Какво се чува в радиоефира? Приемаме и декодираме най-интересните сигнали

Здравей, Хабр.

Вече е 21-ви век и би трябвало да можем да предаваме данни в HD качество дори на Марс. Въпреки това в радиоефира все още работят многобройни интересни устройства и можем да чуем много интересни сигнали.

Разбира се, нереално е да разгледаме всички тях, но ще се опитаме да изберем най-интересните, които можем да приемем и декодираме сами с помощта на компютър. За приемането на сигналите ще използваме холандския онлайн приемник WebSDR, декодерът MultiPSK и програмата Virtual Audio Cable.

За удобство на разглеждането ще представяме сигналите по нарастваща честота. Няма да разглеждам радио станции, това е скучно и банално; желаещите могат сами да послушат Радио Китай в AM режим. Ние ще преминем към по-интересни сигнали.

Сигнали за точно време

На честота 77.5 kHz (дългоследова честота) се предават сигнали за точно време от немската станция DCF77. Вече за тях е било отделна статия, така че можем само накратко да повторим, че това е прост по структура сигнал в амплитудна модулация — различни продължителности кодирани в '1' и '0', в крайна сметка за една минута се приема 58-битен код.

130-140 kHz — телеметрия на електрическите мрежи

На тези честоти, ако вярваме на сайта radioscanner, се предават сигналите за управление на електрическите мрежи в Германия.


Сигналът е достатъчно силен и според отзивите, се приема дори в Австралия. Може да се декодира в MultiPSK, ако настроите параметрите, както е показано на скриншота.


На изхода ще получим пакети данни, чиято структура, разбира се, е неизвестна; желаещите могат да експериментират и да се заемат с анализа в свободното си време. Технически, самият сигнал е много прост, методът се нарича FSK (Frequency Shift Keying) и се състои в формирането на битова последователност чрез промяна на предавателната честота. Същият сигнал, в вида на спектър — битовете могат да се броят дори на ръка.

Метео телетайп

На спектъра по-горе, съвсем близо, на честота 147 kHz, се вижда още един сигнал. Това е (също немска) станция DWD (Deutscher Wetterdienst), която предава сводки за времето за кораби. Освен тази честота, сигналите се предават също и на 11039 и 14467 kHz.

Резултатът от декодирането е показан на скриншота.


Принципът на кодиране на телетайпа е същият, FSK, интерес представлява кодираният текст. Той е 5-битов, с помощта на кода Бодо, и има практически 100-годишна история.


Изглежда, подобен код е използван и на перфоленти, а телетайпите разпращат прогнозите за времето от 60-те години, и както личи, все още работят. Разбира се, на истински кораб сигналът не се декодира с помощта на компютър — съществуват специализирани приемници, които записват сигнала и го извеждат на екран.


Всъщност, дори и при наличието на спътникова връзка и Интернет, предаване на данни по този начин остава прост, надежден и евтин метод. Въпреки това, можем да предположим, че един ден и тези системи ще влязат в историята и ще бъдат напълно заменени с цифрови услуги. Така че желаещите да приемат подобен сигнал не бива да се бавят.

Метеофакс

Още един наследствен сигнал с почти толкова дълга история. В този сигнал изображението се предава в аналогов вид със скорост от 120 линии в минута (има и други стойности, например 60 или 240 LPM), а за кодиране на яркостта се използва честотна модулация — яркостта на всяка точка от изображението е пропорционална на промяната на честотата. Тази проста схема позволяваше предаване на изображения още в онези времена, когато малко хора бяха чували за „цифрови сигнали“.

Популярна в европейската част и удобна за прием е вече споменатата немска станция DWD (Deutche Wetterdienst), която предава съобщения на честоти 3855, 7880 и 13882 kHz. Друга организация, чиито факсове не е трудно да се приемат — британският Joint Operational Meteorology and Oceanography Centre, те предават сигнали на честоти 2618, 4610, 6834, 8040, 11086, 12390 и 18261 kHz.

За да приемете сигнали от HF Fax, трябва да използвате режима на приемника USB, за декодиране можете да използвате MultiPSK. Резултатът от приема чрез websdr-приемник е показан на изображението:


Тази снимка беше приета точно по време на написването на текста. Забелязва се, че вертикалните линии са изместени — протоколът е аналогов и точността на синхронизацията е критична, дори малки закъснения в звука предизвикват изместване на изображението. При използване на „истински“ приемник такъв ефект няма да има.

Разбира се, както и при метеотелетайпа, на корабите никой не декодира факсите с помощта на компютър — съществуват специализирани приемници (пример от картината в началото на статията), които извършват цялата работа автоматично.

STANAG 4285

Сега нека разгледаме по-съвременния стандарт за предаване на данни на къси вълни — модемът Stanag 4285. Този формат е разработен за НАТО и съществува в различни варианти. В основата му лежи фазовата модулация, параметрите на сигнала могат да варират, както може да се види в таблицата, скоростта може да бъде от 75 до 2400 бит/с. Това може да изглежда малко, но имайки предвид средата на предаване — късите вълни, с техните затихвания и смущения, това е напълно добро постижение.


Програмата MultiPSK може да декодира STANAG, но в 95% от случаите резултатът от декодирането ще бъде само “боклук” — самият формат предоставя само побитен протокол на ниско ниво, а самите данни могат да бъдат криптирани или да имат собствен формат. Въпреки това, някои сигнали могат да бъдат декодирани, например, записът по-долу на честота 8453КHz. Не успях да декодирам никакъв сигнал през websdr приемник, очевидно онлайн предаването нарушава структурата на данните. Желаещите могат да изтеглят файл от реалния приемник по линка cloud.mail.ru/public/JRZs/gH581X71s. Резултатите от декодирането в MultiPSK са показани на скрийншота по-долу. Както може да се види, скоростта за този запис е 600bps, а като съдържание очевидно се предава текстов файл.


Интересно е, че както може да се види на спектъра, такива сигнали в ефира наистина има много:


Разбира се, не всички от тях принадлежат на STANAG — на подобни принципи съществуват и други протоколи. Например, можем да разгледаме разшифровката на сигнала Thales HF Modem.

Както и в случая с другите разгледани сигнали, за реален прием и предаване се използват специализирани устройства. Например, за показания на снимката модем NSGDatacom 4539 е обявена скорост от 75 до 9600bps при пропусклива честота 3KHz.


Скоростта от 9600, разбира се, не е особено впечатляваща, но като се имат предвид, че сигналите могат да се предават дори от джунглите или от кораб в океана, и то без да се плаща за трафика на оператора, това не е толкова лошо.

И така, нека погледнем по-внимателно спектъра по-горе. Вляво виждаме… именно, старата добра азбука на Морзе. И така, преминете към следващия сигнал.

Код Морзе (CW)

На честота 8423КГц чуваме именно него. Изкуството на слуховото приемане на азбуката Морзе вече е почти загубено, затова ще използваме MultiPSK (въпреки че декодира доста зле, програмата CW Skimmer се справя много по-добре).


Както можем да видим, предава се повторящият се текст DE SVO, ако вярваме сайта radioscanner, станцията се намира в Гърция.

Разбира се, такива сигнали вече са малко, но все пак ги има. Например, можем да споменем давна работеща станция на 4331КГц, предаваща повторяващи се сигнали “VVV DE E4X4XZ”. Както Google подсказва, станцията принадлежи на израелските ВМС. Предава ли нещо друго на тази честота? Отговорът е неизвестен, желаещите могат да слушат и да проверят сами.

Буза (УВБ-76)

Завършва нашата хит-парада най-вероятно известния сигнал — известен и в Русия, и извън нея, сигнал на честота 4625КГц.


Сигналът се използва за известяване на войски и представлява повторяващи се гудене, между които понякога се предават кодови фрази от шифроблокнота (абстрактни слова като «КРОЛИСТ» или «БРАМИРКА»). Някои пишат, че са виждали такива приемници във военкоматите, други казват, че това е част от системата «мертва ръка», всичко това прави сигнала мекка за любителите на Сталкер, теории на конспирации, «студена война» и други подобни. Желаещите могат да потърсят «УВБ-76» и съм сигурен, че занимателно четиво за вечерта е гарантирано (въпреки че не бива да се отнасяме прекалено сериозно към всичко написано). В същото време системата е достатъчно интересна, понеже работи и до днес от времето на «студената война», макар да е трудно да се каже дали това е нужно на някого сега.

Завършване

Този списък далеч не е пълен. С помощта на радиоприемник може да се чуят (или по-скоро видят) и сигнали за връзка с подводници, и загоризонтни радари, и бързо променящи се frequency hopping сигнали, и още много неща.

Ето за пример снимка, направена точно сега на честота 8МГц, на нея можем да преброим минимум 5 сигнала от различни видове.


Какви са те — често не е известно, понеже в откритите източници не може да се намери всичко (въпреки че има такива сайтове като www.sigidwiki.com/wiki/Signal_Identification_Guide и www.radioscanner.ru/base). Изучаването на такива сигнали е интересно както от гледна точка на математиката, програмирането и ЦОС, така и просто като начин да научим нещо ново за заобикалящия ни свят.

Интересно е и това, че въпреки развитието на интернет и комуникациите, радиото не само че не губи позиции, а вероятно дори обратното — възможността за предаване на данни директно от изпращача до получателя, без цензура, контрол на трафика и проследяване на пакетите, може да стане (макар да се надяваме, че все пак няма да стане) отново актуална...

Източник: habr.com