Η διπλωματική εργασία μελετά τις έννοιες των Δορυφορικών συστημάτων καθώς και τα βασικά μέρη από τα οποία αποτελούνται. Δίνει γενικές πληροφορίες για τη χρήση τους, τον τρόπο λειτουργίας τους και τις σύγχρονες εφαρμογές τους. Ξεκινώντας απο τον σταθμό του δορυφόρου και αναλύοντας στην συνέχεια τους επίγειους σταθμους εκπομπής και λήψης του σήματος γίνεται αναλυτική περιγραφή της διαδρομής του σήματος. Στα τελευταία κεφάλαια γίνεται περιγραφή και χρησης της μαθηματικής-φυσικής εξίσωση του Budget Link για συλλογή πληροφοριών και εξαγωγή βασικών συμπερασμάτων για τον τροπο που επιδρούν οι διάφοροι παράγοντες της εξίσωσης στο μεταδιδόμενο σήμα μέσω της προσομοίωσης του δορυφορικού καναλιού σε περιβάλλον πολυμέσων. / This dissertation investigates the principles of Satellite systems and its components. It reports on their use, function and contemporary applications. Focusing on the route of the signal, the first part informs on the station of the satellite, while the second part analytically presents the terrestrial stations of emission and reception of signal. Finally, through both mathematical and physic-related assessment of the Budget-Link equation, conclusions arise on the determinant factors of the equation and their corresponding influence on the route of the signal through the simulation of the satellite channel on media environment.

Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η υλοποίηση ενός αλγορίθμου για την ανίχνευση και παρακολούθηση του δορυφορικού σήματος υπό διάφορες συνθήκες διάδοσης στο κανάλι. Αρχικά αναλύεται η δομή ενός δορυφορικού συστήματος επικοινωνιών και περιγράφονται τα σημαντικότερα στοιχεία του τόσο στο επίγειο όσο και στο διαστημικό τμήμα. Στη συνέχεια παρουσιάζεται το περιβάλλον του καναλιού μέσα στο οποίο γίνεται η διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και αναλύονται οι σημαντικότεροι παράγοντες εξασθένισης και αλλοίωσης του σήματος. Τέλος, γίνεται αναφορά στα σημαντικότερα υπάρχοντα συστήματα παρακολούθησης των δορυφορικών κεραιών σε ένα από τα οποία βασίστηκε και ο αλγόριθμος παρακολούθησης που δημιουργήθηκε μέσω του προγράμματος Matlab. / The main purpose of this thesis is the development of a basic algorithm capable of tracking the satellite signal under various propagation scenarios. At first, an analytical presentation of both earth and the space segment of the satellite system is being held. Afterwards, the basic elements of the satellite link are explained, as well as their negative effects on the radio-wave propagation mechanism. Finally, a brief reference on the most used antenna tracking systems is made, before we move on to the development of our own step-tracking algorithm in order to simulate the antenna tracking procedure under realistic transmission conditions.

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τις δορυφορικές επικοινωνίες και, πιο συγκεκριμένα, με τις δορυφορικές κινητές επικοινωνίες. Στόχος της είναι η μελέτη και ανάλυση όλων των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα κατά τη διαδρομή ενός σήματος σε ένα δορυφορικό σύστημα, έτσι ώστε να είναι εφικτή η υλοποίηση ενός δορυφορικού συστήματος με τη βοήθεια ενός προγράμματος προσομοίωσης. / This project refers to satellite communications and specifically to satellite mobile communications. The aim of this project is to analyse all the effects that take place during the signal transmission in order to achieve the modelization of an Rf satellite link with the Simulink programm.

Οι δορυφορικές εικόνες ASTER αποτελούν το πιο πρόσφατο προϊόν της διαστημικής τεχνολογίας, Έχει πολύ μεγάλη φασματική διακριτική ικανότητα σε σημείο που να χαρακτηρίζεται από αρκετούς επιστήμονες σαν ένα υπερφασματικό καταγραφικό σύστημα στο υπέρυθρο. Έτσι δίνονται νέες δυνατότητες για την ερμηνεία είτε ποιοτικά είτε ποσοτικά καλύψεων γης και φυσικών καταστάσεων της γήινης επιφάνειας, αφού οι προηγούμενοι δορυφόροι. Ο σκοπός είναι η περιβαλλοντική χαρτογράφηση του N. Ηλείας από δορυφορικές εικόνες ASTER προκειμένου να χαρτογραφηθούν οι φυσικοί πόροι και οι καλύψεις Γης. Έτσι θα μπορούμε να αξιολογήσουμε τις δυνατότητες και τις εφαρμογές που έχουν αυτά τα δεδομένα. Μετά τις διορθώσεις (αποζωνοποίηση, μετατροπή σε τιμές ενέργειας, κ.α.) η ταξινόμηση της δορυφορικής εικόνας μας επέτρεψε να διακρίνουμε τις παρακάτω κατηγορίες: καλλιέργειες/ ποώδη βλάστηση, δύο τύπους δάσους, αστική γη, υδάτινες επιφάνειες, σύννεφα και εντελώς γυμνό από βλάστηση έδαφος (πχ κοίτη ποταμού που καταλήγει στην τεχνητή λίμνη του Πηνειού) και να δημιουργήσουμε ένα θεματικό χάρτη. Εάν χρησιμοποιηθούν περισσότερα κανάλια και όχι μόνο 3, τότε θα γίνει δυνατή η χαρτογράφηση περισσότερων κατηγοριών μόνο που η ταυτοποίηση της κάθε κατηγορίας θα μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο με εργασίες πεδίου στο ύπαιθρο. / The ASTER sattelite images constitute the most recent product of space technology.

Οι δορυφορικές εικόνες ASTER αποτελούν το πιο πρόσφατο προϊόν της διαστημικής τεχνολογίας, Έχει πολύ μεγάλη φασματική διακριτική ικανότητα σε σημείο που να χαρακτηρίζεται από αρκετούς επιστήμονες σαν ένα υπερφασματικό καταγραφικό σύστημα στο υπέρυθρο. Έτσι δίνονται νέες δυνατότητες για την ερμηνεία είτε ποιοτικά είτε ποσοτικά καλύψεων γης και φυσικών καταστάσεων της γήινης επιφάνειας, αφού οι προηγούμενοι δορυφόροι δεν είχαν αυτή τη δυνατότητα. Ο σκοπός είναι η περιβαλλοντική χαρτογράφηση του N. Λέσβου από δορυφορικές εικόνες ASTER προκειμένου να χαρτογραφηθούν οι φυσικοί πόροι και οι καλύψεις Γης. Έτσι θα μπορούμε να αξιολογήσουμε τις δυνατότητες και τις εφαρμογές που έχουν αυτά τα δεδομένα. Μετά τις διορθώσεις (αποζωνοποίηση, μετατροπή σε τιμές ενέργειας, κ.α.) η ταξινόμηση της δορυφορικής εικόνας μας επέτρεψε να διακρίνουμε τις παρακάτω κατηγορίες: καλλιέργειες/ ποώδη βλάστηση, δύο τύπους δάσους, αστική γη, υδάτινες επιφάνειες, σύννεφα και εντελώς γυμνό από βλάστηση έδαφος και να δημιουργήσουμε ένα θεματικό χάρτη. Εάν χρησιμοποιηθούν περισσότερα κανάλια και όχι μόνο 3, τότε θα γίνει δυνατή η χαρτογράφηση περισσότερων κατηγοριών μόνο που η ταυτοποίηση της κάθε κατηγορίας θα μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο με εργασίες πεδίου στο ύπαιθρο. / The ASTER satellite images are the most recent product of space technology , has very high spectral resolution to a point that is characterized by many scientists as a hyperspectral infrared recording system . So given new possibilities for interpretation either qualitatively or quantitatively land cover and physical conditions of the Earth's surface , having earlier satellites did not have that feature. The purpose is environmental mapping N. Lesbos from ASTER satellite images to map the natural resources and land cover . Thus we can evaluate the features and applications that have these data . After corrections ( apozonopoiisi , conversion to energy prices , etc. ) the classification of satellite imagery allowed us to distinguish the following categories : crops / herbaceous vegetation , two types of forest , urban land , water surfaces , clouds and completely devoid of vegetation area and create a thematic map . If you use more channels , not just three , then it will become possible to map more categories only the identification of each class can only be done with field work outdoors .

Σκοπός της διπλωματικής εργασία είναι η μελέτη και μοντελοποίηση ενός δορυφορικού καναλιού. Το δορυφορικό κανάλι, όπως κάθε κανάλι είναι ένα μη-γραμμικό σύστημα που χαρακτηρίζεται από ποικίλους και απρόβλεπτους παράγοντες που αλλοιώνουν την αρχική πληροφορία. Οι καιρικές συνθήκες που επικρατούν σε μια περιοχή για παράδειγμα επηρεάζουν το κανάλι προκαλώντας μεταβολή της ισχύος με τυχαίο τρόπο, γεγονός το οποίο δυσκολεύει την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του. Για το λόγο αυτό έγινε προσπάθεια ανάπτυξης ενός δυναμικού μοντέλου που θα μπορεί να εξομοιώνει τη συμπεριφορά ενός τέτοιου καναλιού, δίνοντας τις πιθανές καταστάσεις στις οποίες μπορεί να βρεθεί. Συγκεκριμένα τα φαινόμενα τα οποία μελετήθηκαν είναι η εξασθένιση λόγω βροχής, η απορρόφηση από υγρασία και οξυγόνο και η τροποσφαιρική σκέδαση. Η κατασκευή του μοντέλου έγινε με τη χρήση και επεξεργασία μετεωρολογικών δεδομένων από την Ε.Μ.Υ. Επίσης, έγινε προσπάθεια μοντελοποίησης του ενισχυτή ισχύος (TWTA) ο οποίος συναντάται τόσο στο δορυφόρο όσο και κεντρικό σταθμό βάσης στη γη. / The objective of this project is the study and the modeling of a satellite channel. The satellite channel, as any satellite channel, is a non-linear system that is characterized by multiple and unpredictable factors that alter the initial information. The weather conditions that exist in an region affect the channel causing random power fluctuations and result in unpredictable performance. Thus, a dynamic model has been developed that simulates the performance of such a channel by predicting possible conditions that can arise. More specifically, the phenomena that have been studied is the rain attenuation, gaseous absorption and the tropospheric scintillation. The model was implemented through the use and analysis of meteorological data taken from the Hellenic National Meteorological Service. In addition, a high power amplifier (TWTA) that can be found both in the satellite and the central base station.

Για περιοχές με μικρή ή καθόλου επίγεια τηλεπικοινωνιακή υποδομή η επικοινωνία μέσω δορυφορικής σύνδεσης είναι μία αποτελεσματική και λογικού κόστους λύση. Το DVB-RCS (Digital Video Broadcast - Return Channel System) standard επιτρέπει την αμφίδρομη μετάδοση IP κίνησης πάνω από δορυφορικό κανάλι κάνοντας έτσι δυνατή την VoIP επικοινωνία μέσω δορυφόρου. Η μετάδοση VoIP μέσω μιας δορυφορικής σύνδεσης όμως, μπορεί προκαλέσει ορισμένα προβλήματα τόσο στην ίδια την ποιότητα της VoIP συνδιάλεξης, όσο και σε άλλες υπηρεσίες που ενδεχομένως μοιράζονται με τις VoIP ροές το διαθέσιμο εύρος ζώνης του δορυφορικού καναλιού. Η διπλωματική αυτή εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη και ανάπτυξη end to end μηχανισμών ελέγχου του ρυθμού κωδικοποίησης και μετάδοσης στα VoIP τερματικά τηλέφωνα ανάλογα με τον βαθμό συμφόρησης του καναλιού, ώστε να αξιοποιείται πιο αποτελεσματικά το διαθέσιμο εύρος ζώνης του καναλιού μετάδοσης (δορυφορικού ή μη), να αντιμετωπίζεται ενδεχόμενη συμφόρησή του, να βελτιώνεται η ποιότητα της συνδιάλεξης, να αυξάνεται ο μέγιστος αριθμός των ταυτόχρονων συνδιαλέξεων για ένα δεδομένο εύρος ζώνης και να εξασφαλίζεται ο δίκαιος διαμοιρασμός του διαθέσιμου εύρους ζώνης ανάμεσα στις TCP και VoIP ροές. Σε αυτά τα πλαίσια αρχικά εξετάζονται οι παράγοντες που επιδρούν στην ποιότητα της VoIP υπηρεσίας, παρουσιάζονται ορισμένοι τρόποι για την αξιολόγηση της και γίνεται μελέτη της χρήσης του TFRC (TCP- Friendly Rate Control) μηχανισμού σε VoIP εφαρμογές. Προτείνεται ένας νέος, πολύ απλός στην υλοποίηση, μηχανισμός ελέγχου μετάδοσης για VoIP ροές, που αντιθέτως με τους υπάρχοντες μηχανισμούς, στοχεύει ταυτόχρονα στην βελτίωση της ποιότητας της συνδιάλεξης και στην φιλικότητα προς τις TCP ροές. Αναλύονται επίσης η δομή, η λειτουργία και ορισμένα θέματα υλοποίησης του VoIP τερματικού συστήματος που αναπτύχθηκε (σε μορφή λογισμικού) στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας και που υλοποιεί τον προτεινόμενο μηχανισμό ελέγχου μετάδοσης. / For areas with limited or no terrestrial telecommunication infrastructure, communication via satellite is a cost effective alternative. The DVB-RCS (Digital Video Broadcast - Return Channel System) standard supports the bidirectional transmission of IP data, making VoIP communication via satellite possible. However, the transmission of VoIP through a satellite link raises some serious issues concerning the VoIP quality of service and the plain functionality of other applications that might share the same link with the VoIP flows. This thesis focuses in the study and the development of end to end rate control mechanisms in VoIP terminal phones, which mechanisms can enhance the utilization of the available channel (satellite or not) bandwidth, tackle potential congestion, enhance the conversational quality, increase the maximum number of simultaneous VoIP conversations for a given bandwidth, and ensure that bandwidth is being fairly shared between TCP and VoIP flows. The factors that affect the VoIP quality of service, the ways this quality can be evaluated and the use of TFRC (TCP- Friendly Rate Control) mechanism in VoIP are discussed. A new, easy-to-implement rate control mechanism which, in contrast to the existing mechanisms, targets on both conversational quality enhancement and TCP friendliness is proposed. Finally, some implementation issues, regarding the VoIP terminal software system that it has been developed as part of this thesis and implements the proposed rate control mechanism, are discussed.

Σε αυτήν την πτυχιακή εργασία στόχος είναι η αξιολόγηση του θεματικού πληροφοριακού περιεχομένου των δορυφορικών εικόνων ASTER και η ικανότητα τους να αποδώσουν τις καλύψεις γης σε αστικό περιβάλλον. Η περιοχή μελέτης είναι το λεκανοπέδιο Αττικής με συντεταγμένες : Φ : (38.1428), (38.0399), (37.4878), (37.5899) Λ : (23.3637), (24.0596), (23.8886), (23.1977) Πρώτα έγινε η ραδιομετρική διόρθωση των εικόνων ASTER (κανάλια VNIR 1- Πράσινο, 2-Κόκκινο, 3-Υπέρυθρο). Πιο συγκεκριμένα επιλέχτηκε η μη παραμετρική ραδιομετρική διόρθωση που βασίζεται στη μέθοδο των Κυρίων Συνιστωσών και διορθώνει το φαινόμενο της ζωνωποίησης, της διάχυσης κ.α. Η γεωμετρική διόρθωση έγινε με μη παραμετρική μέθοδο που βασίστηκε στον προσδιορισμό φωτοσταθερών και στην μέτρηση τους στο ύπαιθρο με G.P.S. Εφαρμόστηκε διόρθωση με πολυώνυμο 2ου βαθμού. Το μέσο τετραγωνικό σφάλμα ήταν R.M.S. = 16,95μ ( χάρτης 1 : 85.000). Ένα σύστημα γεωταξινόμησης προσδιορίστηκε από την βιβλιογραφία προκειμένου να καθοριστούν οι τάξεις καλύψεως γης σε κλίμακα 1 : 50.000 ~1 : 100.000. Στη συνέχεια προσδιορίστηκαν οι τάξεις, που αναγνωρίζονται με την εφαρμογή διαφόρων μεθόδων μη επιβλεπόμενης ταξινόμησης. Κατά αυτόν τον τρόπο προσδιορίστηκε το πληροφοριακό περιεχόμενο της εικόνας ASTER. Στη συνέχεια εφαρμόστηκε μεθοδολογία αναγνώρισης των προηγούμενων τάξεων με επιβλεπόμενη ταξινόμηση. Το αποτέλεσμα αξιολογείται με εργασίες υπαίθρου και η ακρίβεια του θεματικού χάρτη που προέκυψε είναι της τάξης τού 75-80%. Οι εικόνες ASTER μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναθεώρηση πληροφοριακού περιεχομένου χαρτών 1 : 100.000 με βάση το σύστημα γεωταξινόμησης που προτάθηκε. / The aim of this thesis is to evaluate the thematic information content of ASTERVNIR images in urban areas. The methods used are unsupervised and supervised classification techniques. The study area included Athens and a part of Piraeus and is enclosed by the coordinates Latitude: (38.1428), (38.0399), (37.4878), (37.5899) Longitude: (23.3637), (24.0596), (23.8886), (23.1977) The bands 1 (green), 2 (red) and 3 (infrared) of sensor VNIR are radiometrically corrected by non-parametric correction method based on principal components. The aim of the correction technique is to destripe the images and to correct for a atmospheric effects (eg. Path radiance, Rayleigh effect, etc.) Then the images are geometrically corrected by a non-parametric correction technique, that use a polynomial of second order. Ground control points are identified in the images and measured in the field by a hand-held G.P.S. Totally 13 points were used to transform the images resulting to an R.M.S. of 16.95m. (Map scale 1: 85.000) Then a terrain classification system was devised from the bibliography that includes 7 main classes. A set of unsupervised classification techniques were implemented and the thematic classes derived were interpreted by fieldwork and photo-interpretation of the false color composite of the bands 3-Red, 2-Green and 1-Infrared. Finally a new terrain classification system determined from the interpretation of the thematic classes interpreted by the unsupervised classification methods. At the end the supervised classification method of maximum likehood was applied. Training areas were selected on the basis of the final terrain classification system. The resulted thematic map was evaluated by using the K-confficient computed from the corresponding confusion matrix (kappa=0.75). It is concluded that ASTER imagery is suitable for updating the information content of maps 1: 100.000.

Οι δορυφορικές εικόνες ASTER αποτελουν το πιο πρόσφατο προϊόν της διαστημικής τεχνολογίας. Έχει πολύ μεγάλη φασματική διακριτική ικανότητα σε σημείο που να χαρακτηρίζεται από αρκετούς επιστήμονες σαν ένα υπερφασματικό καταγραφικό σύστημα στο υπέρυθρο. Έτσι δίνονται νέες δυνατότητες για την ερμηνεία είτε ποιοτικά είτε ποσοτικά καλύψεων γης και φυσικών καταστάσεων της γήινης επιφάνειας. Ο σκοπός είναι η περιβαλλοντική χαρτογράφηση του Νομού Μεσσηνίας από δορυφορικές εικόνες ASTER προκειμένου να χαρτογραφηθούν οι φυσικοί πόροι και οι καλύψεις γης. Έτσι θα μπορέσουμε να αξιολογήσουμε τις δυνατότητες και τις εφαρμογές που έχουν αυτά τα δεδομένα. Μετά τις διορθώσεις (αποζωνοποίηση, μετατροπή σε τιμές ενέργειας κ.ά) η ταξινόμηση της δορυφορικής εικόνας μας επέτρεψε να διακρίνουμε τις παρακάτω κατηγορίες: καλλιέργειες, ποώδη βλάστηση, δύο τύπους δάσους, αστική γη, υδάτινες επιφάνειες, σύννεφα και εντελώς γυμνό από βλάστηση έδαφος και να δημιουρφήσουμε ένα θεματικό χάρτη. Εάν χρησημοποιηθούν περισσότερα κανάλια και όχι μόνο 3, τότε θα γίνει δυνατή η χαρτογράφηση περισσότερων κατηγοριών μόνο που η ταυτοποίηση της κάθε κατηγορίας θα μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο με εργασίες πεδίου στο ύπαιθρο. / Satellite pictures ASTER constituting the most recent product of space technology. It has very big spectrum discreet faculty in point that would be characterized by enough scientists as a super-spectrum recorder system in infra red. Thus are given new possibilities for the interpretation of either qualitatively or quantitatively covers of ground and natural situations of earthy surface. The aim is the environmental mapping of Prefecture Messinia from satellite pictures ASTER so that be charted the natural resources and the covers of ground. Thus we might evaluate the possibilities and the applications that have these data. Afterwards the corrections (transformation in prices of energy etc) the classification of satellite picture allowed us to distinguish the following categories: cultivation, underbrush, two types of forest, urban ground, aquatic surfaces, clouds and completely naked from vegetation ground and create a thematic map. If more channels and not only 3 be used, then becomes possible the mapping of more categories only that the identification of each category might be realized only with work of field in the countryside.

Οι δορυφορικές εικόνες ASTER αποτελούν το πιο πρόσφατο προϊόν της διαστημικής τεχνολογίας. Έχει πολύ μεγάλη φασματική διακριτική ικανότητα σε σημείο που να χαρακτηρίζεται από αρκετούς επιστήμονες σαν ένα υπερφασματικό καταγραφικό σύστημα στο υπέρυθρο. Έτσι δίνονται νέες δυνατότητες για την ερμηνεία είτε ποιοτικά, είτε ποσοτικά καλύψεων γης και φυσικών καταστάσεων της γήινης επιφάνειας. Ο σκοπός είναι η περιβαλλοντική χαρτογράφηση του N. Λέσβου από δορυφορικές εικόνες ASTER προκειμένου να χαρτογραφηθούν οι φυσικοί πόροι και οι καλύψεις Γης. Έτσι θα μπορούμε να αξιολογήσουμε τις δυνατότητες και τις εφαρμογές που έχουν αυτά τα δεδομένα. Μετά τις διορθώσεις (αποζωνοποίηση, μετατροπή σε τιμές ενέργειας, κ.α.) η ταξινόμηση της δορυφορικής εικόνας μάς επέτρεψε να διακρίνουμε τις παρακάτω κατηγορίες: καλλιέργειες, ποώδη βλάστηση, δάσος, αστική γη, υδάτινες επιφάνειες, σύννεφα και εντελώς γυμνό από βλάστηση έδαφος και να δημιουργήσουμε ένα θεματικό χάρτη. Εάν χρησιμοποιηθούν περισσότερα κανάλια και όχι μόνο 3, τότε θα γίνει δυνατή η χαρτογράφηση περισσότερων κατηγοριών μόνο που η ταυτοποίηση της κάθε κατηγορίας θα μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο με εργασίες πεδίου στο ύπαιθρο. / ASTER satellite pictures constitute the most recent product of spatial technology. With high spectral judgmatic ability, it is characterized by many scientists as a hyperspectral recording system in infra red. Thus, new possibilities for qualitatively or quantitatively of interpretation of ground cover is provided. Our aim is the environmental mapping of Lesvos perfecture from ASTER satellite pictures so as to chart the natural resources and the Ground cover. In this way we may be able to evaluate the possibilities and the applications that those data have. After the corrections (transformation in prices of energy etc.) the classification of satellite pictures allowed us to distinguish between the categories below: cultures, underbrush vegetation, forests, urban ground, aquatic surfaces, clouds and completely naked from vegetation ground and we created one thematic map. If we are to use more than 3 channels, then the mapping of more categories will become possible, given that the identification of each category might be realised only with countryside field work.