Wetter-Satellitenbilder über UKW-Funk an Bord empfangen

Von Roman Bolt

Roman Bolt segelt seit seiner Kindheit. Er liebt das komfortable Segeln mit seiner Familie im Mittelmeer.

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Wetterinformationen sind vielschichtig

Die wichtigste Frage des Seglers, deren Antwort über Wohl und Wehe von Schiff und Crew entscheidet, ist wohl auch heutzutage immer noch: „Wie wird das Wetter?“. Jeder Skipper ist gezwungenermaßen auch immer mehr oder weniger gerne Meteorologe und schustert sich je nach Können, Quellen und Erfahrungen seine persönliche Prognose.

Die aus den verschiedensten Kanälen zur Wetterprognose erhältlichen Daten müssen dabei gefiltert, gewertet, verglichen und interpretiert werden. Rein computergenerierte Daten im Grib-Format sind problemlos auf Basis verschiedener Berechnungsmodelle erhältlich. Sie lassen sich mit entsprechender Software auf Computer, Tablet, Smartphone oder Plotter darstellen.

Grib-Daten bilden allerdings nur einen Teil der Wetterinformationen ab – wenn auch einer sehr verbreiteten. Je nach Situation kommen auch Wetterfaxe, lokale Wetter-Nachrichten aus der Zeitung oder dem Radio, Bauernregeln, Handy-Apps und Satellitenbilder zum Einsatz. Gerade die Satellitenfotos sind ein tolles Hilfsmittel bei der Wetterinterpretation und -prognose. Mit ihnen kann man die aktuelle Wetter-Situation noch besser einordnen.

Eine Variante, an Satellitenfotos zu gelangen, ist, sich via Internet oder Wetter-App mit den entsprechenden Bildern zu versorgen. An Bord einer Langfahrtyacht steht allerdings nicht immer ein Internetzugang zur Verfügung. Dennoch ist es möglich, an die Satellitenbilder zu gelangen. Und das einfach und günstig! Wie das geht, möchte ich hier zeigen.

Satellitenfoto des Antillenbogens – Quelle: NOAA.

Empfang der Satellitenbilder an Bord

Die noch aktiven Wettersatelliten NOAA 15, 18 und 19 umkreisen im Takt der Sonne die Erde und machen dabei mit verschiedenen Sensoren Fotoaufnahmen. Diese Daten werden zeilenweise per UKW-Funk als Tonsignal (akustisch einem Fax gleich) zur Erde übertragen. Die Satelliten gehen am Horizont auf, scannen immerfort zeilenweise, was sich unter ihnen befindet, und senden das Ergebnis über UKW-Funk als Ton aus. Der Satellit ist quasi ein im All fliegendes Faxgerät. 🙂

Da diese Satelliten etwa 850 Kilometer über der Erdoberfläche dahinrasen und UKW als quasi optisches Signal in direkter Linie tausende Kilometer weit empfangen werden kann, ist es möglich, das Signal abzugreifen. Dieser Vorgang dauert nur ein paar Minuten – in Abhängigkeit vom Höhenwinkel. Am besten funktioniert das, wenn der Satellit gerade über dem eigenen Kopf steht. Dann befindet man sich im Zentrum des abgebildeten Gebiets und die Signalstärke ist am höchsten.

Die technischen Komponenten

Folgende Bauteile werden benötigt, um Wetter-Satellitenbilder zu empfangen:

1. Eine UKW-Sprechfunk-Anlage, wie sie auf nahezu jeder Segelyacht im Einsatz ist. Im Idealfall befindet sich die Antenne auf der Mastspitze.

2. Ein Laptop oder Computer mit einer einigermaßen passablen Soundkarte. Geeignete Soundkarten zum Nachrüsten mit USB-Anschluss gibt es heutzutage für ein paar Euros im Internethandel.

USB-Soundkarte zum Nachrüsten

3. Einen speziellen UKW-Empfänger, auf dem die exakte Frequenz bis zur dritten Nachkommastelle eingestellt werden kann. Das Gerät muss in der Lage sein, das empfangene Signal in bestmöglicher Qualität als Tonsignal auszugeben. Solche Geräte kosten etwa 180 Euro. Zwei Geräte, die in Frage kommen, sind:
a) der APT-06 – Weather Satellite Receiver – siehe www.wraase.de oder
b) der R2FU, den es hier gibt: www.df2fq.de

Mit einem speziellen UKW-Empfänger können Satellitenfotos empfangen werden.

4. Einen Antennen-Splitter oder Umschalter für die Antennenleitung. So kann der empfindliche Empfänger vom UKW-Seefunkgerät getrennt werden. Der Preis eines einfachen Koax-Handumschalters liegt bei rund 35 Euro und diverse Anbieter wie beispielweise Albrecht oder Daiwa stellen so etwas her.

Ein einfacher Antennenumschalter

Aus Sicherheitsgründen sollte dieser Umschalter oder Splitter mit wenigen Handgriffen überbrückbar sein, muss doch der Funk laufen, auch wenn der Umschalter oder Splitter defekt ist.

5. Ein Soundkabel mit Masse-Trennfilter. Der Filter entschärft Potenzialunterschiede zwischen Computer/Laptop und Empfänger. Das Kabel kostet rund 12 Euro und ist bei diversen Anbietern erhältlich. Beispielsweise Monacor (Kabel: FGA-35).

Soundkabel mit Masse-Trennfilter

6. Eine Software, um die Daten sichtbar zu machen. Das meiner Meinung nach beste Programm dazu wird leider nicht mehr weiterentwickelt. Es ist jedoch weiterhin kostenlos als Vollversion erhältlich! Dafür bin ich persönlich sehr dankbar, gilt das Programm doch als Rolls Royce unter den Dekodier-Programmen!

Das Programm heißt WXtoIMG (Wetter [WX] zum [to] Bild [IMG]) und ist für Windows, Mac und Linux unter https://wxtoimgrestored.xyz/ herunterladbar. Der passende Lizenzschlüssel ist:

Full Name: Kevin Schuchmann
Email Adress: Deine E-Mail-Adresse
Upgrade Key: CGHZ-PP9G-EAJZ-AWKK-NDNX

Diese Daten sind legal und wurden vom Autor der Software bekannt gegeben.

Zusammenbau der Komponenten

Viel Arbeit macht die Installation nicht, es müssen ja nur der recht kleine Empfänger und der Umschalter/Splitter eingebaut und mit Kabeln verbunden werden. Dann wird noch das Soundkabel in den Empfänger eingesteckt und mit dem Computer verbunden.

Im nächsten Schritt wird die genannte Software WXtoIMG installiert und der erwähnte Upgrade-Key eingeben (Help -> Enter Upgrade Key). Nun müssen die Satellitendaten aktualisiert (File -> Update Keplers) und der eigene Standort eingeben werden (Options -> Ground Station). Falls eine GPS-Maus angeschlossen oder die Positionsdaten über NMEA an einem Port anliegen, lässt sich dieser als GPS-Quelle konfigurieren, was die Eingabe der Positionsdaten obsolet macht.

Tipp: Ich empfehle die Nutzung einer GPS-Maus, die sowohl GPS-Signale als auch die russischen GLONASS-Daten empfangen kann. Ist dann noch OpenCPN auf dem Rechner installiert, hat man relativ preiswert einen zweiten Kartenplotter und einen redundanten, unabhängigen Positionsdatenempfang an Bord installiert. Die GPS-Maus hat für gewöhnlich einen sehr guten Empfang, sodass sie auch im Inneren einer GFK-Yacht funktioniert und innerhalb von Sekunden eine genaue Position aus den russischen oder amerikanischen Systemen erhält.

Wurden alle Komponenten verbunden, wird das System eingeschaltet bzw. hochgefahren. In der Software wird abschließend noch unter „Options -> Recording Options“ die Audio-Quelle konfiguriert. Dann ist alles bereit.

Empfang der Satellitenbilder

Nachdem nun auf der Empfängerseite alles bereit ist, muss ein schöner Überflug eines Wettersatelliten abgewartet werden. In der Software kann unter „File -> Satellite Pass List“ nachgesehen werden, wann die nächsten Überflüge erwartet werden. Dabei sollte der Höhenwinkel (Elevation) des Satelliten höher als 20 Grad sein. Flachere Überflüge zu empfangen ergibt wenig Sinn – der Empfang wäre zu schlecht.

Als nächstes muss am Empfänger noch die zum Satelliten passende Frequenz eingestellt werden. Für den Satelliten NOAA 19 wäre das beispielsweise 137.100 Mhz.

Hinweis: Die entsprechenden Frequenzen und Flugdaten werden im Programm WXtoIMG praktischerweise am unteren Rand angezeigt.

In der Software wird unter „File -> Record“ über „Manual Test“ oder „Auto Record“ die Aufnahme der Daten gestartet. Die Dekodierung erfolgt automatisch. Um die Empfangsqualität der ersten Versuche zu überprüfen, ist es ratsam, das empfangene Audiosignal auch akustisch anzuhören. Wahlweise über die Lautsprecher des Laptops oder einen Kopfhörer.

Das Audiosignal der Satelliten klingt wie ein faxähnliches „Ping, ping, ping“, das immer mal wieder im Rauschen verloren geht und je nach Stellung des Satelliten am Himmel unterschiedlich klar und gut zu hören ist.

Klangbeispiel für den Empfang einer Aussendung

Satellitenbilder: der Empfang in der Praxis

Da die vorhandene UKW-Antenne meist als ein einfacher, gerader, direkt nach oben gerichteter Metalldraht geformt ist, stellt sie für den Empfang eines Satellitenüberflugs nicht die ideale Antenne dar, fliegt einem doch der Satellit auch direkt über den Kopf und damit ungünstigerweise in der „Verlängerung“ der Antenne. Nichtsdestotrotz lässt sich das Signal in der Regel ausreichend gut empfangen.

Werden die ersten Versuche im Hafen gemacht, gilt es zu beachten, dass das Gelände und auch die anderen Masten und Riggs den Empfang empfindlich stören können. Dann hilft nur Geduld. Ich selbst habe nach den ersten Versuchen erstmal aufgegeben. Auf See sah es dann ganz anders aus.

Ist der Empfang geglückt, wird die Aufnahme von der Software analysiert, dekodiert und dargestellt. Über den Menüpunkt „Enhancements“ lassen sich die Daten unterschiedlich darstellen, die wichtigsten sind
– sichtbares Licht
– Infrarot (in der Nacht)
– Wassertemperatur
– Gewitteraktivität
– Luftfeuchtigkeit

Hier einige Beispiele für Satellitenbilder

Sichtbares Licht, aufgenommen von mir in Sardinien (gelbes Kreuz), Normalprojektion mit Ländergrenzen, Längen- und Breitengraden. Zu beachten ist die lange Abdeckung von Afrika bis Skandinavien. Empfangsstörungen sind als horizontale Streifen erkennbar.

Dasselbe Bild nochmals, diesmal mit Falschfarben (Meer wird blau, Land grün/grau eingefärbt), der optische Effekt ist stark. Zu beachten sind die Schattenwürfe der Wolken. Mit einer 3D-Brille (grünes Glas/rotes Glas) lassen sich sogar 3D-Bilder generieren.

Nochmals dasselbe Bild. Diesmal wird Infrarot-Licht genutzt und die Gewitteraktivität dargestellt.

Bei dieser Variante des bereits bekannten Bildes wurde das Infrarot-Licht im Kontrast verstärkt. Dies entspricht ungefähr einer Aufnahme, wie sie bei Nacht entsteht.

In diesem Bild wurden Infrarot-Licht und sichtbares Licht kombiniert. Die Karte ist als Mercatorprojektion dargestellt und damit ließe sich das Bild in einer Navigationssoftware, wie das vorstehend erwähnte OpenCPN, auf die Karte einblenden.

Fazit

Alle diese Auswertungen sind auf Knopfdruck entstanden und kein Hexenwerk. Es gibt auch noch einige weitere „Enhancements“, die je nach Satellit verfügbar sind. Die Handhabung ist nach einer kurzen „Kennlernphase des Systems“ kinderleicht und sollte niemanden abschrecken.

Die vorstehenden Bilder wurden mit einer einfachen UKW-Antenne im Hafen empfangen. Die Störstreifen wurden höchstwahrscheinlich durch die Riggs der anderen Schiffe verursacht.

Ist die Anlage installiert und der Empfang gut, lässt sich die Software auf „Auto Record“ einstellen. Dann werden automatisch alle brauchbaren Satelliten-Überflüge aufgenommen. Eine eventuelle – hierfür erforderliche – automatische Frequenzumschaltung lässt sich mit einigen Empfängern realisieren. Und mit dem Plugin „WetterFax“ lassen sich die empfangenen Bilder in OpenCPN im passenden Maßstab über die Karten einblenden.

Zusammengefasst lässt sich sagen: Mit etwa 200 Euro lässt sich bei vorhandener UKW-Antenne und vorhandenem Computer eine einfache Wettersatelliten-Empfangsanlage realisieren, deren Bilder für die Törnplanung kostenfrei nutzbar sind.

Das System funktioniert weltweit, kostenlos und ohne Internet! Vor allem auch mitten auf dem Ozean. Für mich liegt der Reiz, es zu nutzen, in der Mischung aus spannender Technik einerseits und dem Gefühl von Unabhängigkeit anderseits. Gerade die Unabhängigkeit wird von den Lesern dieser Seite vermutlich hoch eingeschätzt 🙂

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Mickey
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Mickey

Vielen Dank. Etwas ganz neues. Bin (noch) kein Segler, aber grosser Technikfan.

Haben Sie vielleicht Bilder bzw. Wetterinformationen von den Bildern aus dem Artikel mit den Bildern aus anderen Quellen verglichen? Gab es Unterschiede?

Danke

Roman
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Roman

Ich verstehe die Frage nicht ganz. Die verschiedenen Satelliten machen unterschiedliche Aufnahmen von derselben Erde, die Qualität und Art der Aufnahmen sind natürlich unterschiedlich, mit den NOAA Satelliten, wie ich es beschrieben habe, ist das Wetter im Groben zu erkennen während die grossen US Spionagesatelliten vermutlich das Etikett in Ihrer Unterhose mitlesen..;=)

Detlef Biedermann
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Detlef Biedermann

Hallo Heute kann man das schon wesentlich preiswerter mit RTL2832U+R820T2 USB Adaptern aufsetzen. Diese kosten zw. 10 – 50€ und ersetzen die oben genannten APT-06 bzw. R2FU sowie die erwähnte Soundkarte. Der Rest wird mit Software gemacht: 1. Gpredict ( Satellite Prediction) (freie Software) (zeigt an welcher Satellite auf welcher Frequenz wann zu empfangen ist) 2. SDRSharp (freie Software) ( Receiver in Software anstatt in Hardware) 3. Virtual Audio Cable (zur Verbindung von SDRSharp in WXtoImg) 4. WXtoImg (zur Umwandlung und Darstellung der Satellitenbilder). Mit freundlichen Grüßen Pit

Roman
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Roman

Hallo Pit
Da hast Du natürlich recht, damit lässt sich so ziemlich alles empfangen allerdings haben die spezialisierten Empfänger ja noch ein paar Zusatzschaltungen genau für diese Empfngssituation und zwei getrennte Antenneneingänge zum Teil mit Speisespannung für einen Antennenverstärker.
Was mich interessieren täte:
– Hast Du mal auf dem Schiff mit Deinem Setup gearbeitet? Läuft das auch tatsächlich?
– Hast Du es hingekriegt via SDRSharp das Tuning zu automatisieren auf die Überflüge?
Beste Grüsse

Manfred
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Manfred

Also ich habe mal meinen RTL2832U+R820T2 Receiver, den ich normalerweise für FlightRadar mit einem Raspberry im Einsatz habe, umgebaut. Leider habe ich damit wenig bis gar keinen Erfolg gehabt. Kann natürlich aber auch an der Antenne liegen, die die zwar auf dem Dach steht, aber nicht für den unteren Frequenzbereich optimiert ist, sondern halt für die 1090MHz der Flugdaten . Automatisieren für die Überflüge kann man das Ganze z.B. mit predict, es gibt dafür im Internet ein paar vorgefertigte Scripte dafür. Mit einer GPS Maus könnte man wohl auch die Position auf Fahrt ständig nachführen lassen.