. La fenêtre suivante s »ouvre :

La fenêtre d »ajout d »interface radio

Les champs se remplissent comme suit :

  • Name : nom de l »interface
  • Host : hôte qui héberge le logiciel de réception. Dans notre cas il est hébergé sur le même ordinateur que Gpredict, donc son adresse sera localhost
  • Port : port auxquel Gpredict doit se connecter sur l »hôte pour le pilotage. Le plugin sur SDRSharp indiquait 4532
  • Radio type : Permet d »activer ou non l »émission. Dans notre cas ce sera RX only
  • PTT status : pas besoin vu que nous n »utiliserons pas l »émission
  • VFO up/down : laisser en Not applicable

Une fois les champs remplis, il suffit de valider. L »interface apparait désormais dans la liste :

Validez pour quitter les préférences.

Utiliser la liaison

Maintenant que les 2 logiciels sont configurés, il ne reste plus qu »à vérifier le bon fonctionnement de liaison. Commencez par lancer SDRSharp, activer le plugin de communication et la réception radio.

Une fois SDRSharp fonctionnel, retournez sur Gpredict. Cliquez sur la flèche des options (flèche vers le bas) et rendez vous dans Radio control.

Accès à Radio control

La fenêtre suivante s »ouvre :

Dans cette fenêtre, dans l »encadré Target, sélectionnez le satellite voulu et la fréquence (par exemple ici c »est la fréquence APT de NOAA15 qui est selectionnée).

Dans l »onglet Settings, sélectionnez en 1er device l »interface radio créée.

Il ne vous reste plus qu »à cliquer sur Engage pour que SDRSharp soit piloté par Gpredict, et sur Track pour que Gpredict calcule le décalage lié à l »effet Doppler.

Le radio control en train de traquer la fréquence APT de NOAA15

Si vous allez sur SDRSharp, vous devriez voir la fréquence de réception se décaler comme la fréquence Radio de Gpredict.

Suivre les satellites avec Gpredict

Pour recevoir des satellites par radio comme les satellites météo NOAA par exemple, il est indispensable de savoir quand ils seront audibles. Pour cela, il existe des solutions en ligne et des logiciels. J »utilise le logiciel Gpredict de OZ9AEC. Il est disponible gratuitement ici : http://gpredict.oz9aec.net/ et ici : https://sourceforge.net/projects/gpredict/

Une fois téléchargé, si vous êtes sous windows il suffit de décompresser l »archive et de lancer le fichier gpredict.exe. Au 1er lancement, le logiciel ressemble à ça :

Saisir son emplacement

Il est temps de le configurer. Pour commencer : l »emplacement de la station. Définir l »emplacement correct est important car c »est avec ça que seront calculés les heures de passages ainsi que les azimut et les élévations des satellites lors des passages. La fenêtre de configuration de la station se trouve dans le menu Edit puis Preferences -> General -> Ground Stations. Il y a par défaut un emplacement de saisi, cliquez sur Add new pour en ajouter un nouveau. La fenêtre suivante s »ouvre :

Dans cette fenêtre, choisissez un nom pour l »emplacement et localisez le soit en choisissant l »aéroport le plus proche dans la ligne Location soit en saisissant une latitude et une longitude.

Nouvel emplacement saisi avec les coordonnées GPS

Une fois l »emplacement validé, sélectionner le en tant qu »emplacement par défaut (la petite case à cocher), supprimez l »autre emplacement (vous pouvez le conserver si vous le sauhaitez) puis relancez Gpredict. Normalement une fois le logiciel relancé le nouvel emplacement a dû être prit en compte.

Gpredict avec le nouvel emplacement par défaut

Modifier l »interface

Une fois l »emplacement réglé, il est possible de modifier l »apparence de Gpredict. Pour cela, rendez vous dans le menu Edit -> Preferences -> Modules. Une fois sur ce menu, plusieurs choix s »offrent à vous :

Je vous laisse essayer les différentes combinaisons possible, personnellement j »utilise le choix surligné en bleu sur la capture ci-dessus, je le trouve complet. Une fois que vous avez fait votre choix, validez et relancez de nouveau Gpredict. Une fois relancé, vous devriez voir la nouvelle apparence sur le logiciel :

Mettre à jour la base de données

Pour afficher les différents satellites, il est nécessaire de mettre à jour régulièrement la base de données de Gpredict sur votre ordinateur. Pour cela, cliquez sur update TLE data from network dans le menu Edit.

Choisir les satellites à l »écran

Par défaut, Gpredict affiche quelques satellites, mais ce ne sont pas forcément ceux que vous voulez suivre. Pour choisir de nouveaux satellites, cliquez sur la flèche qui va vers le bas en haut à droite puis cliquez sur configure. Dans la fenêtre sui s »ouvre, mettez dans la colonne de droite les satellites que vous voulez voir. La colonne de gauche contient la liste de tous les satellites disponibles sur Gpredict (et que vous n »avez pas mis dans votre affichage).

Quand vous avez fini de choisir vos satellites, cliquez sur OK. Sur la carte et dans les autres modules à l »écran le changement de satellites est effectué.

Voilà vous avez maintenant les bases pour utiliser Gpredict. D"autres articles un peu plus poussés comme par exemple sur la partie liaison avec un logiciel SDR seront prochainement mis en ligne.

Une antenne turnstyle pour le 145Mhz et les satellites météo

Pour recevoir les images des satellites météo, vous pouvez fabriquer l »antenne turnstyle décrite dans cet article ou fabriquer celle de I6IBE pour le 145Mhz.

En effet, même si elle est conçue pour le 145Mhz, elle fonctionne également sur 137/138Mhz ce qui permet donc de recevoir les images des NOAA et METEOR. Pour ma part, j »ai construit cette antenne car elle me permet de recevoir les satellites météo les images SSTV de l »ISS.

Recevoir des images satellites météo : l »antenne

Plusieurs fois par jour, des satellites renvoient sur Terre une image temps réel afin de voir différents paramètres météo. Certains d »entre eux peuvent être reçus assez simple : les NOAA 15, NOAA 18 et NOAA 19. Il sera également possible de voir les images envoyées par les METEOR, la seule différence sera dans les logiciels utilisés.

Avant de commencer à parler des logiciels, il faut commencer par le début de la chaine de réception radio : l »antenne. Pour la réception des satellites météo, il est possible d »utiliser différents types d »antenne (QFH, V-dipole, Turnstyle…). Mon premier choix s »est porté sur l »antenne Turnstyle ; mais par la suite j »ai également réalisé une QFH et un dipôle en V.

Cette antenne ne coûte que quelques euros à fabriquer : elle est conçue avec un tube IRO et les brins sont réalisés avec des tiges en aluminium de diamètre 3mm.

Il est également possible de construire l »antenne turnstyle présentée ici qui permet de recevoir le 145Mhz et le 137Mhz.

Calculer les brins

Lorsqu »on fabrique une antenne, il est important de savoir sur quelle(s) fréquence(s) elle va être utilisée. Dans notre cas, son objectif étant de recevoir les satellites NOAA et METEOR, elle devra fonctionner de 137MHz à 138MHz, ce qui nous donne une longueur d »onde de :

Maintenant que nous avons la longueur d »onde avec laquelle nous allons travailler, nous pouvons calculer la longueur des brins. L »antenne est composée de 2 parties : le dipôle (brins sur lesquels sera connecté le coaxial) et le réflecteur (non connecté au coaxial). Les brins de ces 2 parties ont des dimensions différentes.

L »antenne Turnstyle

Commençons par calculer la longueur des brins du dipôle. Pour cela, il faut appliquer le coefficient de vélocité à la longueur d »onde :

Chaque segment de brin du dipôle connexions comprises (voir schéma plus bas) mesure alors :

Schéma du dipôle

La longueur L correspond à la distance le bout extérieur du brin rouge et le centre de la pièce de fixation. C »est donc la longueur du morceaux tige d »aluminium + longueur des connexions (autrement dis, 2*L est la longueur bout à bout de l »antenne).

Une fois les brins du dipôle dimensionnés, il faut calculer les longueurs des brins du réflecteur. La formule pour les brins du réflecteur est la suivante (attention, il ne faut pas prendre la longueur à laquelle le coefficient de vélocité a été appliqué !) :

La distance entre le dipôle et le réflecteur

Comme dit plus haut, l »antenne Turnstyle est composée d »un dipôle et d »un réflecteur. La distance entre ces 2 parties n »est pas aléatoire, en effet elle doit être comprise entre une demi longueur d »onde et un 8e de longueur d »onde :

L »écart entre le réflecteur et le dipôle de l »antenne doit être de minimum 27cm et de maximum 1,14m. Il suffit de tester une fois l »antenne installée quelle distance offre la meilleure réception.

Les branchements

A l »étape du branchement, les choses se compliquent un peu. En plus de raccorder le coaxial qui descend vers le TRX, il faut ajouter une ligne déphasage. La longueur de cette ligne de déphasage se calcule avec la fonction suivante :

La ligne de déphasage en coaxial de 50 ohms et mesurer 36cm.

Pour réaliser le câblage, en utilisant les brins sur le schéma de l »antenne plus haut il faut suivre les correspondances suivantes :

  • La masse du coaxial 75 ohms sur le brin avec le trait vert clair,
  • L »âme du coaxial 75 ohms sur le brin avec le trait vert foncé,
  • La masse du coaxial 50 ohms et l »autre masse du 75 ohms sur le brin bleu clair,
  • L »âme du coaxial 50 ohms et l »autre âme du 75 ohms sur le brin bleu foncé.
Le plus compliqué dans cette antenne est de fabriquer les pièces qui tiennent les brins sur le tube IRO. Le plus simple est d"imprimer avec une imprimante 3D des pièces trouvées sur Thingiverse.Une fois l"antenne fabriquée, avant de décoder les satellites météo il faut encore installer les logiciels nécessaires.