Sistema de comunicación y procesado para la obtención de máscaras de antena

Resumen

Resumen:

El propósito de este proyecto, titulado "Sistema de comunicación y procesado para la obtención de máscaras de antena", es el diseño e implementación de una arquitectura de sistema, para la creación de informes de máscaras de antena permitiendo el control de múltiples dispositivos hardware y siendo controlado desde múltiples tipos de dispositivos.
Actualmente, la comunicación tierra-satélite es crucial tanto en el ámbito civil como en el militar. Su uso constante es fundamental para tareas como la geolocalización, obtención de datos meteorológicos, científicos y estratégicos, así como en el establecimiento de comunicaciones, entre muchas otras aplicaciones. Esta comunicación se realiza durante periodos específicos denominados ventanas de comunicación, que son los intervalos en los que el satélite y la antena tienen una línea de visión directa.

Debido a la alta velocidad de los satélites en órbita baja, la mayoría de los satélites en funcionamiento actualmente, estas ventanas de comunicación son breves, típicamente entre 10 y 15 minutos. Por ello, es fundamental que estas ventanas no se vean limitadas por objetos en el entorno de la antena. Para asegurar una comunicación óptima, se utiliza una máscara de visibilidad, que evalúa el rango completo de visibilidad entre la antena y el satélite. En concreto, una máscara de visibilidad es un conjunto de datos que relaciona una posición de azimut de la antena con la elevación mínima necesaria para mantener la visibilidad con el satélite.
Para generar máscaras de visibilidad de manera semiautomática, rápida y precisa, se propone implementar un sistema basado en la toma y procesamiento de imágenes alrededor de la antena para obtener los valores de azimut y elevación de la máscara de visibilidad.

El sistema desarrollado en este proyecto permite procesar un conjunto de imágenes de las cuales se conoce su apuntamiento y características de cámara para generar, a partir de estos datos, las máscaras de visibilidad.

Los resultados obtenidos confirman que, con la tecnología actual, se puede desarrollar un sistema capaz de transmitir, procesar y mostrar máscaras de visibilidad con un error inferior a 0,5° en azimut y 0,5° en elevación. Al realizar los resultados, también se han identificado algunas limitaciones del sistema, así como posibles mejoras para superar dichas limitaciones. En conclusión, el sistema implementado no solo garantiza una gran precisión en la identificación de las ventanas de comunicación, sino que también optimiza el tiempo y los recursos necesarios para el despliegue y ajuste de las antenas.

Abstract:

The purpose of this project, titled "Communication and processing system for obtaining horizon elevation" is the design and implementation of a system architecture to create horizon elevation reports, allowing the control of multiple hardware devices and being controlled from various types of devices.

Currently, ground-satellite communication is crucial in both civilian and military fields. Its constant use is fundamental for tasks such as geolocation, obtaining meteorological, scientific, and strategic data, as well as establishing communications, among many other applications. This communication occurs during specific periods called communication windows, which are intervals when the satellite and the antenna have a direct line of sight.

Due to the high speed of low orbit satellites, which most operational satellites are, these communication windows are brief, typically between 10 and 15 minutes. Therefore, it is essential that these windows are not limited by objects in the antenna's environment. To ensure optimal communication, a visibility mask is used, which evaluates the full range of visibility between the antenna and the satellite. Specifically, a visibility mask is a set of data that relates an azimuth position of the antenna to the minimum elevation necessary to maintain visibility with the satellite.

To generate visibility masks in a semi-automatic, quick, and accurate manner, it is proposed to implement a system based on capturing and processing images around the antenna to obtain the azimuth and elevation values for the visibility mask.

The system developed in this project allows the processing of a set of images whose pointing direction and camera characteristics are known, to generate visibility masks from this data.

The results obtained confirm that, with current technology, it is possible to develop a system capable of transmitting, processing, and displaying visibility masks with an error of less than 0.5° in azimuth and 0.5° in elevation. While achieving the results, some limitations of the system were also identified, as well as possible improvements to overcome these limitations. In conclusion, the implemented system not only guarantees high precision in identifying communication windows but also optimizes the time and resources needed for the deployment and adjustment of antennas.