DE3909740A1 - Vorrichtung zum empfangen und wiedergeben von signalen, die von wettersatelliten ausgesendet werden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Empfangen und Wiedergeben von Signalen, die von Wettersatelliten ausgesendet werden und Wetterbildinformationen enthalten, mit einem Empfänger zum Empfangen der Signale, mit einer Verarbeitungsschaltung zum Verarbeiten der empfangenen Signale und mit einer Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben der Signale in Form eines Wetterbildes.

Es ist allgemein bekannt, daß bereits seit längerer Zeit die Wetterentwicklung mittels Wettersatelliten beobachtet wird. Die Wettersatelliten erfassen mit ihren Radiometern Bilder von der Erdbewölkung und senden diese an die Bodenstationen. Die Wettersatelliten teilen sich in zwei Gruppen auf. So blicken die geostationären Wettersatelliten von einer festen Position in 36 000 km Höhe über dem Äquator auf die Erde, wobei zum Empfang die Antenne der Bodenstation auf den Satelliten ausgerichtet wird. Zum anderen gibt es polumlaufende Satelliten, die die Erde ca. 14 mal am Tag umkreisen. Dabei senden sie aus ca. 800 km Höhe kontinuierlich die Bilder des unter ihnen liegenden Abschnitts. Da sich die Erde währenddessen auch selbst dreht, wird nach und nach die gesamte Erdoberfläche abgetastet. Die geostationären Satelliten einerseits und die umlaufenden Satelliten andererseits erfordern unterschiedliche Empfangssysteme, um an der Bodenstation aus den gesendeten Signalen Wetterbilder abzuleiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die in der Lage ist Signale sowohl von geostationären als auch polumlaufenden Satelliten zu empfangen und die insbesondere in der Lage sein soll, in weiten Bereichen beispielsweise in der Schiffahrt, in der Landwirtschaft oder dergleichen eingesetzt werden zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger zum Empfangen sowohl von Signalen geostationärer Wettersatelliten als auch zum Empfang von Signalen umlaufender Wettersatelliten ausgelegt ist und daß die Verarbeitungsschaltung eine Steuerschaltung mit einem Programmspeicher umfaßt, in dem die Sendezeit, die Bildformate und die benötige Kanaleinstellung für wenigstens einen geostationären Satelliten enthalten sind und in dem die Empfangsfrequenzen für wenigstens einen polumlaufenden Satelliten enthalten sind und daß die Steuerschaltung Umschaltsignale zum Umschalten des Empfängers vom Empfang der Signale der umlaufenden Satelliten auf den Empfang der Signale der geostationären Satelliten und umgekehrt erzeugt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. So erfolgt nach dem Unteranspruch 2 in bevorzugter Ausgestaltung die Umschaltung des Empfängers zeituhrgesteuert zu einem bestimmten Zeitpunkt auf einen geostationären Satelliten. Diese Maßnahme trägt dem Umstand Rechnung, daß die geostationären Satelliten ihre Bilder in bestimmten zeitlichen Abständen senden. Durch eine entsprechende in die Vorrichtung integrierte Zeituhr kann dann der Empfang der Bilder des bzw. der geostationären Satelliten automatisch gesteuert werden. Die Umschaltung durch die Steuerschaltung auf den Empfang polarumlaufender Satelliten geschieht nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise dadurch, daß mittels einer Tastatur ein bestimmtes Zeitfenster eingegebenen wird, wobei die Uhrzeit für den Beginn und die Beendigung von Empfangsversuche festgelegt wird. Während des eingegebenen Zeitraums schaltet der Empfänger zyklisch auf den Empfang polarumlaufender Satelliten und wählt automatisch die entsprechenden Frequenzen.

Damit der Empfänger die Signale von geostationären und polarumlaufenden Satelliten empfangen kann, sind entsprechende Antennen an ihn angeschlossen. Für den Empfang polarumlaufender Satelliten kann eine Kreuzdipolantenne eingesetzt werden, die über einen Antennenvorverstärker an dem Empfänger angeschlossen ist. Für den Empfang geostationärer Satelliten kann eine Dipolantenne mit Direktoren (Jagi) oder auch ein Parabolspiegel eingesetzt werden.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das vom Empfänger abgegebene Niederfrequenzsignal, welches Bildinformation enthält, in einer digitalen Meßwertintegrationsstufe bearbeitet. Diese digitale Meßwertintegrationsstufe verwendet einen Addierer, einen ersten und einen zweiten Speicher sowie ein Taktschaltwerk. Die Funktion dieser Meßwertintegrationsstufe wird nachfolgend noch im einzelnen beschrieben. Festzuhalten bleibt daß durch die Anwendung einer solchen Stufe eine Unabhängigkeit von Phasenlage zwischen Trägerfrequenz und Synchronisationstakt erhalten wird. Durch die digitale Meßwertintegration werden während jeder Vollwelle des Niederfrequenzsignals bzw. während zwei Halbwellen des gleichgerichteten Niederfrequenzsignals ein mehrfaches an Messungen des Augenblickwertes dieses Signals durchgeführt. Die Summe dieser Messungen ist dem Effektivwert des Signals direkt proportional. Es ist damit eine störungsfreie Erfassung von Bildinhalten auch im Rauschen möglich, was mit bisher diebezüglich durchgeführten Maßnahmen nicht möglich war. Bei der bisher durchgeführten Spitzenwertmessung waren die Meßwerte beim Empfang von Störspitzen oder Rauschen erheblich verfälscht. Die Folge solcher periodisch auftretenden Störungen ist Moire im Bild, was bei der digitalen Meßwertintegration gemäß der Erfindung nicht mehr auftreten kann.

Eine weitere sehr vorteilhafte Maßnahme gemäß der Erfindung wird in den Maßnahmen nach den Ansprüchen 11-14 gesehen, wobei es durch diese Maßnahmen möglich ist, alphanummerische Daten gleichzeitig mit Bildinformationen auf einem Bildschirm erscheinen zu lassen, ohne daß hierfür ein spezieller Graphikprozessor erforderlich ist. Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in der Verwendung eines Grauwertwandlers nach dem Anspruch 15. Der Grauwertwandler kann Grauwerte auf dem Bildschirm bewerten und vergleichen. Mit dem Grauwertwandler werden allen Bildpunkten ein gleicher Differenzwert hinzuaddiert, so daß sich sofort erkennen läßt, welche Bildpunkte den gleichen Grauwert aufweisen. Durch diesen Grauwertwandler lassen sich Zonen gleicher Wolkendichte in visuellen Bildern darstellen sowie Zonen derselben Temperatur. Bei der herkömmlichen Bildverarbeitung von Bildern, die mit unterschiedlichen Grauwerten dargestellt werden, werden im allgemeinen Graphikprozessoren verwendet. Mit einem Fadenkreuzcursor wird auf den zu untersuchenden Bildpunkt gesetzt und der zum Bildpunkt gehörende Grauwert wird in einem Statusfenster zur Anzeige gebracht. Eine vergleichende Betrachtung von Grauwerten ist dabei nur mühsam möglich, da die zu vergleichenden Bildpunkte nacheinander mit dem Cursor angefahren werden müssen. Durch den erfindungsgemäßen Grauwertwandler dagegen läßt sich ein unmittelbarer Vergleich anhand eines Gesamtbildes durchführen.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung liegt im Einsatz einer elektronischen Barometerschaltung, die eine Meßbrücke aufweist, die temperaturstabilisiert gehalten wird. Bei herkömmlichen elektronischen Barometerschaltungen bewirken Änderungen der Umgebungstemperatur hohe Fehler. Die Erfindung verwendet eine Temperaturstabilisierung auf beispielsweise 60°C+ -0,2°C was eine hohe Genauigkeit gewährleistet, da der Driftfehler eines elektronischen Druckfehlers in erster Linie auf Temperaturdrift zurückzuführen ist. Zur Temperaturstabilisierung sind die Elemente des Barometers thermisch gekoppelt und werden von einer Heizung auf konstante Temperatur gehalten.

Alle Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind vorzugsweise in einem spritzwassergeschütztem Gehäuse untergebracht, auf deren Frontseite die Tastatur zum Bedienen der Vorrichtung neben einem Bildschirm angeordnet ist, der eine geeignete Größe aufweist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert und beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, daß die in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten, auch wenn sie nicht ausdrücklich in der Beschreibung erwähnt sind, als erfindungswesentlich angesehen werden. Es wird auch darauf hingewiesen, daß es sich die Anmelderin vorbehält, aus der Beschreibung der Zeichnung sowie den in der Zeichnung offenbarten Merkmalen weitere Ansprüche abzuleiten, die über die Schutzumfang der zunächst vorgelegten Ansprüche hinausgehen. Die Figuren der Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erläuterung der Grundbestandteile der Vorrichtung

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Dekoders

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des Barometers

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild des Analogdigitalwandlers

Fig. 5 zeigt ein Taktdiagramm zur Erläuterung der Vorgänge im Analogdigitalwandler

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Mikroprozessorsteuerung

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Bildspeichers/Bildschirmsteuerung und

Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild des in der Bildschirmsteuerung verwendeten Grauwertwandlers.

In der Fig. 1 ist ein Gesamtblockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung dient zum Empfang von polarumlaufenden geostationären Wettersatelliten. Der Benutzer steuert die Vorrichtung über die Tastatur 9. Die in der Art eines Mikroprozessors ausgebildete Steuerung 10 überwacht die Tastatur und leitet die erforderlichen Steuerungsprozesse ein. Je nach Vorwahl werden über die mit Vorverstärker 2 verstärkten Signale der Antenne 1 polarumlaufende Satelliten oder Signale von der Antenne 3 über den Konverter 4 geostationäre Satelliten mit dem Empfänger 5 empfangen. Das niederfrequente Ausgangssignal des Empfängers 5 wird über die Dekodierstufe 6 mit dem A/D-Wandler 8 in digitale Signale umgeformt. Per Umschaltung durch die Mikroprozessorsteuerung 10 können alternativ Feldstärke und Abgleichsspannung des Empfängers 5 sowie die Ausgangsspannung eines Barometers 7 in digitale Signale umgewandelt werden. Die digitalen Daten werden von der Mikroprozessorsteuerung 10 an die Bildspeicher- und Bildschirm-Steuerungslogik 11 übergeben, welche die Video- und Synchronisationssignale für den Bildschirm 12 erzeugt. Mit dem Netzteil 13 werden alle Komponenten mit Spannung versorgt.

Die Antenne 1 für den polarumlaufenden Satelliten kann eine Kreuzdipolantenne mit einem 5 db Gewinn für das Frequenzband von 135.5-138.665 MHz sein. Es kann sich dabei um einen Rundstrahler mit zirkular rechter Polarisation handeln. Der Antennenvorverstärker 2 hat entsprechend eine Bandbreite von 135.5-138.665 MHz bei einem Gewinn von 20 db. Er verstärkt die Signale der Kreuzdipolantenne 1 und gibt sie an den Empfänger 5 weiter.

Als Antenne für geostationäre Satelliten wird je nach Einsatzbedingungen entweder eine sogenannte Yagi mit 16 db Gewinn als Richtstrahler mit horizontaler Polarisation für den Frequenzbereich von 1691.0-1694.5 MHz eingesetzt oder aber ein Parabolspiegel mit 24 db Gewinn für die Frequenzbereiche von 1691.0-1694.5 MHz. Der Umsetzer 4 formt die Signale der Antenne 3 um und verfügt beispielsweise über 2 Kanäle mit den Eingangsfrequenzen 1694.5 MHz und 1691.0 MHz. Die Ausgangsfrequenz beträgt 137.0 MHz. Die Umschaltung der Kanäle erfolgt über den Empfänger 5 durch die Mikroprozessorsteuerung 10 über den Parallelport 106 mit der Steuerleitung MET 1/MET 2 (vergleiche Fig. 6).

Als Empfänger 5 wird ein Einfachsuper mit Synthesizer-Oszillator und Quarzdiskriminator bei diesem Ausführungsbeispiel eingesetzt. Die Zwischenfrequenz beträgt 10.7 MHz. Die Mikroprozessorsteuerung 10 übernimmt über den Parallelport 106 die Einstellung der Empfangsfrequenzen in 5 KHz-Schritten mit den Steuersignalen SF 0 . . . SF 9 sowie die Umschaltung zwischen Antenneneingang für umlaufende Satelliten und dem für geostationäre mit Signal UML/MET (vergleiche Fig. 6). Der Empfänger liefert als Ausgangssignal ein Niederfrequenzsignal E_NF, ein Feldstärkesignal E_FELD sowie ein Abstimmspannungssignal E_ABSTIMM. Mit dieser Ausgestaltung ist der Empfänger in der Lage, verschiedene polarumlaufende Satelliten (der Meteorreihe sowie der NOAA-Reihe) zu empfangen. Ebenso können als geostationäre Satelliten die Satelliten der METEOSAT-Reihe empfangen werden.

Die Ausgangssignale des Empfängers werden an den Dekoder 6 weitergegeben. Eine Detaildarstellung des Dekoders im Blockschaltbild ist in der Fig. 2 zu erkennen. Das Niederfrequenzsignal E_NF des Empfängers 5 wird mit dem Differenzverstärker 61 verstärkt, mit dem aktiven Tiefpaß 62 gefiltert und mit dem analogen Integrator 63 integriert. Die Ausgangsspannung des Integrators 63 wird über den Summationspunkt am Eingang des Tiefpasses 62 um 180° gedreht summiert, so daß eine vollständige Entkopplung von Gleichspannung gewährleistet ist. Das mit Präzisionsgleichrichter 64 geformte Signal D_NF wird vom Analog/Digital-Wandler 8 zur weiteren Verarbeitung durch die Mikroprozessorsteuerung 10 umgeformt.

Das Feldstärkesignal E_FELD des Empfängerts 5 wird dem Eingangsverstärker 65 verstärkt und mit dem aktiven Tiefpaß 66 gefiltert. Das Ausgangssignal D_FELD wird vom Analog/Digital-Wandler 8 zur weiteren Verarbeitung durch die Mikroprozessorsteuerschaltung 10 umgeformt. Das Abstimmspannungssignal E_ABSTIMM des Empfängers 5 wird mit dem Einangsverstärker 67 verstärkt und aktiven Tiefpaß 68 gefiltert. Das Ausgangssignal D_ABSTIMM wird vom Analog/Digital-Wandler 8 zur weiteren Verarbeitung durch die Mikroprozessorsteuerschaltung 10 umgeformt.

Wie in der Fig. 1 des weiteren zu erkennen ist, ist an den Analog/Digital-Wandler außerdem noch eine Barometerschaltung 7 angeschlossen. Die Schaltung des Barometers ist in der Fig. 3 in dem dort gezeigten Blockschaltbild näher dargestellt. Als Drucksensor 71 wird eine Meßbrücke eingesetzt, deren Brückenspannung mit dem Differenzverstärker 72 und dem Integrator 73 zum Ausgangssignal BARO des Barometers umgeformt wird. Mit der Absolutdruck-Korrektureinrichtung 75 wird das Barometer aus Meereshöhe abgeglichen. Über die Tastatur 9 kann der Benutzer seine spezifische Standorthöhe eingeben. Die Mikroprozessorsteuerung 10 hält die Standorthöhe im Arbeitsspeicher 101 und korrigiert die Meßwerte um diesen Wert.

Bei herkömmlichen elektronischen Barometerschaltungen bewirken Änderungen der Umgebungstemperatur einen hohen Fehler. Eine Temperaturstabilisierung auf 60°C+ -0,2°C gewährleistet gemäß der Erfindung eine hohe Genauigkeit, da der Driftfehler eines elektronischen Druckfühlers (Halbleitermeßstreifen) in erster Linie auf Temperaturdrift zurückzuführen ist. Zur Temperaturstabilisierung sind deshalb die Elemente des Barometers thermisch gekoppelt und werden von der Heizung 74 auf konstanter Temperatur gehalten. Das Ausgangssignal BARO wird mit Hilfe des Analog/Digital-Wandlers 8 an die Mikroprozessorsteuerung 10 übergeben. Diese speichert die Meßwerte im Arbeitsspeicher 101. Bei Anforderung durch den Bediener über die Tastatur 9 werden die Meßwerte der letzten 7 Tage durch die Mikroprozessorsteuerung 10 interpretiert und zur Ausgabe in Semi-Graphik-Zeichen in den alphanumerischen Speicher 11 geschrieben. Die Bildschirmsteuerung 11 steuert die Ausgabe der Zeichen auf dem Bildschirm 12.

Die Analog/Digital-Wandlerschaltung, die insgesamt in der Fig. 1 mit 8 bezeichnet ist, wird nun im einzelnen anhand der Fig. 4 und 5 näher erläutert. Je nachdem, welche von vier Steuerleitungen SFS, SAB, SNF und SBARO von der Mikroprozessorsteuerschaltung 10 aktiviert ist, wird mit dem digitalen Umschalter 81 eine der vier Analogspannungen E_FELD, E_ABSTIMM, E_NF und BARO auf den Eingang des Analog/Digital/Wandlers 82 der Analog/Digital-Wandlerschaltung 8 geschaltet.

Die Analog/Digital-Wandlung wird vom Taktschaltwerk 87 gesteuert. Die Grundfrequenz G 0 von 1.229 MHz für das Taktschaltwerk wird vom Oszillator 810 erzeugt. Mit der Steuerleitung Takt-Rate schaltet die Mikroprozessorsteuerung 10 den Teiler 811 zwischen dem Teilverhältnis 1 : 1 und 1 : 2 um, so daß sich für den Takt S 0 gemäß Fig. 5 eine Frequenz von 1.229 MHz bzw. von 0.6145 MHz ergibt.

Im Taktschaltwerk 87 wird aus dem Takt S 0 durch 16fache Teilung das Signal S 1 (siehe Fig. 5) erzeugt. Mit den positiven Flanken dieses Signals wird die Wandlung des Analog/Digital-Wandlers 82 angestoßen und die Übernahme der 12 Bit parallelen Ausgangsdaten des Addierers 83 in den Speicher 84 ausgelöst. Der Addierer 83 addiert bei jedem Taktzyklus die 12 Bit Ausgangsdaten des Speichers 84 mit den 8 Bit Daten vom Analog/Digital-Wandler 82. Der Impuls S 2 gemäß Fig. 5 löscht bei jedem 16ten Takt des Signals S 1 den Speicher 84. Somit wird die Summe von jeweils 16 Meßwerten des Analog/Digital-Wandlers 82 gebildet. Bevor der Speicher 84 gelöscht wird, werden die höherwertigen 8 Bit dieser Summe mit dem Impuls S 1 vom Speicher 85 übernommen, so wird der Summenwert durch 16 geteilt. Durch Nichtberücksichtigen der vier niederwertigen Bits - dies entspricht einem 4maligen Schieben des Bits nach rechts, jedoch ohne Zeitverlust - erfolgt eine automatische Rundung des Meßergebnisses. Dieser Wert wird dann zur Weiterverarbeitung - wenn es sich um gewandelte E_NF-Signale handelt - in den First In - First Out-Speicher 86 (Fifo) oder ansonsten in den Speicher 89 geschrieben, der von der Mikroprozessorsteuerung 10 ausgelesen werden kann.

Ist das Fifo 86 zur Hälfte gefüllt, gibt es eine Unterbrechungsanforderung an den Mikroprozessor 1010 (Fig. 6) ab. Dieser überarbeitet die Daten des Fifo 86 und legt sie in einem Bildspeicher ab. Die mit dem Signal S 0 definierte Meßfrequenzen des Analog/Digital-Wandlers entspricht dem 16-, bzw. 32fachen der Trägerfrequenz des amplitudenmodulierten Niederfrequenzsignals E_NF des Empfängers 5. Somit werden während jeder Vollwelle des Signals E_NF bzw. während zwei Halbwellen des gleichgerichteten Signals D_NF 16 bzw. 32 Messungen des Augenblickwertes von Signal D_NF durchgeführt. Die Summe dieser Messungen ist dem Effektivwert des Signals NF direkt proportional. Diese Vorgehensweise ist in den Ansprüchen und in der Beschreibungseinleitung als digitale Meßwertintegration bezeichnet. Ein Vorteil dieser digitalen Meßwertintegration liegt in der Unabhängigkeit von Phasenlage zwischen Trägerfrequenz und Synchronisationstakt. Man erhält dadurch eine hohe Auslösung und kann Bildinhalte im Rauschen erkennen.

Zur Bedienung der Vorrichtung ist die Tastatur 9 vorgesehen. Diese besteht vorzugsweise aus einer Tastenmatrix zu 3 Spalten und 5 Reihen. Die Mikroprozessorsteuerschaltung 10 legt über die Ausgänge T_COL 0 . . . T_COL 2 des Parallelports 105 nacheinander an den einzelnen Spalten der Tastatur 9 eine Spannung an. Die Reihen der Tastenmatrix sind mit den Eingängen T_ROW 0 . . . T_ROW 5 des Parallelports 105 verbunden. Durch Prüfung dieser Eingänge stellt die Mikroprozessorsteuerung 10 fest, ob und wenn ja welche Taste(n) betätigt sind. Der Zählerbaustein 109 oder ein Tastendruck stößt diese Abfrageprozedur mit einer Unterbrechungsanforderung an den Mikroprozessor zyklisch an. Die erfindungsgemäße Steuerschaltung ist in den Zeichnungen als Mikroprozessorsteuerung 10 insgesamt bezeichnet und im einzelnen anhand der Fig. 6 detaillierter dargestellt. Der eigentliche Mikroprozessor 1010 ist über den Datenbus D 0 . . . D 7, den Adreßbus A 0 . . . . A 15 und mit den Buskontrollsignalen Bus_CTRL mit den einzelnen Komponenten des Mikroprozessorsystems verbunden.

Der Systemtakt PIXELCLK von 8 MHz wird von der Bildsteuerung 11 als Pixeltakt verwendet. Der Programmablauf für den Mikroprozessor 1010 ist im Programmspeicher 102 festgelegt. Der Zähler 109 löst zyklische Unterbrechungsanforderungen für die Abfrage der Tastatur 9 aus.

Über die parallelen Ports 105 . . . 108 werden Komponenten außerhalb der Mikroprozessorsteuerung 10 gesteuert und überwacht. Nach dem ersten Einschalten der Vorrichtung gibt der Benutzer die Uhrzeit über die Tastatur 9 ein. Mit diesen Daten wird die mit Akkumulator gepufferte Kalenderuhr 103 gestellt.

Im Programmspeicher 102 sind die Sendezeiten und Bildformate und die benötigte Kanaleinstellung eines geostationären Satelliten z. B. des geostationären Satelliten METEOSAT, enthalten. Diese Daten werden nach einer Anforderung des Benutzers über die Tastatur 9 auf dem Bildschirm 12 zur Anzeige gebracht. Der Benutzer kann dann über die Tastatur 9 die gewünschten Bilder selektieren und Bildspeicher 11121 . . . 11128 wählen, in die das zu empfangende Bild abgelegt wird. Der Mikroprozessor 1010 überwacht die Kalenderuhr und schaltet zum selektierten Zeitpunkt beim Empfänger 106 mit dem Signal UML/MET auf den Empfang von geostationären Satelliten, wählt den Kanal mit Signal MET 1/MET 2 und stellt mit den Signalen SF 0 . . . SF 9 die Empfangsfrequenz ein. Er prüft die Empfangssignale auf Synchronisationsimpulse und schreibt die Bilddaten nach Überarbeitung und Synchronisation in einen Bildspeicher 11121 . . . 11128. Im Programmspeicher 102 sind auch die Empfangsfrequenzen der polarumlaufenden Satelliten in einer Tabelle enthalten. Zum Empfang selektiert der Benutzer über die Tastatur einen dieser auf dem Bildschirm 12 angezeigten Tabelle und gibt Uhrzeiten für den Beginn und die Beendigung der vom Mikroprozessor 1010 durchzuführenden Empfangsversuche ein. Während dieses Zeitraums stellt der Mikroprozessor 1010 zyklisch den Empfänger 5 mit dem Signal UML/MET auf den Empfang polarumlaufender Satelliten ein und wählt automatisch die entsprechende Frequenz mit Signalen SF 0 . . . SF 9. Der Benutzer kann auch mehrere Satelliten gleichzeitig selektieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet somit die Möglichkeit des automatischen Empfangs von polarumlaufenden Satelliten sowie des gleichzeitigen automatischen Empfangs von geostationären Satelliten nach Sendetabellenauswahl.

Der Bildschirmspeicher und die Bildschirmsteuerung 11 wird im folgenden anhand der Fig. 7 näher erläuert.

Auf dem Bildschirm 12 der Vorrichtung werden entweder alphanumerische Zeichen, die als ASCII-Code im Speicherbaustein "Alpha-RAM" 1111 vorliegen oder Bilder die als einzige Bildpunkte in einem der 8 Stück 64 Kbyte großen Bildspeicher abgelegt sind, ausgegeben.

Über die Steuerleitungen SB 0-SB 2 wird der aktuelle Bildspeicher 11121 . . . 11128 mit Hilfe des Selektors 112 ausgewählt. Mit dem Signal POFF werden alle Bildspeicher 11121 . . . 11128 deselektiert. Mit diesem Signal wird sichergestellt, daß keiner der Bildspeicher 11121 . . . 11128 nach dem Ausschalten der Spannungsversorgung selektiert ist. Die Bildspeicher sind über einen Akku gepuffert und somit bei Netzausfall gespeichert. Mit der RD/WR-Steuerung Graphik 111 legt der Mikroprozessor fest, ob und in welcher Dateneinrichtung auf die Bildschirmspeicher zugegriffen werden soll. Über den Puffer 115 kann der Bildspeicher-Datenbus (BD 0 . . . BD 7 mit dem Mikroprozessor-Datenbus D 0 . . . D) verbunden werden. Mit der Steuerleitung LOAD/RUN wird zwischen der Adressierung der Bildspeicher durch den Zähler 114 oder durch den mit Puffer 113 gepufferten Mikroprozessor-Adreßbus A 0 . . . A 15 umgeschaltet. Bei der Graphik-Bildschirmausgabe wird über den Zähler adressiert. Pro Bildpunkt sind 4 Bit (=1 Nibble) zur Darstellung von 16 Grauwerten gespeichert. Das niedrigste Bit "NS" des Adreßzählers 114 schaltet mit dem Datenselektor 1114 zwischen niederwertigen und den höherwertigen 4 Bit der aktuellen Daten BD 0 . . . DB 8 um. Im Grauwertwandler 1116 wird ein über die Tastatur mit den Cursortasten (<) und (<) eingestellter Differenzwert (-15 . . . +15), der über den Parallelport 108 auf den Signalleitungen ADD 0 . . . ADD 4 ausgegeben wird, ohne Vorzeichen zu dem Originalwert des Bildpunktes ED 0 . . . ED 3 mit Hilfe des Addierers 11162 summiert. Bei einem Überlauf des Addierers 11162 erfolgt ein Übertrag an den Addierer 11161. Der Addierer 11161 addiert das Vorzeichenbit des Differenzwertes ADD 4 zum Übertrag von 11162. Ergibt die Addition "1" am Addierer 11161, so handelt es sich entweder um die Addition zweier positiver Zahlen und das Ergebnis war <15, oder das Ergebnis war <=0. Der nachgeschaltete Datenselektor gibt diesem Fall nicht das Ergebnis der Addition, sondern 15 (=hell weiß) oder 0 (schwarz) aus, je nach Ausgangswert des NAND's 11163 aus. Ist das Vorzeichenbit ADD 4 wahr (negativ), wird eine 0 ausgegeben. Zweck dieses Verfahrens ist es, Grauwerte auf dem Bildschirm zu bewerten und zu vergleichen. Wird der Differenzwert inkrementiert, erscheinen alle Bildpunkte, deren Originalwert mit dem Differenzwert eine Summe <15 ergeben als hell weiß. Auf diese Weise kann festgestellt werden, bei welchem Differenzwert Punkte in Weiß scheinbar "verschwinden". Da allen Bildpunkten der gleiche Differenzwert zuaddiert wird, läßt sich sofort erkennen, welche Bildpunkte den gleichen Grauwert aufweisen. Beim Dekrementieren des Differenzwertes "verschwinden" die jeweiligen Bildpunkte äquädat im Schwarz. Diese Eigenschaft wird benötigt zur Bestimmung der Wolkendichte in visuellen Bildern und der Wolkenhöhe in Infrarotbildern, die mit den Wolkentemperaturen korrespondieren. In herkömmlichen Systemen wird ein Graphikprozessor verwendet. Einer der Fadenkreuzcursor wird auf den zu untersuchenden Bildpunkt gesetzt und der zum Bildpunkt gehörende Grauwert wird in einem Statusfenster zu Anzeige gebracht. Eine vergleichende Betrachtung der Grauwerte ist mit diesem Verfahren mühsam, da die zu vergleichenden Bildpunkte nacheinander mit dem Cursor angefahren werden müssen. Der CRT-Controller 110 generiert die zur Bildschirmansteuerung benötigten Synchronisationssignale HSYNC (horizontale Synchronisation) und VSYNC (vertikale Synchronisation).

Die "RD/WR-Steuerung Alpha" 116 steuert Datenrichtung und Adressierung des 4 Kbyte großen "Alpha-Speichers" 1111, der die Daten für die alphanumerische Bildschirmausgabe enthält. Der Datenbus AD 0 . . . AD 7 des "Alpha-Speichers" ist mit dem Mikroprozessor-Datenbus D 0 . . . D 7 über den Puffer 117 gekoppelt. Wird der Adreßpuffer 118 durchgeschaltet und der Adreßpuffer 119 in hochohmigen Zustand gebracht, können vom Mikroprozessor Daten in den "Alphaspeicher" 1111 geschrieben oder von dort gelesen werden. Wird mit der "RD/WR-Steuerung Alpha" 116 die Kontrolle an den CRT-Controller 1110 übergeben, übernimmt dieser die Adressierung des "Alpha-Speichers" 1111. Der Inhalt des so über den Adreßbus AD 0 . . . AD 7 adressierten Datenbytes wird vom "Alpha-Speicher" 1111 als Adresse für den Character-Generator 1115, der den Zeichensatz in Form einer 6×9-Matrix enthält, ausgegeben. Diese Adresse zwingt auf die zum gewünschten Zeichen gehörige Matrix. Der CRT-Controller 1110 selektiert über die Adreßleitungen RA 0 . . . RA 3 die aktuelle Zeile der Matrix. Die auf diese Weise im Character-Generator 1115 adressierte Daten DD 0 . . . DD 4 - die horizontalen 6 Bildpunkte des aktuellen Zeichens in der aktuellen Zeile - werden vom Parallel/Seriell-Wandler 1117 nacheinander im Takt der Pixeltakt PIXEL_CLK an den Eingang des ODER-Gatters 1118 gelegt. Der Parallel/Seriell-Wandler 1117 wird im Takt des von der Taktsteuerung 1113 erzeugten Signals SHIFT/LOAD mit den parallelen Daten geladen. Das von der Taktsteuerung 1113 generierte Signal CUDISP_SYNC sperrt die Ausgabe der seriellen Daten mit am ODER-Gatter für die Zeit der Buchstabenzwischenräume. Das höchstwertige Bit AD 7 des Datenbytes aus dem Alpha-Speicher 1111 wird zur Steuerung der Invers-Darstellung verwendet. Von der Taktsteuerung 1113 synchronisiert wird es als Signal INVERS_OUT mit den seriellen Daten vom Ausgang des ODER-Gatters 1118 an den EXOR-Gatter 1111 verknüpft. Ist das Bit AD 7 wahr, erscheinen die seriellen Daten am Ausgang des EXOR-Gatters 1111 invertiert. Mit Hilfe des Datenselektors 1120 wird über das Steuersignal ALPHA/BILD vom Parallelport 108 zwischen der Ausgabe der Daten in den Bildspeichern 11121 . . . 11128 und der Ausgabe der Daten aus dem "Alpha-Speicher" geschaltet. Ist die Ausgabe der Bildspeicherdaten gewählt, wird der Abwärtszähler "Einblendzähler" 1121 aktiviert. Er wird bei dem vertikalen Synchronisationssignal VSYNC mit einer fest voreingestellten Zahl "n" geladen, mit den horizontalen Synchronisationsimpulsen HSYNC getaktet und somit bei jedem Zeilenwechsel dekrementiert. Nach "n+1" Zeilen ab dem oberen Bildrand - beim Zählerstand "0" des Einblendzählers 1121 - schaltet dieser mit dem Signal S 1 die Datenausgabe am Datenselektor 1120 auf Ausgabe der Alphaspeicherdaten. Auf diese Weise wird bei der Ausgabe von Bildspeicherinhalten ein Fenster mit alphanumerischen Zeichen am unteren Bildschirmrand eingeblendet. In diesem Fenster werden Statusanmeldungen zur Anzeige gebracht. Vorteil dieses Verfahrens zur Fenstereinblendung ist, daß kostengünstig auf die Verwendung eines Graphikprozessors verzichtet werden kann. Als Bildschirm 12 hat sich ein Monitorchassis mit folgenden technischen Daten als sehr vorteilhaft erwiesen: Bildschirmdiagonale 9 Zoll, Horizontalfrequenz 15-16 kHz, Vertikalfrequenz 50-60 kHz, maximale Auflösung 17 MHz, Videosignal Video Composit 2 Vss, horizontale Synchronisation TTI positiv flankengetriggert, vertikale Synchronisation TTI negativ flankengetriggert.

Das Netzteil 13 versorgt alle Komponenten der Vorrichtung mit den erforderlichen Spannungen und lädt den eingebauten Akkumulator. Bei Stromausfällen schaltet es die Versorgung der Bildspeicher 11211 . . . 11218 des Arbeitsspeichers 101 sowie der Kalenderuhr 103 auf Speisung durch einen Akkumulator.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Empfangen und Wiedergeben von Signalen, die von Wettersatelliten ausgesendet werden und Wetterbildinformationen enthalten, mit einem Empfänger zum Empfangen der Signale, mit einer Verarbeitungsschaltung zum Verarbeiten der empfangenen Signale und mit einer Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben der Signale in Form eines Wetterbildes, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (5) zum Empfang sowohl von Signalen geostationärer Wettersatelliten als auch zum Empfang von Signalen umlaufender Wettersatelliten ausgelegt ist, indem die Verarbeitungsschaltung eine Steuerschaltung (8, 10) mit einem Programmspeicher umfaßt, in dem die Sendezeit, die Bildformate und die benötige Kanaleinstellung für wenigstens einen geostationären Satelliten enthalten sind und in dem die Empfangsfrequenzen für wenigstens einen polarumlaufenden Satelliten enthalten sind sowie Umschaltsignale erzeugt werden um Umschalten des Empfängers von Signalen der umlaufenden Satelliten auf Signale der geostationären Satelliten und umgekehrt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (10) so ausgelegt ist, daß der Empfänger (8) zeituhrgesteuert zu bestimmten, wählbaren Zeitpunkten auf einen geostationären Satelliten umgeschaltet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (8) so ausgelegt ist, daß innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters der Empfänger zyklisch auf den Empfang polarumlaufender Satelliten eingestellt wird.

4. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerschaltung eine Mikroprozessorsteuerung (10) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Empfänger (5) eine Antenne (1) für polarumlaufende Satelliten über einen Vorverstärker (2) sowie eine Antenne (3) für geostationäre Satelliten über einen Umsetzer (4) angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (4) über wenigstens zwei Kanäle verfügt und daß die Umschaltung zwischen den Kanälen über die Steuerschaltung (10) erfolgt.

7. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Empfänger (5) ein Einfachsuper mit Synthesizer-Oszillator und Quarzdiskriminator vorgesehen ist, der als Ausgangssignale ein Niederfrequenzsignal (E_NF), ein Feldstärkesignal (E_FELD) und ein Abstimmspannungssignal (E_ABSTIMM) liefert.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale des Empfängers (5) über einen Dekoder (6) und einen Analog/Digital-Wandler (8) an die Steuerschaltung (10) weitergegeben werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Analog/Digital-Wandler eine digitale Meßwertintegrationsstufe nachgeschaltet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Meßwertintegrationsstufe einen Addierer (83) sowie einen ersten (84) und einen zweiten Speicher (85) für wie ein Taktschaltwerk (87) umfaßt.

11. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung der Wetterbilder wenigstens ein Bildspeicher vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung von alphanumerischen Zeichen ein Speicherbaustein vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umschalten von Datenausgabe aus den Bildspeichern (11121 . . . 11128) auf Ausgabe aus dem Speicherbaustein (Alpha-Speicher) ein Datenselektor (1120) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten automatisch abhängig von der Zeilenzahl erfolgt, so daß am unteren Rand des Bildschirms (12) ein Fenster mit alphanumerischen Zeilen eingeblendet wird.

15. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grauwertwandler (1116) vorgesehen ist, mit dem eingestellten Differenzwerte (-15 . . . +15) zum Originalwert jedes Bildpunktes addierbar sind.

16. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Barometerschaltung (7) vorgesehen ist, die eine Meßbrücke aufweist, die Temperatur stabilisiert gehalten wird.

17. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in einem spritzwassergeschütztem Gehäuse untergebracht ist.