Hey Habr!
Hal-hazırda, bir tərəfdən maraqlı və maraqlı olan o qədər də çox ünsiyyət standartları yoxdur, digər tərəfdən onların təsviri PDF formatında 500 səhifə tutmur. Bunlardan biri, deşifrəsi asan olan, hava naviqasiyasında istifadə olunan VHF Hərtərəfli Radio İşarağı (VOR) siqnalıdır.
VOR Beacon (c) wikimedia.org
Başlamaq üçün oxucular üçün bir sual - çox yönlü qəbuledici antenanın köməyi ilə istiqaməti müəyyən etmək üçün bir siqnal necə formalaşdırmaq olar? Cavab kəsik altındadır.
Ümumi məlumat
Система (VOR) keçən əsrin 50-ci illərindən aeronaviqasiya üçün istifadə olunur və 100-200 MHz VHF tezlik diapazonunda işləyən nisbətən qısa məsafəli radiomayaklardan (108-117 km) ibarətdir. İndi, gigahertz dövründə, bu cür tezliklərə münasibətdə çox yüksək tezlik adı gülməli səslənir və özündən danışır. yaş bu standart, lakin yeri gəlmişkən, mayaklar hələ də işləyir 400-900 kHz orta dalğa diapazonunda fəaliyyət göstərir.
Təyyarədə istiqamətləndirici antenanın yerləşdirilməsi struktur cəhətdən əlverişsizdir, buna görə də siqnalın özündə mayak istiqaməti haqqında məlumatı necə kodlaşdırmaq problemi yarandı. "Barmaqlarda" işləmə prinsipi aşağıdakı kimi izah edilə bilər. Təsəvvür edək ki, lampası dəqiqədə 1 dəfə fırlanan dar bir yaşıl işıq şüası göndərən adi bir mayakımız var. Aydındır ki, dəqiqədə bir dəfə işıq yanıb-sönməsini görəcəyik, lakin belə bir flaş çox məlumat daşımır. Mayak üçün ikincisini əlavə edək istiqamətsiz mayak şüasının şimala istiqaməti "keçdiyi" anda yanıb-sönən qırmızı lampa. Çünki parlama dövrü və mayak koordinatları məlumdur, qırmızı və yaşıl flaşlar arasındakı gecikməni hesablayaraq, şimala azimutu tapa bilərsiniz. Hər şey sadədir. Eyni şeyi etmək qalır, ancaq radionun köməyi ilə. Bu, mərhələləri dəyişdirməklə həll edildi. Ötürülmə üçün iki siqnal istifadə olunur: birincinin fazası sabitdir (istinad), ikincinin (dəyişən) fazası şüalanma istiqamətindən asılı olaraq kompleks şəkildə dəyişir - hər bucağın öz faza sürüşməsi var. Beləliklə, hər bir qəbuledici mayak üçün azimutla mütənasib olaraq "öz" faza sürüşməsi ilə bir siqnal alacaq. "Məkan modulyasiyası" texnologiyası xüsusi antenna (Alford Loop, KDPV-ə baxın) və xüsusi, olduqca çətin modulyasiya istifadə edərək həyata keçirilir. Hansı ki, əslində bu məqalənin mövzusudur.
Təsəvvür edək ki, 50-ci illərdən bəri fəaliyyət göstərən və Morze əlifbası ilə adi AM modulyasiyasında siqnal ötürən adi miras mayakımız var. Yəqin ki, bir vaxtlar naviqator həqiqətən də qulaqcıqlarda bu siqnalları dinləyib xəritədə xətkeş və kompasla istiqamətləri qeyd edib. Biz siqnala yeni funksiyalar əlavə etmək istəyirik, lakin köhnələri ilə uyğunluğu "sındırmayan" bir şəkildə. Mövzu tanışdır, yeni bir şey yoxdur ... Bu, aşağıdakı kimi edildi - istinad faza siqnalı kimi çıxış edən AM siqnalına aşağı tezlikli 30 Hz ton və tezlik modulyasiyası ilə kodlaşdırılmış yüksək tezlikli komponent əlavə edildi. dəyişən faza siqnalını ötürən 9.96 kHz tezliyi. İki siqnalı seçərək və fazaları müqayisə edərək, 0-dan 360 dərəcəyə qədər istənilən bucağı əldə edirik, bu da istənilən azimutdur. Eyni zamanda, bütün bunlar mayakı "adi şəkildə" dinləməyə mane olmur və köhnə AM qəbulediciləri ilə uyğun olaraq qalır.
Gəlin nəzəriyyədən praktikaya keçək. SDR qəbuledicisini işə salaq, AM modulyasiyasını və 12 kHz bant genişliyini seçin. VOR mayak tezlikləri internetdə asanlıqla tapıla bilər. Spektrdə siqnal belə görünür:
Bu halda, mayak siqnalı 113.950 MHz tezliyində ötürülür. Asanlıqla tanınan amplituda modulyasiya xətti və Morze kodu siqnalları (.- - ... AMS, Amsterdam, Schiphol Hava Limanı deməkdir) mərkəzdə görünür. Daşıyıcıdan təxminən 9.6 kHz məsafədə ikinci siqnalı ötürən iki zirvə görünür.
Siqnalı WAV-da qeyd edək (MP3 deyil - itkili sıxılma siqnalın bütün strukturunu "öldürəcək") və onu GNU Radio-da açaq.
Deşifrə
1 addım. Qeydə alınmış siqnal ilə faylı açaq və ilk istinad siqnalını almaq üçün ona aşağı keçid filtri tətbiq edək. GNU Radio qrafiki şəkildə göstərilmişdir.
Nəticə: 30 Hz tezliyi olan aşağı tezlikli siqnal.
2 addım: dəyişən faza siqnalını deşifrə edin. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, 9.96 kHz tezliyində yerləşir, biz onu sıfır tezliyə köçürməli və FM demodulyatoruna qidalandırmalıyıq.
GNU Radio qrafiki:
Hər şey, vəzifə həll olunur. Faza fərqi qəbuledicidən VOR mayakına olan bucağı göstərən iki siqnal görürük:
Siqnal kifayət qədər səs-küylüdür və faza fərqinin son hesablanması üçün əlavə filtrasiya tələb oluna bilər, lakin prinsip inşallah aydındır. Faza fərqinin necə təyin olunduğunu unudanlar üçün şəkil ondandır :
Xoşbəxtlikdən, bütün bunları əl ilə etmək mümkün deyil: artıq var WAV fayllarından VOR siqnallarını deşifrə edən Python-da. Əslində, onun araşdırması məni bu mövzunu öyrənməyə ruhlandırdı.
Arzu edənlər proqramı konsolda işlədə və artıq qeydə alınmış fayldan dərəcə ilə bitmiş bucağı əldə edə bilərlər:
Aviasiya həvəskarları hətta RTL-SDR və Raspberry Pi istifadə edərək öz portativ qəbuledicilərini də edə bilərlər. Yeri gəlmişkən, "real" bir təyyarədə bu göstərici belə görünür:
Şəkil ©
Nəticə
"Keçən əsrdən" belə siqnallar təhlil üçün mütləq maraqlıdır. Birincisi, onlar olduqca sadə, müasir DRM və ya daha çox GSM-dir, buna görə də belə "barmaqlarda" deşifrə etmək mümkün deyil. Qəbul üçün açıqdırlar, açarları və kriptoqrafiyası yoxdur. İkincisi, bəlkə də gələcəkdə onlar tarixə çevriləcək və peyk naviqasiyası və daha müasir rəqəmsal sistemlərlə əvəz olunacaq. Üçüncüsü, bu cür standartların tədqiqi keçən əsrin digər sxemlərində və element bazalarında problemlərin necə həll edildiyinin maraqlı texniki və tarixi təfərrüatlarını öyrənməyə imkan verir. Beləliklə, qəbuledicilərin sahiblərinə hələ də işləyərkən belə siqnalları almağı tövsiyə etmək olar.
Həmişə olduğu kimi, təcrübələrinizdə uğurlar.
Mənbə: www.habr.com