Empfang der Noaa Satelliten mit dem Banana-Pi

In den Jahren 2005-2011 hatte ich bereits die Noaa Wettersatelliten über einen R2FX empfangen. Allerdings verebbte das Interesse am Wettergeschehen, so dass der R2FX samt den beiden damals verwendeten QFH Antennen, über Ebay einen neuen Besitzer fand.

Im letzten Jahr, 2014, flammte das Interesse am Empfang wieder auf. Da mit Noaa19 im Jahr 2009 der letzte Satellit dieser Bauart seinen Weg ins All fand, wollte ich keine großen Geldbeträge mehr ausgeben, für eine neue Empfangsanlage. So suchte ich nach günstigen Alternativen und stieß auf interessante Artikel und Videos, wo mit einem einfachen DVB-T FernsehStick die Wettersatelliten empfangen wurden. Da diese Sticks mit 10-20 Euro je Stück, sehr preiswert sind und dennoch das tun, was ich mir vorstelle, schlug ich diese Richtung ein.

Allerdings war der Stick allein nicht alles. Es musste eine neue Antenne her. Um abermals Kosten zu sparen, wurde sie diesmal selbst gefertigt. Hier ist der Bau dieser Antenne beschrieben. Durch Verwendung eines DVB-T Sticks mit dem neuen R820T Tuner, welcher gegenüber dem alten E4000 deutlich empfindlicher ist, konnte die zu Anfang verwendete und recht komplexe Verstärkerschaltung samt Stromeinspeisung entfallen.

Hier mal eine grafische Darstellung vom Aufbau des Empfängers:

Dieses Bild zeigt den DVB-T Stick, welcher direkt am Antennenkabel steckt und von welchem ein USB Kabel zum Banana-Pi führt.

Dies ist der Banana-Pi-pro, dessen System auf eine 160GB SATA Festplatte liegt. Über das dicke, graue Kabel, dessen Enden auf den GPIO des Banana aufgesteckt sind, kommen die 433MHz Signale des Wettersensor Empfängers rein, welche der Banana-Pi ebenfalls verarbeitet und auf die Homepage lädt.

Diese Aufgabe hatte zuvor der Raspberry Pi erledigt. Allerdings war er für den Satellitenempfang zu schwach und wurde daher außer Dienst gestellt.

Der Banana-Pi läuft mit dem Raspbiansystem von Lemaker.org. Darauf wurde GnuRadio aus den Quellen kompiliert und installiert. Ebenfalls zur Anwendung kommt Lazarus. Eine fast 1:1 Kopie von Delphi, nur mit dem Unterschied, dass Lazarus sich nicht allein auf Windows-Systeme beschränkt und gar für Linux-Systeme auf armhf Prozessoren verfügbar ist. Mit Lazarus schrieb ich mir das Empfangssteuerprogramm, welches das aktuelle Datum und die aktuelle Zeit im Sekundentakt vergleicht. Entspricht beides dem Zeitpunkt eines beginnenden Satellitenüberflugs, so wird das Empfangsprogramm für den entsprechenden Satelliten gestartet und sein Signal als Wave-Datei mit 11025Hz und 16 Bit aufgezeichnet. Die Auswertung und Erstellung der Bilder erfolgt über die Konsolenbefehle von WxToImg. Wurde der Satellit empfangen und ausgewertet, macht sich das Steuerprogramm (in Lazarus geschrieben) an die Arbeit das frisch generierte Bild als Link in die HTML-Datei einzubinden und auf die Homepage zu laden. Während des Empfangs und der Auswertung pausiert die Wetterstation. Die Daten werden im Hintergrund weiter aufgezeichnet, aber erst nach Fertigstellung des Satellitenbildes geladen und ausgewertet. Ein weiteres Lazarus-Programm dient dazu, die Empfangszeiten, welche in WxToImg -> Satellite PassList zu finden sind, in ein Format zu wandeln, mit welchem das Empfangssteuerprogramm klar kommt.

Die erste Zeit hatte ich erhebliche Probleme mit den GnuRadio Pogrammen. Leider beendeten sich diese Programme mitten während des Satellitenempfangs, so dass ein Großteil des Satellitenbildes fehlten. Durch Neuinstallation des LibUSB Treibers und Verwendung eines anderen RTL-SDR Treibers unter GnuRadio, scheinen die Probleme nun der Vergangenheit anzugehören, oder treten nur noch sehr selten auf.

Da der Banana-Pi auf Grund der Wetterstation im 24h Dauerbetrieb läuft, werden entsprechend auch die Satelliten in der Nacht empfangen. Durch seinen geringen Stromverbrauch (5V-2A) eignet er sich dazu bestens. Wobei die 2A das Maximum sind, was das verwendete Netzteil leisten kann. Daher liegt die tatsächliche Leistungsaufnahme gar noch unterhalb von 10W.