UO-11 WOD テレメトリ解析


● (No.276) UO-11 WOD テレメトリ解析 (2001年 9月19日)
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2001年 9月19日、衛星UO-11 のV帯(145.825MHz, AFSK)ビーコンの WOD(Whole_
Orbit_Data)データを、Windows標準のサウンドレコーダ SNDREC32.EXE を用い
て waveファイルとして保存し、さらに解析プログラム UO11DEM.EXE を用いて
次のようにデコードすることができました。


    05AE5533103905FC09
    05B64873193325FC23
    05BE4043223325FC95
    05C63363163895FC11
    05CE3242994705FCB1
    05D63672785355BCC1
    05DE4402565575FCDF
    05E65112395275FC52
    05EE5422294605FCF1
    05F65232263915FCDB
    05FE4682283525FCCC
    06063922283625FC8A
    060E3472234115FC22
    06163452114715FCCE
    061E3881885025FC7B
    062E4861634885FC0C
    06364881574455FC51
    063E4691551555FC5D


 amsat-bb(米)で定期的に発行されている [OSCAR-11 REPORT] によると、現在
衛星UO-11 のビーコンは、次の周期で繰り返し送信されています。この日受信
した上記のデータは、この中の 'ASCII WOD' です。

    ASCII status   (210 seconds)
    ASCII bulletin ( 60 seconds)
    BINARY SEU     ( 30 seconds)
    ASCII TLM      ( 90 seconds)
    ASCII WOD      (120 seconds)
    ASCII bulletin ( 60 seconds)
    BINARY ENG     ( 30 seconds)

プログラム UO11DEM.EXE(KA2UPW氏著作) による解析結果は、次のとおりです。

    Good  Characters Received  354
    Bad   Characters Received   52
    Total Characters Received  406  ie. Good/Total = 87%.

つまり、正常な受信文字数 354 byte、不良な文字数 52 byte、総計 406 byte
で、デコード率 87%(=354/406) でした。このうちのデコード率 100%で連続
して受信できた良好な部分を抜粋したのが、上記の数値列です。この時、受信
保存した wave ファイルを、下記URLに登録してあります。

    http://www.ne.jp/asahi/hamradio/je9pel/10919u11.wav

さて、上記の WODテレメトリの最初の一行の '05AE5533103905FC09' を、解析
してみます。これは、次の6つの数値ブロックに分けることができます。

    ライン番号   = 05AE (16進数 WODの経過時間)
    チャンネル1  = 553  (10進数 X軸磁力計)
    チャンネル2  = 310  (10進数 Z軸磁力計)
    チャンネル3  = 390  (10進数 Y軸磁力計)
    チャンネル4  = 5FC  (16進数 状態)
    チェックサム = 09   (16進数 数値チェック)

ライン番号は、16進数で表された数値で、WOD の計測開始からの経過時間を表
しています。一行の数値は、4.82秒ごとに蓄積されていくので、その経過時間
は次のように計算されます。

    05AE = 0*16^3 + 5*16^2 + 10*16 + 14 = 1454

           1454 * 4.82 = 7008 [seconds]

チャンネル1, 2, 3 の磁力計は 10進数で表され、この数値と 最新の解読式を
用いて、次のように各軸の磁束密度が計算されます。

    Bx = 0.152*N - 69.8 = 0.152*553 - 69.8 =  14.26
    Bz = 0.146*N - 65.3 = 0.146*310 - 65.3 = -20.04
    By = 0.155*N - 71.0 = 0.155*390 - 71.0 = -10.55

この磁力線の密度の単位は、[micro Tesla] です。[Tesla] は磁束密度を表す
単位で、他の国際単位(IS)では、  [Tesla] = [Wb/(m^2)] = [kg/(s^2 * A)] 
と表せます。 つまり、[micro Tesla] = [10^(-6) * (kg/(s^2 * A))] です。

総磁束密度は、換算式 'B = SQRT(Bx*Bx+By*By+Bz*Bz)' を用いて 次のように
計算されます。

    B = SQRT(203 + 402 + 111) = 26.8 [micro Tesla]

第4番目のチャンネルは、実際は衛星内の チャンネル61 に対応し、16進数で
衛星の状態(Status)を表しています。 (その意味と単位については補足参照)

    5FC = 5*16^2 + 15*16 + 12 = 1532


《補足》

第4番目の チャンネル61 について、amsat-bb の [OSCAR-11 REPORT] の著者
である G3CWV / Clive Wallis 氏から、詳細な次のメールを受け取りました。
あまり公開されていない貴重な資料なので、ここに紹介します。 (許可済み)

これによると、チャンネル0〜59 は種々のアナログデータを表していて、その
うちのチャンネル1, 2, 3 が、上記の X/Z/Y軸の磁力データを表しています。
解読式はこのリストの中のものよりも、上記の3本の式のものが新しいです。

チャンネル60〜67 はデジタルデータを表していて、この8チャンネルは 各々
12ビットで各項目の状態(Status)を表しています。つまり、8 * 12 = 96 bits
です。 では、上記の計算結果の '1532' を分析してみます。

リスト一覧の 'DIGITAL STATUS POINTS' は、チャンネル60 から始まっている
ので、チャンネル61 は このリストの 12〜23ビットに相当します。 第4番目
の チャンネル61 の 10進数 '1532' は、16進数では '5FC' で、2進数に換算
すると '010111111100' です。つまり、MS最上位ビット(左端)からリスト一覧
で換算していくと、次のようになります。これで WODデータの一行目は、完全
に解読できました。


Channel 61
Bit     Meaning            Data        1                0
-----   ----------------   ----   -------------    -------------
 12     boom pyros         0           Arm            * Safe    
 13     boom pyros         1         * Hold             Fire    
 14     boom deployment    0           Arm            * Safe    
 15     boom deployment    1         * Hold             Deploy  
 16     boom deployment    1         * Retract          Extend  
 17     Magnetorquers      1         * Arm              Safe    
 18     X Magnetorquer     1         * Off              On      
 19     Y Magnetorquer     1         * Off              On      
 20     Z Magnetorquer     1         * Off              On      
 21     Magnetorquers      1         * Forw             Rev     
 22     435 MHz PSK        0           NRZIC          * NRZI    
 23    2401 MHz PSK        0           NRZIC          * NRZI    
----------------------------------------------------------------


最後に、アナログチャンネルおよびデジタルステータスの一覧を掲載します。
この資料の提供は、G3CWV/Clive Wallis氏の好意によるものなので、公開する
場合は、上記のデータ解析結果および次のヘッダーとともに、この htmページ
を そのままの形で公開するようお願いいたします。


Date: Sun, 23 Sep 2001 09:03:16 +0100
From: Clive Wallis [clivew@zetnet.co.uk]
To: Mineo Wakita [ei7m-wkt@asahi-net.or.jp]
Subject: Re: UO11WOD

Hi Mineo,

Thanks for your message.

> What is [unit] of the 4th status channel ?

The status channel in this WOD is channel 61.  Channels 60 - 67 are
status channels, each bit represents an ON/OFF item.  You won't see
much change in this channel.  It picks up the magnetorguer firings,
which only last for one line.  There are about three firings in the
WOD of 4000 lines!

Full information about decoding UO-11 telemetry & WOD is given in
the book-

Decoding the Telemetry from the Amateur Satellites, by Gould Smith
WA3SMX.  It should be available from AMSAT-NA or AMSAT-UK.

Details are also in Journal IERE  Supplement (on UoSAT-2) to Vol 57
No 5 Sept/Oct 1987.  

I have put some details of the telemetry calibrations, including the
status, at the end of this e-mail.  There are 8 status channels, each
of 12 bits.  Channel 60 is first in this list . The MS bit comes first
for each channel.  Thus channel 61 is bits 12 to 23.
Bit 20, Z magnetorquer is the one most likely to change.

Hope this helps.

73   Clive    G3CWV
     Hitchin, North Hertfordshire, UK. 


        -------------------------------------

        UoSAT-2 TELEMETRY CHANNEL ALLOCATIONS


ANALOG CHANNELS.

Channel	        Name                  	Equation
-------	------------------------------	--------
   0   	Array -Y Curr. (mA)           	(N * -1.9)+980.4
   1   	Nav. Mag X (uT)               	(N * 0.1485)-68
   2   	Nav. Mag Z (uT)               	(N * 0.1523)-69.3
   3   	Nav. Mag Y (uT)               	(N * 0.1507)-69
   4   	Sun Sensor 1 (V)              	(N * 0.01)+0
   5   	Sun Sensor 2 (V)              	(N * 0.01)+0
   6   	Sun Sensor 3 (V)              	(N * 0.01)+0
   7   	Sun Sensor 4 (V)              	(N * 0.01)+0
   8   	Sun Sensor 5 (V)              	(N * 0.01)+0
   9   	Sun Sensor 6 (V)              	(N * 0.01)+0
  10   	Array +Y Curr. (mA)           	(N * -1.9)+980.4
  11   	NavMag wing Temp (Deg C)      	(N * -0.289855)+95.6522
  12   	Horizon Sensor (V)            	(N * 0.01)+0
  14   	DCE RAMCurrent (mA)           	(N * 0.1493)-10.5075
  15   	DCE CPU Current (mA)          	(N * 0.5)-93.55
  16   	DCE Gen.Mem.Curr (mA)         	(N * 0.4762)-57.7619
  17   	+X Array Temp. (Deg C)        	(N * -0.2)+96.1
  18   	+Y Array Temp. (Deg C)        	(N * -0.2)+96.1
  19   	+Z Array Temp. (Deg C)        	(N * -0.2)+96.1
  20   	Array -X Curr. (mA)           	(N * -1.9)+980.4
  21   	+10V Current (mA)             	(N * 0.97)+0
  22   	+10V Voltage (V )             	(N * 0.015)+0
  23   	P/W logic Curr (mA)           	(N * 0.14)+0
  24   	P/W Geiger Curr (mA)          	(N * 0.21)+0
  25   	El.Sp.+10V Curr (mA)          	(N * 0.096)+0
  26   	El.Sp.-10V Curr (mA)          	(N * 0.093)+0
  27   	-X Array Temp. (Deg C)        	(N * -0.2)+96.1
  28   	-Y Array Temp. (Deg C)        	(N * -0.2)+96.1
  29   	-Z Array Temp. (Deg C)        	(N * -0.2)+96.1
  30   	Array +X Curr. (mA)           	(N * -1.9)+980.4
  31   	-10V Current (mA)             	(N * 0.48)+0
  32   	-10V Voltage (V )             	(N * -0.036)+0
  33   	1802 +10V Curr (mA)           	(N * 0.21)+0
  34   	Digit. +5V Curr (mA)          	(N * 0.13)+0
  35   	145MHz Power (mW)             	(N * 2.5)-275
  36   	145MHz Current (mA)           	(N * 0.22)+0
  37   	145 MHz TX Temp (Deg C)       	(N * -0.2)+96.1
  38   	Cmnd Dec Temp. (Deg C)        	(N * -0.2)+96.1
  39   	TLM system Temp. (Deg C)      	(N * -0.2)+96.1
  40   	Array Volts (30) (V)          	(N * 0.1)-51.6
  41   	+5V  Current (mA)             	(N * 0.97)+0
  42   	+5V  Voltage (V)              	(N * 0.0084)+0
  43   	DSR +5V Current (mA)          	(N * 0.21)+0
  44   	Command RX Curr (mA)          	(N * 0.92)+0
  45   	435MHz Power (mW)             	(N * 2.5)-200
  46   	435MHz Current (mA)           	(N * 0.44)+0
  47   	435 MHz TX Temp (Deg C)       	(N * -0.2)+96.1
  48   	P/W Temp. (Deg C)             	(N * -0.2)+96.1
  49   	BCR Temp. (Deg C)             	(N * -0.2)+96.1
  50   	Battery Current (mA)          	(N * 8.8)-4514.4
  51   	+14V Current (mA)             	(N * 5)+0
  52   	Battery Voltage (V)           	(N * 0.021)+0
  53   	Batt Cell Volt. (V)           	(N * 0.0053)+0
  54   	TLM +10V Curr (mA)            	(N * 0.02)+0
  55   	2.4MHz Power (mW)             	(N * 0.01)+0
  56   	2.4MHz Current (mA)           	(N * 0.45)+0
  57   	Battery Temp. (Deg C)         	(N * -0.2)+96.1
  58   	2.4GHz tx Temp. (Deg C)       	(N * -0.2)+96.1
  59   	CCD camera Temp. (Deg C)      	(N * -0.2)+96.1


DIGITAL STATUS POINTS

Bit     Meaning                  1                0
-----   ----------------    -------------    -------------
  0     145 MHz power            On               Off     
  1     435 MHz power            On               Off     
  2    2401 MHz power            On               Off     
  3     TLM mode select          Dwell            Run     
  4     TLM dwell load           On               Off     
  5     TLM dwell sourc          Computer         Gnd     
  6     OBC power                On               Off     
  7     OBC error count          1                0       
  8     OBC error count          1                0       
  9     OBC bootstrap            PROM             UART    
 10     OBC error count          1                0       
 11     OBC bootstrap            B                A       
 12     boom pyros               Arm              Safe    
 13     boom pyros               Hold             Fire    
 14     boom deployment          Arm              Safe    
 15     boom deployment          Hold             Deploy  
 16     boom deployment          Retract          Extend  
 17     Magnetorquers            Arm              Safe    
 18     X Magnetorquer           Off              On      
 19     Y Magnetorquer           Off              On      
 20     Z Magnetorquer           Off              On      
 21     Magnetorquers            Forw             Rev     
 22     435 MHz PSK              NRZIC            NRZI    
 23    2401 MHz PSK              NRZIC            NRZI    
 24     Magnetorquers            Low              High    
 25     Digit.power              On               Off     
 26     CCD power                On               Off     
 27     CCD int.period           1                0       
 28     CCD int.period           1                0       
 29     CCD amp gain             1                0       
 30     CCD amp gain             1                0       
 31     DSR power                On               Off     
 32     DSR mode                 Write            Read    
 33     DSR mode                 Run              Reset   
 34     Geiger-A power           On               Off     
 35     Geiger-B power           On               Off     
 36     Geiger-C power           On               Off     
 37     Sptr EHT power           On               Off     
 38     DCE expt. power          On               Off     
 39     DCE                      Run              Reset   
 40     DCE PROM select          B                A       
 41     DCE clock rate           1.8              0.9     
 42     NavMag power             On               Off     
 43     SpaceDust power          On               Off     
 44     Status cal               1                0       
 45     BCR status               B                A       
 46     435 MHz mod              PSK              AFSK    
 47    2401 MHz mod              PSK              AFSK    
 48     OBC serial comm          Enab             Disab   
 49     DCE serial comm          Enab             Disab   
 50     144MHz channel           B                A       
 51     438 MHz channel          B                A       
 52    1269 MHz channel          B                A       
 53     Watchdog                 Enab             Disab   
 54     Watchdog reset           Reset            Run     
 55     145MHz data sel          1                0       
 56     145MHz data sel          1                0       
 57     145MHz data sel          1                0       
 58     145MHz data sel          1                0       
 59     145MHz data sel          1                0       
 60     145MHz data sel          1                0       
 61     145MHz data rate         1                0       
 62     145MHz data rate         1                0       
 63     435MHz data rate         1                0       
 64     435MHz data rate         1                0       
 65     435MHz data rate         1                0       
 66     P/W counter ctrl         Reset            Count   
 67     VHF/UHF lock prot        Enab             Disab   
 68     Status cal               1                0       
 69     144MHz RX data           Yes              No      
 70     438MHz RX data           Yes              No      
 71    1269MHz RX data           Yes              No      
 72     P/W plate ctrl           1                0       
 73     P/W plate ctrl           1                0       
 74     P/W plate ctrl           1                0       
 75     Space Dust               1                0       
 76     Space Dust               1                0       
 77     Space Dust               1                0       
 78     Space Dust               1                0       
 79     Space Dust               1                0       
 80     Space Dust               1                0       
 81     Space Dust               1                0       
 82     Space Dust               1                0       
 83     DSR write compl          Yes              No      
 84     1802 CWO output          1                0       
 85     OBC TLM port             1                0       
 86     OBC TLM port             1                0       
 87     OBC TLM port             1                0       
 88     OBC TLM port             1                0       
 89     OBC TLM port             1                0       
 90     OBC TLM port             1                0       
 91     OBC TLM port             1                0       
 92     OBC TLM port             1                0       
 93     OBC TLM port             1                0       
 94     OBC TLM port             1                0       
 95     OBC TLM port             1                0       

        ------------ End of list ------------


《参考URL》

 http://www.users.zetnet.co.uk/clivew/
 G3CWV, Clive Wallis

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Name : JE9PEL/1 脇田美根夫
Mail : ei7m-wkt@asahi-net.or.jp
URL  : http://www.asahi-net.or.jp/~ei7m-wkt/
       http://www.ne.jp/asahi/hamradio/je9pel/
QTH  : Yokohama, Japan
Date : Sep 27, 2001
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