【郑大天协】接收国际空间站过境具体介绍

接收国际空间站过境信号

如果觉得排版看起来不舒服，可以从这里看

一、得知空间站发射信号日期
如果你是一名业余无线电爱好者，那么通过听周围或者群里的人对话，你便能及时得知空间站发射SSTV信号的消息。
如果不是的话，你可以关注一些公众号，比如“业余无线电”，它会推送相关的消息，公众号截图如下。空间站大概两个月左右举办一次SSTV信号发射活动吧，具体间隔我也没太关注过，如果有兴趣地话可以在网上收集一些相关资料。
然而如果你英语较好而且可以连上外网，那么可以尝试从官方网站
https://www.ariss.org/ 来读取通知。
这篇文章的末尾附有一些比较官方的外网相关链接，有兴趣的读者可以点开看一看。




二、展示具体过程的视频
【业余无线电】我和国际空间站有个约会之SSTV慢扫描电视接收

三、展示天线基本原理的视频
通俗易懂，天线基本原理介绍
四、天线的概念

天线(antenna) ：一种能接收和发射电磁波的东西，例如图1.1、图2.1 所示天线。

电磁波(electromagnetic wave) ：肉眼能看到的 可见光(visible light) 在本质上就是一种电磁波，我们也可以把电磁波称为光(light)，所以我们把电磁波类比于可见光。


图1.1接收电视信号所用的电视锅，其表面是抛物面，可以把平行入射的电磁波全部反射到一点（抛物面的焦点），光路图见图1.2。所以通常在焦点处放置一个收集电磁波的馈源(feed)，馈源上接有传输线(transmission line)，传输线会把接收到的信号传送到接收机(receiver)
图片来自百度图片搜索

图1.2抛物面光路图
图片来自维基百科Parabolic antenna词条

图2.1接收电视信号所用的八木天线

五、天线的方向性
以下内容参考于《天线手册》/英文名：The ARRL ANTENNA BOOK
天线既可以接收电磁波，也可以发射电磁波。我们可以把天线当作一个手电筒，把手电筒发射出的可见光当作天线发射出的电磁波。

图1 电筒照亮整个黑暗区域的光束情况。读数来自照相用的光度计沿着圆圈取16个点值，用于表示出电筒的照射图形。

图1显示了一个在完全黑暗的房间里的一束电筒的光。为了量化我们的眼睛所看到的东西，我们使用摄影师所用的光强计来测量，并把其亮度分为0到10级。我们把光强计放在电筒的正前方，并调节光强计与电筒的距离，使光强计读数为10，即满量程。我们还要认真地记下光强计与电筒的距离。然后保持光强计与电筒的这个距离以及光强计离地面的高度，把光强计按箭头所示方向绕电筒移动，在若干个不同的位置记下光强计的读数。
记下所有读数后，我们把这些读数记在极坐标纸上，如图2所示。完成后，我们就画出电筒光的方向图样了。

图2 在图1电筒的照射图形。这些测量值使用平滑曲线连接起来画出，平滑曲线上某点到原点的距离即为该方向上光的强度。图中的同心圆表示光强计的读数(刻度)，'米读数'英文原文为meter reading，应该翻译为'仪器读数'即光强计的读数

天线的方向图也可以用类似的方法进行测量。对待测量天线加上一定的功率，用场强仪测量天线在每个方向上发射信号的强度，从而得到天线的接收方向图。由天线的互易原理(reciprocity theorem，没有必要深究) 可知，天线的接收方向图和发射方向图是一样的。
所谓的接收方向图，就是指天线对不同方向的灵敏度不一样。同一个信号，如果从天线灵敏度高的方向入射到天线，则我们在与天线相连的接收机上看到较强的读数，如果从天线灵敏度较高的方向入射到天线，则我们在接收机上会看到较弱的读数，甚至是零。而正如上文所说的那样，天线的接收方向图和发射方向图是一致的。

下面一节会提供一些实例，给读者以直观的感受

六、方向图实例

之前我们都是在二维平面上讨论天线的方向图，而实际天线的方向图都是三维的。

全向天线(omnidirectional antenna)
图1.1 对讲机上的全向天线，可以拆卸下来，然后在接口上给对讲机连接上新的天线
图片来源于链接




图1.2全向天线的方向图，就如同一个甜甜圈一样。容易看出在接收电磁波时，全向天线对上下方的信号非常不敏感，而对垂直于天线入射的电磁波敏感。
图片来源于链接八木天线(yagi antenna)
图2.1接收电视信号所用的八木天线


图2.2 八木天线的三维方向图

图2.2 八木天线三维方向图中xy轴的横截面图

2.3 八木天线三维方向图中xz轴的横截面



七、慢电视扫描(SSTV,Slow-scan television)

我们从国际空间站接收到的信号是以慢电视扫描的方法传送的，下面我将概念性地讲述一下其中的涉及到的过程。

SSTV的基本工作原理和普通的电视一样。
首先信号发射方用发射设备将图片分解成一系列像素，然后将这些像素编码成可以通过电磁波传播的信号，最后把携带着图片信息的电磁波发射出去。接收方用接收设备将收到的信号解码为屏幕上的一系列像素，从而还原出图片。
想象我们小时候坐在家里看电视，而电视上的图片是由一堆像素组成的。楼顶的电视锅(天线)接收到电视台发射的电磁波，传输线把电磁波以电流的形式传送到机顶盒，机顶盒将接收到的信号解码为像素，然后输出到电视屏幕上。
实际上的图片是一行一行地扫描到在电视屏幕上的，但我们的肉眼却感受不到，为什么呢？因为更新速度太快了，快到肉眼无法识别。如果我们放慢这个过程，会发现图片以这样的方式逐渐出现，如下图：

上面四张图展示了电视屏幕上图片出现的过程，是不是有点像网速太慢时，网页中图片加载的样子

电视屏幕虽然是一行一行地显示图片，但由于扫描速度非常快，所以叫做快扫描(fast scan)。然而我们从国际空间站接收到的信号却是以慢电视扫描(slow-scan television) 的方法传送的，从名字上可以看出，所谓的慢电视扫描，就是解码显示图片的速度非常慢，慢到肉眼可以看到图片是一行一行出现的。

八、可以参考的资料

通俗易懂！看完你就是半个天线专家了
关于天线，有史以来最强的科普文

如何使用业余无线电接收国际空间站的图片

业余无线电也可以传输图片，两部手机模拟SSTV慢扫电视传输图片

【宅台长】业余卫星入门1——简介和历史

九、可以使用的软件及说明

MMSSTV(SSTV解码软件，windows)
Robot36(SSTV解码软件，android；百度云提取码：6dj2 )
iss detector(国际空间站追踪软件，android；百度云提取码：7mtn )

iss detector使用说明

安装好后，第一次进去的时候可能要开定位
如果进去后一直自动刷新，但刷新不出来东西的话，可以退出重进。如果还是不行，就多次退出重进几次。
如果空间站的比较亮(星等越小越好，最好小于0)且仰角比较高，在晴朗的夜晚下则可以肉眼看到国际空间站（一个亮点）以较快的速度在天空移动。
下图中，红圈中是过滤器，可以把白天过境的国际空间站给过滤掉，也可以过滤掉低角度过境的国际空间站

但如果不想过滤掉白天过境的国际空间站，则操作如下：
点击红笔圈着的箭头，从而显示出下拉列表

在下拉列表中选择红圈中的“关闭”之后，就会显示出所有时间段的空间站过境了

robot36使用说明

首先进入软件，然后在后台播放接收到的音频信号
之后再切换回软件，会发现软件渐渐将后台播放的音频解码成图片。
待图片的解码完成后(必须等到图片完全不更新后，否则图中可以耐心等一会)，点击下图红圈中的分享，可以分享到QQ等软件中；点击下图篮圈中的保存，可以手机相册中找到(应该在某个子相册中)。