Какво чувате по радиото? Получаваме и декодираме най-интересните сигнали

Хей Хабр.

Вече е 21 век и изглежда, че данните могат да се предават в HD качество дори на Марс. Все още обаче има много интересни устройства, които работят по радиото и могат да се чуят много интересни сигнали.

Разбира се, не е реалистично да се разгледат всички, нека се опитаме да изберем най-интересните, тези, които могат да бъдат получени и декодирани независимо с помощта на компютър. За получаване на сигнали ще използваме холандски онлайн приемник WebSDR, MultiPSK декодер и програма Virtual Audio Cable.

За удобство на разглеждане ще представим сигналите в нарастваща честота. Няма да разглеждам радиостанции, скучно е и банално; всеки може сам да слуша Радио Китай на AM. И ще преминем към по-интересни сигнали.

Сигнали за точно време

На честота от 77.5 KHz (обхват на дълги вълни) се предават сигнали за точно време от немската станция DCF77. Вече бях на тях отделна статия, така че можем само накратко да повторим, че това е прост сигнал с амплитудна модулация в структурата - "1" и "0" са кодирани с различна продължителност, в резултат на което се получава 58-битов код за една минута.

130-140KHz - телеметрия на електрически мрежи

При тези честоти, според уебсайт за радиоскенер, се предават управляващи сигнали за електрическите мрежи на Германия.

Сигналът е доста силен и според прегледите се приема дори в Австралия. Можете да го декодирате в MultiPSK, ако зададете параметрите, както е показано на екранната снимка.

На изхода ще получим пакети с данни, тяхната структура, разбира се, е неизвестна; тези, които желаят, могат да експериментират и да анализират в свободното си време. Технически самият сигнал е много прост, методът се нарича FSK (Frequency Shift Keying) и се състои във формиране на битова последователност чрез промяна на честотата на предаване. Същият сигнал, под формата на спектър - битовете дори могат да се броят ръчно.

Телетайп за времето

На спектъра отгоре, много близо, при честота 147 kHz, се вижда друг сигнал. Това е (също немска) станция DWD (Deutscher Wetterdienst), предоставяща метеорологични доклади за кораби. В допълнение към тази честота, сигналите се предават и на 11039 и 14467 KHz.

Резултатът от декодирането е показан на екранната снимка.

Принципът на кодиране на телетайпа е същият, FSK, интересът тук е кодирането на текст. Той е 5-битов, използвайки Код на Бодо, и има почти 100-годишна история.

Изглежда, че подобен код е бил използван на перфорирани хартиени ленти, но метеорологичните телетайпи са били изпращани някъде от 60-те години на миналия век и както можете да видите, те все още работят. Разбира се, на истински кораб сигналът не се декодира с помощта на компютър - има специални приемници, които записват сигнала и го показват на екрана.

Като цяло, дори при наличието на сателитни комуникации и интернет, предаването на данни по този начин все още е просто, надеждно и евтино средство. Въпреки че, разбира се, може да се предположи, че някой ден тези системи ще станат история и ще бъдат заменени от напълно цифрови услуги. Така че тези, които искат да получат такъв сигнал, не трябва да го забавят много.

Метеофакс

Още един наследен сигнал с почти същата дълга история. В този сигнал изображението се предава на аналогова форма при скорост от 120 линии в минута (има и други стойности, например 60 или 240 LPM), честотната модулация се използва за кодиране на яркостта - яркостта на всяка точка на изображението е пропорционална на промяната в честотата. Такава проста схема направи възможно предаването на изображения в онези дни, когато малко хора бяха чували за „цифрови сигнали“.

Популярна в европейската част и лесна за приемане е вече споменатата немска станция DWD (Deutche Wetterdienst), предаваща съобщения на честоти 3855, 7880 и 13882 KHz. Друга организация, чиито факсове се приемат лесно, е Британският съвместен оперативен център по метеорология и океанография, те предават сигнали на честоти 2618, 4610, 6834, 8040, 11086, 12390 и 18261 KHz.

За да получавате HF факс сигнали, трябва да използвате режим на USB приемник, MultiPSK може да се използва за декодиране. Резултатът от приемането чрез приемника websdr е показан на фигурата:

Тази снимка е направена точно по време на писане на текста. Между другото, може да се види, че вертикалните линии са се преместили - протоколът е аналогов и точността на синхронизация е критична тук, дори малките аудио забавяния причиняват изместване на изображението. Когато използвате „истински“ приемник, този ефект няма да се появи.

Разбира се, както в случая с метеорологичния телетайп, никой на корабите не декодира факсове с помощта на компютър - има специализирани приемници (примерна снимка от началото на статията), които вършат цялата работа автоматично.

STANAG 4285

Нека сега разгледаме по-модерен стандарт за предаване на данни на къси вълни - модемът Stanag 4285. Този формат е разработен за НАТО и съществува в различни версии. Базира се на фазова модулация, параметрите на сигнала могат да варират, както се вижда от таблицата, скоростта може да варира от 75 до 2400 bit/s. Това може да не изглежда много, но като се има предвид предавателната среда - къси вълни, с тяхното затихване и смущения, това е доста добър резултат.

Програмата MultiPSK може да декодира STANAG, но в 95% от случаите резултатът от декодирането ще бъде само „боклук“ - самият формат предоставя само побитов протокол на ниско ниво, а самите данни могат да бъдат криптирани или да имат някакъв собствен вид формат. Някои сигнали обаче могат да бъдат декодирани, например записът по-долу при честота 8453 KHz. Не успях да декодирам никакъв сигнал през приемника websdr; очевидно онлайн предаването все още нарушава структурата на данните. Желаещите могат да изтеглят файла от истинския приемник, използвайки връзката cloud.mail.ru/public/JRZs/gH581X71s. Резултатите от декодирането на MultiPSK са показани на екранната снимка по-долу. Както можете да видите, скоростта на този запис е 600 bps, очевидно текстов файл се предава като съдържание.

Интересно е, че както можете да видите на панорамата, всъщност има много такива сигнали в ефира:

Разбира се, не всички от тях може да принадлежат към STANAG - има и други протоколи, базирани на подобни принципи. Например, можем да дадем анализ на сигнала HF модем Thales.

Както и при другите обсъждани сигнали, за действителното приемане и предаване се използват специализирани устройства. Например за модема, показан на снимката NSGDatacom 4539 Посочената скорост е от 75 до 9600bps с честотна лента на сигнала от 3KHz.

Скоростта от 9600, разбира се, не е много впечатляваща, но като се има предвид, че сигналите могат да се предават дори от джунглата или от кораб в океана и без да се плаща нищо за трафик на телекомуникационния оператор, това не е толкова лошо.

Между другото, нека разгледаме по-отблизо горната панорама. Отляво виждаме...точно така, добрата стара морзова азбука. И така, нека преминем към следващия сигнал.

Морзова азбука (CW)

На честота 8423 KHz чуваме точно това. Изкуството да чуваш морзовата азбука вече е почти загубено, така че ще използваме MultiPSK (обаче декодира така, така, програмата CW Skimmer върши много по-добра работа).

Както можете да видите, повтарящият се текст DE SVO се предава, ако вярвате уебсайт за радиоскенер, станцията се намира в Гърция.

Разбира се, такива сигнали са малко, но все пак ги има. Като пример можем да цитираме дълготрайна станция на 4331 KHz, предаваща повтарящи се сигнали „VVV DE E4X4XZ“. Както предполага Google, станцията принадлежи на израелския флот. Има ли нещо друго, което се предава на тази честота? Отговорът е неизвестен, интересуващите се могат да слушат и да проверят сами.

Зумерът (UVB-76)

Нашият хит парад завършва с може би най-известния сигнал - добре познат както в Русия, така и в чужбина, сигнал с честота 4625 KHz.

Сигналът се използва за уведомяване на войските и се състои от повтарящи се звукови сигнали, между които понякога се предават кодови фрази от кодовата клавиатура (абстрактни думи като „CROLIST“ или „BRAMIRKA“). Някои пишат, че са виждали такива приемници във военната регистрация и службите за вписване, други казват, че това е част от системата „мъртва ръка“, като цяло сигналът е мека за любителите на Stalker, теориите на конспирацията, Студената война и т.н. . Заинтересованите могат да напишат „UVB-76“ в търсачката и съм сигурен, че забавното четиво за вечерта е гарантирано (не бива обаче да приемате всичко написано на сериозно). В същото време системата е доста интересна, най-малкото защото все още работи от времето на Студената война, въпреки че е трудно да се каже дали има нужда от нея сега.

Завършване

Този списък далеч не е пълен. С помощта на радиоприемник можете да чуете (или по-скоро да видите) комуникационни сигнали с подводници, радари над хоризонта, бързо променящи се честотни сигнали и много други.

Например, ето снимка, направена в момента на честота 8 MHz, на която можете да преброите поне 5 сигнала от различни типове.

Какви са те често е неизвестно, поне не всичко може да се намери в отворени източници (въпреки че има сайтове като www.sigidwiki.com/wiki/Signal_Identification_Guide и www.radioscanner.ru/base). Изследването на такива сигнали е доста интересно както от гледна точка на математиката, програмирането и DSP, така и просто като начин да научим нещо ново за света около нас.

Интересно е също, че въпреки развитието на интернет и комуникациите, радиото не само не губи позиции, но може би дори обратното - възможността за предаване на данни директно от подателя към получателя, без цензура, контрол на трафика и проследяване на пакети, може да стане (въпреки че да се надяваме, че все още няма да стане) отново актуален...

Източник: www.habr.com