Implementación de un Sistema de Seguimiento Automático de Satélites Pequeños para la recepción e Interpretación de Señales Beacon desde la Estación Terrena del CTIC-UNI

Abstract

Implementación de un Sistema de Seguimiento Automático de Satélites Pequeños para la recepción e Interpretación de Señales Beacon desde la Estación Terrena del CTIC-UNI Implementation of an Small-Satellites Automatic Tracking System to Reception and Interpretation of Beacon Signals from CTIC-UNI’s Ground Station Dante Inga, Iván Velásquez y Dane Cachi Centro de Tecnologías de Información y Comunicaciones – CTIC UNI, Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), Av. Túpac Amaru 210 – Rímac / Lima 25 – Perú. DOI: https://doi.org/10.33017/RevECIPeru2011.0028/ RESUMEN En las últimas décadas las universidades e institutos tecnológicos se han sumado a la construcción de satélites artificiales, desarrollando satélites pequeños con fines de investigación en el campo aeroespacial. Cada uno de estos satélites necesita por lo menos una estación en tierra, que usa hardware y software, para comunicarse con el satélite. Además, las estaciones terrenas disponen de sistemas informáticos para gestionar los datos obtenidos del satélite. El presente documento describe los procedimientos para realizar el seguimiento automático de satélites pequeños con el fin de recibir señales Beacon, es decir, información básica que envían los satélites pequeños de manera periódica en forma de señales de radio-frecuencia. El sistema hace uso de un conjunto de equipos hardware: radio, antena, rotor, TNC, los cuales tienen por función recibir la información del satélite; el sistema también hace uso de software para la gestión remota de los equipos y de la información recibida. Los satélites artificiales pequeños son normalmente de órbita baja, es decir, orbitan alrededor de la tierra a una altura de entre 200 y 800Km, trasladándose a grandes velocidades respecto de la estación terrena. Por ello, la posición del transmisor del satélite y la frecuencia de la señal recibida cambian continuamente, razón por la que se requiere un ajuste de la posición de la antena y de la frecuencia de la radio, lo que se hace muchas veces de manera manual. El control automático del cambio de la frecuencia de la Radio y la orientación de la antena mejoran la recepción de las señales Beacon emitidas por el satélite. Los valores de frecuencia y ángulos serán obtenidos por un software predictor de órbitas, y se manejarán los equipos gracias a librerías open-source; además utilizando las ventajas del internet, podemos controlar el sistema desde cualquier PC con acceso a internet. El objetivo principal es mejorar la recepción de señales satelitales, disminuir la cantidad de ruido, facilitar el control de la estación terrena y obtener una decodificación automática con pocos errores. La información de una señal Beacon se encuentra en código Morse, es por eso que es necesario hacer uso de un TNC para decodificar dicha información. El software para gestión de la información obtenida de satélites pequeños está basado en el proyecto Mercury, adaptado al hardware de la estación terrena de CTIC-UNI. Se consiguió la decodificación en línea de la señal Beacon de varios satélites pequeños que se encuentran en funcionamiento a la fecha. Descriptores: satélite, seguimiento automático, Beacon, estación terrena, Internet. ABSTRACT In recent decades, universities and technology institutes have joined the construction of artificial satellites; they are developing small satellites for research in aerospace. These satellites require at least one ground station, which uses hardware and software to establish communication with the satellite. In addition, ground stations have computerized systems to manage data from the satellite. This document describes the procedures for automatic tracking of small satellites to receive Beacon signals, i.e. basic information that are sent by small satellites on a regular basis in the form of radio-frequency signals. The system uses a set of hardware devices such as radio, antenna, rotor, TNC, which will be responsible for receiving satellite data, the system also uses software for remote management of equipment and data received. Small satellites are usually low orbit, i.e., they are orbiting around the earth at an altitude of between 200Km and 800Km, moving at high speeds relative to ground station. Therefore, the position of the satellite transmitter and the frequency of the received signal changes continuously, then antenna orientation and radio frequency adjustment are required, these often are done manually. Automatic control of radio frequency and antenna orientation improves the reception of Beacon signals emitted by the satellite. The frequency shift and antenna angle values are obtained by orbit predictor software and equipment will be handled by open-source libraries; also, using the advantages of the internet, we can control the system from any PC with Internet access. The main objective is to improve the reception of satellite signals, reduce noise level, facilitate earth station monitoring and get automatic decoding with few errors. The information obtained through Beacon signal is coded using Morse code, which is why it is necessary to use a TNC to decode the information. The management software for small satellite data obtained is based on Mercury project, adapted to the hardware of CTIC-UNI ground station. We achieved on-line decoding of Beacon signals from several small satellites that are operational to date. Keywords: satellite, automatic tracking, Beacon, ground station, Internet.