Hoy Habr!
Sa pagkakaron, wala'y daghang mga sumbanan sa komunikasyon nga, sa usa ka bahin, mausisaon ug makapaikag, sa laing bahin, ang ilang paghulagway wala magkuha sa 500 ka mga panid sa format nga PDF. Usa niini, sayon ββnga ma-decode, mao ang VHF Omni-directional Radio Beacon (VOR) signal nga gigamit sa air navigation.
VOR Beacon (c) wikimedia.org
Sa pagsugod, usa ka pangutana alang sa mga magbabasa - kung giunsa paghimo ang usa ka signal aron sa tabang sa usa ka omnidirectional nga pagdawat antenna posible nga mahibal-an ang direksyon? Ang tubag anaa ubos sa pagputol.
Kinatibuk-ang nga impormasyon
sistema (VOR) gigamit na alang sa air navigation sukad sa 50s sa miaging siglo, ug naglangkob sa medyo mubo nga range radio beacons (100-200 km), nga naglihok sa VHF frequency range nga 108-117 MHz. Karon, sa panahon sa gigahertz, ang ngalan nga taas kaayo nga frequency kalabot sa ingon nga mga frequency daw kataw-anan ug sa iyang kaugalingon naghisgot sa edad sa kini nga sumbanan, apan sa ingon, ang mga beacon nagtrabaho gihapon naglihok sa medium wave range nga 400-900 kHz.
Ang pagbutang sa usa ka direksyon nga antena sa usa ka ayroplano dili kombenyente sa istruktura, busa ang problema mitungha kung giunsa ang pag-encode sa kasayuran bahin sa direksyon sa beacon sa signal mismo. Ang prinsipyo sa operasyon "sa mga tudlo" mahimong ipatin-aw sama sa mosunod. Hunahunaa nga kita adunay usa ka ordinaryo nga beacon nga nagpadala sa usa ka pig-ot nga silaw sa berde nga kahayag, ang lampara nga nagtuyok 1 ka oras kada minuto. Dayag, kausa sa usa ka minuto makakita kita og usa ka flash sa kahayag, apan ang usa sa ingon nga flash wala magdala og daghang impormasyon. Atong dugangan ug ikaduha ang parola dili direksiyon usa ka pula nga lampara nga nagkidlap sa higayon nga ang beacon beam "moagi" sa direksyon sa amihanan. Kay nahibal-an ang panahon sa flash ug mga coordinate sa beacon, pinaagi sa pagkalkulo sa paglangan tali sa pula ug berde nga mga pagkidlap, makit-an nimo ang azimuth sa amihanan. Simple ra ang tanan. Nagpabilin nga buhaton ang parehas, apan sa tabang sa radyo. Nasulbad kini pinaagi sa pagbag-o sa mga hugna. Duha ka signal ang gigamit alang sa transmission: ang hugna sa una mao ang kanunay (reperensya), ang hugna sa ikaduha (variable) nagbag-o sa usa ka komplikado nga paagi depende sa direksyon sa radiation - ang matag anggulo adunay kaugalingon nga pagbalhin sa hugna. Sa ingon, ang matag tigdawat makadawat usa ka signal nga adunay "kaugalingon" nga pagbalhin sa hugna nga proporsyonal sa azimuth sa beacon. Ang teknolohiya sa "spatial modulation" gihimo gamit ang usa ka espesyal nga antenna (Alford Loop, tan-awa ang KDPV) ug usa ka espesyal, medyo malisud nga modulasyon. Nga mao ang tinuod nga hilisgutan niini nga artikulo.
Hunahunaa nga kita adunay usa ka ordinaryo nga legacy beacon nga naglihok sukad sa 50s ug nagpadala mga signal sa naandan nga AM modulasyon sa Morse code. Tingali, kaniadto, ang navigator naminaw gyud niini nga mga signal sa mga headphone ug gimarkahan ang mga direksyon gamit ang usa ka magmamando ug usa ka kompas sa mapa. Gusto namon nga idugang ang mga bag-ong bahin sa signal, apan sa paagi nga dili "makaguba" sa pagkaangay sa mga daan. Ang hilisgutan pamilyar, wala'y bag-o ... Gihimo kini sama sa mosunod - usa ka low-frequency 30 Hz tone ang gidugang sa AM signal, nga naglihok isip reference-phase signal, ug usa ka high-frequency component nga gi-encode sa frequency modulation sa usa ka frequency sa 9.96 kHz, pagpasa sa usa ka variable phase signal. Pinaagi sa pagpili sa duha ka signal ug pagtandi sa mga hugna, atong makuha ang gitinguha nga anggulo gikan sa 0 ngadto sa 360 degrees, nga mao ang gitinguha nga azimuth. Sa samang higayon, kining tanan dili makabalda sa pagpaminaw sa beacon "sa naandan nga paagi" ug nagpabilin nga compatible sa daan nga AM receiver.
Mobalhin kita gikan sa teorya ngadto sa praktis. Atong sugdan ang SDR receiver, pilia ang AM modulation ug ang bandwidth nga 12 kHz. Ang VOR beacon frequency daling makit-an sa web. Sa spectrum, ang signal ingon niini:
Sa kini nga kaso, ang signal sa beacon gipasa sa frequency nga 113.950 MHz. Ang dali mailhan nga linya sa modulasyon sa amplitude ug mga signal sa Morse code (.- - ... nga nagpasabut nga AMS, Amsterdam, Schiphol Airport) makita sa sentro. Sa palibot sa gilay-on nga 9.6 kHz gikan sa carrier, duha ka mga taluktok ang makita, nga nagpadala sa ikaduha nga signal.
Atong irekord ang signal sa WAV (dili MP3 - lossy compression "mopatay" sa tibuok istruktura sa signal) ug ablihan kini sa GNU Radio.
Pag-decode
lakang 1. Atong ablihan ang file gamit ang narekord nga signal ug i-apply ang low pass filter niini aron makuha ang unang reference signal. Ang GNU Radio graph gipakita sa hulagway.
Resulta: usa ka low frequency signal nga adunay frequency nga 30 Hz.
lakang 2: decode ang variable phase signal. Sama sa nahisgutan sa ibabaw, kini nahimutang sa frequency nga 9.96 kHz, kinahanglan naton ibalhin kini sa zero frequency ug ipakaon kini sa FM demodulator.
GNU Radio graph:
Ang tanan, ang buluhaton nasulbad. Atong makita ang duha ka signal kansang hugna nga kalainan nagpakita sa anggulo gikan sa tigdawat ngadto sa VOR:
Ang signal saba kaayo, ug ang dugang nga pagsala mahimong gikinahanglan alang sa katapusan nga pagkalkula sa kalainan sa hugna, apan ang prinsipyo gilauman nga klaro. Alang sa mga nakalimot kung giunsa pagtino ang kalainan sa hugna, gikan ang litrato :
Maayo na lang, kining tanan nga mano-mano dili mahimo: naa na sa Python nga nag-decode sa mga signal sa VOR gikan sa WAV files. Sa pagkatinuod, ang iyang pagtuon nagdasig kanako sa pagtuon niini nga hilisgutan.
Kadtong gusto makadagan sa programa sa console ug makuha ang natapos nga anggulo sa mga degree gikan sa natala na nga file:
Ang mga tagahanga sa aviation makahimo pa gani sa ilang kaugalingong portable receiver gamit ang RTL-SDR ug Raspberry Pi. Pinaagi sa dalan, sa usa ka "tinuod" nga ayroplano, kini nga timailhan sama niini:
Hulagway Β©
konklusyon
Ang ingon nga mga signal "gikan sa miaging siglo" siguradong makapaikag alang sa pagtuki. Una, sila yano ra, moderno nga DRM, o labi pa nga GSM, mao nga imposible nga ma-decode ang "sa mga tudlo" nga ingon niana. Bukas sila alang sa pagdawat, wala silay mga yawe ug cryptography. Ikaduha, tingali sa umaabot sila mahimong kasaysayan ug pulihan sa satellite navigation ug mas modernong digital system. Ikatulo, ang pagtuon sa ingon nga mga sumbanan nagtugot kanimo nga mahibal-an ang makapaikag nga mga detalye sa teknikal ug kasaysayan kung giunsa nasulbad ang mga problema sa ubang mga circuitry ug base sa elemento sa miaging siglo. Mao nga ang mga tag-iya sa mga tigdawat mahimong matambagan nga makadawat sa ingon nga mga signal samtang sila nagtrabaho pa.
Sama sa naandan, good luck sa imong mga eksperimento.
Source: www.habr.com