Какво чувате по радиото? Получаваме и декодираме най-интересните сигнали. Част 2, VHF

Хей Хабр.

В първата част са описани някои сигнали, които могат да се приемат на дълги и къси вълни. Не по-малко интересен е УКВ обхватът, където също можете да намерите нещо интересно.

Както в първата част, ще бъдат разгледани тези сигнали, които могат да бъдат независимо декодирани с помощта на компютър. На кого му пука как работи, продължи под разрез.

В първата част използвахме холандски онлайн приемник за приемане на дълги и къси вълни. За съжаление няма подобни услуги на VHF - честотният диапазон е твърде голям. Следователно тези, които желаят да повторят експериментите, описани по-долу, ще трябва да придобият собствен приемник, от най-евтините могат да се отбележат RTL SDR V3който може да бъде закупен за $30. Такъв приемник покрива обхвата до 1.7 GHz, всички сигнали, описани по-долу, се приемат на него.

Така че да започваме. Както и в първата част, сигналите ще се разглеждат в нарастваща честота.

FM радио

Самото FM радио едва ли ще изненада някого, но ще се интересуваме от RDS в него. Наличието на RDS (Radio Data System) осигурява предаването на цифрови данни „вътре“ в FM сигнала. Спектърът на сигнала на FM станцията след демодулация изглежда така:

Пилотният тон е разположен на 19 kHz, а RDS сигналът се предава на неговата тройна честота от 57 kHz. Във формата на вълната, ако изведете двата сигнала заедно, тя изглежда нещо подобно:

С помощта на фазова модулация тук се кодира нискочестотен сигнал с честота 1187.5 Hz (между другото, честотата 1187.5 Hz също не е избрана случайно - това е честотата на 19 kHz пилотен тон, разделен на 16). Освен това, след декодиране бит по бит, пакетите данни се дешифрират, от които има доста видове - в допълнение към текста, например, могат да се предават алтернативни честоти на излъчване на радиостанция, а при влизане в друга зона, приемникът може автоматично да се настрои на нова честота.

Можете да получавате RDS данни от местни станции с помощта на програмата RDS шпионин. Може да се свърже чрез HDSDR, ако изберете FM модулация, 120KHz ширина на сигнала и 192KHz битрейт, както е показано на фигурата.

След това е достатъчно да пренасочите сигнала с помощта на виртуален аудио кабел от HDSDR към RDS Spy (в настройките на VAC също трябва да посочите битрейт от 192 KHz). Ако всичко е направено правилно, ще видим цялата информация за RDS, много повече, отколкото обикновеното домашно радио ще покаже:

В допълнение към FM, между другото, можете също да декодирате DAB +, става дума за отделна статия. В Русия все още не работи, но в други страни може да е от значение.

Обхват на въздуха

Исторически се случи, че амплитудна модулация (AM) и честотен диапазон от 118-137 MHz се използват в авиацията. Разговорите между пилоти и контрольори не са криптирани по никакъв начин и всеки може да ги получи. Преди около 20 години обикновените евтини китайски радиостанции бяха „издърпани“ за това - достатъчно беше да раздалечите намотките на локалния осцилатор и обхватът се измести, ако сте имали късмет, към по-високи честоти. Тези, които се интересуват от „дигитална археология“, могат да прочетат дискусията във форума на радиоскенера за 2004г. По-късно китайските производители отидоха да посрещнат потребителите наполовина и просто добавиха гамата Air към приемниците (в коментарите към първата част те препоръчаха Tecsun PL-660 или PL-680). Но разбира се, използването на по-специализирани устройства (например приемници AOR, Icom) е по-предпочитано - те имат намаляване на шума (звукът се изключва, когато няма сигнал и няма постоянно съскане) и по-висока честота на размахване процент.

Всяко голямо летище използва доста честоти, например, ето честотите на летище Пулково, взети от уебсайта на радиоскенера:

Между другото, можете да слушате предавания на преговори от различни руски градове (Москва, Санкт Петербург, Челябинск и някои други) онлайн на http://live.radioscanner.net.

За нас във въздушния диапазон е интересен цифровият протокол ACARS (Авиационна комуникационна система за адресиране и докладване). Неговите сигнали се предават на честоти 131.525 и 131.725 MHz (европейски стандарт, честоти на различни региони може да се различава). Това са цифрови колети с битрейт от 2400 или 1200 bps, с помощта на такава система пилотите могат да обменят съобщения с диспечера. За да декодирате в MultiPSK, трябва да настроите сигнала в режим AM (имате нужда от SDR приемник, тъй като честотната лента на сигнала е повече от 5KHz) и да пренасочите звука с помощта на виртуалната аудио карта.

Резултатът е показан на екранната снимка.

Форматът на сигнала ACARS е доста прост и може да се види в програмата SA Free. За да направите това, достатъчно е да отворите фрагмент от записа и ще видим, че „вътрешността“ на AM записа всъщност съдържа честотна модулация.

Освен това, прилагайки честотен детектор към записа, лесно получаваме битов поток. В реалния живот е малко вероятно да се наложи да направите това, защото. отдавна са написани готови програми за ACARS декодиране.

Метеорологични сателити на NOAA

След като слушате преговорите на авиаторите, можете да се изкачите още по-високо - в космоса. В който се интересуваме от метеорологичните сателити NOAA 15, NOAA 18 и NOAA 19предаване на изображения на земната повърхност на честоти 137.620, 137.9125 и 137.100 MHz. Можете да декодирате сигнала с помощта на програмата WXtoImg.

Получената снимка може да изглежда така (снимка от уебсайта на радиоскенера):

За съжаление (не можете да излъжете законите на физиката, а Земята все още е кръгла, въпреки че не всеки вярва в това), можете да получите сателитен сигнал само когато той лети над нас и тези полети не винаги имат удобно време и ъгъл над хоризонта. Преди това, за да разберете часа, датата и часа на следващия полет, беше необходимо да зададете програмата Orbitron (дълголетна програма, която съществува от 2001 г.), сега е по-лесно да го направите онлайн, като използвате връзките https://www.n2yo.com/passes/?s=25338, https://www.n2yo.com/passes/?s=28654 и https://www.n2yo.com/passes/?s=33591 съответно.

Сателитният сигнал е доста силен и може да се чуе на почти всяка антена и на всеки приемник. Но за да получите картина с добро качество, специална антена и добър изглед към хоризонта все още са желателни. Който се интересува може да види урок по английски в youtube или прочетете Подробно описание. Лично аз никога не съм имал търпението да го изкарам докрай, но други може да имат повече късмет.

FLEX/POCSAG пейджинг съобщения

Дали пейджинг комуникацията за корпоративни клиенти в Русия все още работи, не знам, но в Европа е напълно функционална, използва се от пожарникари, полиция и различни служби.

Можете да получавате FLEX и POCSAG сигнали с помощта на HDSDR и виртуален аудио кабел, за декодиране се използва програма PDW. Написан е още през 2004 г. и интерфейсът е подходящ, но колкото и да е странно, все още работи доста добре.

Има и декодер multimon-ng, който работи под Linux, неговите източници са налични в github. Имаше и отделна статия за протокола за предаване на POCSAG, който желае може да я прочете в детайли.

Ключодържатели/безжични превключватели

Още по-високо като честота, на 433 MHz, има цяла гама от различни устройства - безжични ключове и контакти, звънци, сензори за налягане в автомобилните гуми и др.

Това често са евтини китайски устройства с най-простата модулация. Няма криптиране и се използва прост двоичен код (OOK - on-off keying). Декодирането на такива сигнали е разгледано в отделна статия. Можем да използваме готовия декодер rtl_433, който можете да изтеглите следователно.

Като стартирате програмата, можете да видите различни устройства и (ако има паркинг наблизо) да разберете например налягането в гумите на колата на съседа. Практически смисъл от това няма, но от чисто математическа гледна точка е доста интересно - протоколите на тези сигнали са лесни за декодиране.

Между другото, тези, които купуват такива безжични суичове, трябва да имат предвид, че те не са защитени по никакъв начин и теоретично вашият съсед хакер, с HackRF или подобно устройство, може злонамерено да ви изключи светлината в тоалетната на най-неподходящия момент или да направите нещо подобно. Лично аз не се притеснявам, но ако проблемът със сигурността е от значение, можете да използвате по-сериозни и скъпи устройства с пълни ключове и удостоверяване (Z-Wave, Philips Hue и др.).

TETRA

TETRA (Terrestrial Trunked Radio) е професионална корпоративна радиокомуникационна система с достатъчно големи възможности (групови разговори, криптиране, комбиниране на няколко мрежи и др.). И неговите сигнали, ако не са криптирани, могат да се приемат и с помощта на компютър и SDR приемник.

TETRA декодер за Linux съществуваше доста отдавна, но настройката му далеч не беше тривиална и преди около година руски програмист създаде плъгин за приемане на TETRA за SDR#. Сега тази задача се решава почти буквално с две кликвания, програмата ви позволява да показвате информация за системата, да слушате гласови съобщения, да събирате статистика и т.н.

Плъгинът не изпълнява всички функции на стандарта, но основните функции повече или по-малко работят.

Според Wikipedia Tetra може да се използва в линейки, полиция, железопътен транспорт и т.н. Не знам за разпространението му в Русия (изглежда, че мрежата Tetra е била използвана на Световното първенство през 2018 г., но това е неточно), тези които желаят могат да проверят сами - Тетра сигналите са лесно разпознаваеми и имат ширина 25KHz, както се вижда на скрийншота.

Разбира се, ако криптирането е активирано в мрежата (има такава възможност в Tetra), приставката няма да работи - вместо реч ще има само „бълбукане“.

ADSB

С дори по-висока честота, сигналите от транспондерите на самолети се предават на 1.09 GHz, което позволява на сайтове като FlightRadar24 да показват преминаващи самолети. Този протокол вече е разгледан по-рано, така че няма да се повтарям тук (статията все пак се оказа голяма), който желае може да прочете първата и второ част.

Заключение

Както можете да видите, дори и с приемник за $30, можете да намерите много интересни неща в ефира. Сигурен съм, че не всичко е изброено тук и вероятно съм пропуснал нещо или не знам. Желаещите могат да опитат сами - това е добър начин да разберете по-добре принципа на работа на дадена система.

Любителска радиокомуникация не съм разглеждал, въпреки че я има и на УКВ, но все пак статията е за служебна комуникация.

PS: Специално за coolhackers може да се отбележи, че нищо наистина тайно не е излъчвано в ефир от сигурно 50 години, така че от тази гледна точка не си струва да губите време и пари. Но от гледна точка на изучаване на принципите на комуникация и различни инженерни системи, запознаването с реалната работа на реални мрежи е доста интересно и информативно.

Източник: www.habr.com