{"id":96636,"date":"2020-10-13T07:42:45","date_gmt":"2020-10-13T05:42:45","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/administrirovanie\/opredelyaem-napravlenie-na-aeroport-s-pomoshhyu-rtl-sdr-i-gnu-radio"},"modified":"2020-10-13T07:42:45","modified_gmt":"2020-10-13T05:42:45","slug":"opredelyaem-napravlenie-na-aeroport-s-pomoshhyu-rtl-sdr-i-gnu-radio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/administrirovanie\/opredelyaem-napravlenie-na-aeroport-s-pomoshhyu-rtl-sdr-i-gnu-radio","title":{"rendered":"Wir bestimmen die Richtung zum Flughafen mithilfe von RTL-SDR und GNU Radio","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Hallo, Habra!<\/p>\n

Aktuell gibt es nicht so viele Kommunikationsstandards, die einerseits interessant und neugierig machen und andererseits nicht 500 Seiten im PDF-Format in Anspruch nehmen. Einer der solchen, einfach zu dekodierenden, ist das VHF Omni-Directional Radio Beacon (VOR), das in der Luftfahrtnavigation verwendet wird.<\/p>\n

\"Wir
\nVOR Beacon (c) wikimedia.org<\/i><\/p>\n

Zun\u00e4chst eine Frage an die Leser \u2013 wie kann man das Signal so gestalten, dass man mit einer nicht gerichteten Empfangsantenne die Richtung bestimmen kann? Die Antwort folgt unter dem Link.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Allgemeine Informationen<\/h2>\n

\nDas System Very High Frequency Omni-Directional Range<\/a><\/noindex> (VOR) wird seit den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts in der Luftfahrtnavigation eingesetzt und besteht aus relativ kurzfristigen Rundfunkfeuern (100-200 km), die im Frequenzbereich von VHF 108-117 MHz arbeiten. Heutzutage, im Gigahertz-Zeitalter, klingt die Bezeichnung sehr hohe Frequenz in Bezug auf solche Frequenzen am\u00fcsant und sagt bereits viel \u00fcber das Alter<\/i> dieses Standards aus, aber \u00fcbrigens funktionieren noch die NDB<\/a><\/noindex>, die im Bereich der Mittelwellen 400-900 kHz arbeiten. <\/p>\n

Die Platzierung einer gerichteten Antenne am Flugzeug ist konstruktiv unpraktisch, also stellte sich die Frage, wie man die Richtung zum Empfangsfeuer im Signal codieren kann. Das Prinzip der Bedienung kann man folgenderma\u00dfen erkl\u00e4ren: Stellen wir uns vor, wir haben ein normales Feuer, das einen schmalen Strahl gr\u00fcnes Licht aussendet, dessen Lampe sich einmal pro Minute dreht. Offensichtlich werden wir einmal in der Minute einen Lichtblitz sehen, aber ein solcher Blitz enth\u00e4lt nicht viele Informationen. F\u00fcgen wir dem Feuer eine zweite hinzu, nicht gerichtete<\/i> Eine rote Lampe, die aufleuchtet, wenn der Strahl des Leuchtturms die Richtung nach Norden \"\u00fcberquert\". Da die Intervallzeiten der Blitze und die Koordinaten des Leuchtturms bekannt sind, kann durch das Berechnen der Verz\u00f6gerung zwischen dem roten und dem gr\u00fcnen Blitz der Azimut nach Norden ermittelt werden. Alles ist einfach. Jetzt bleibt nur noch, dasselbe mit Hilfe von Funk zu tun. Dies wurde durch Phasen\u00e4nderungen gel\u00f6st. F\u00fcr die \u00dcbertragung werden zwei Signale verwendet: die Phase des ersten ist konstant (reference), die Phase des zweiten (variable) \u00e4ndert sich auf komplexe Weise in Abh\u00e4ngigkeit von der Strahlungsrichtung - jedem Winkel entspricht eine eigene Phasenverschiebung. Jeder Empf\u00e4nger erh\u00e4lt somit ein Signal mit seiner eigenen Phasenverschiebung, die proportional zum Azimut zum Leuchtturm ist. Die Technologie der \"r\u00e4umlichen Modulation\" erfolgt durch eine spezielle Antenne (Alford Loop, siehe KDPV) und eine spezielle, ziemlich raffinierte Modulation. Dies ist das eigentliche Thema dieses Artikels.<\/p>\n

Stellen wir uns vor, wir haben einen normalen Legacy-Leuchtturm, der seit den 50er Jahren in Betrieb ist und Signale in normaler AM-Modulation im Morsealphabet \u00fcbertr\u00e4gt. Wahrscheinlich hat der Navigator vor langer Zeit tats\u00e4chlich diesen Signalen mit Kopfh\u00f6rern gelauscht und Richtungen mit einem Lineal und Zirkel auf der Karte markiert. Wir m\u00f6chten dem Signal neue Funktionen hinzuf\u00fcgen, aber so, dass die \"Kompatibilit\u00e4t\" mit den alten Technologien nicht beeintr\u00e4chtigt wird. Ein vertrautes Thema, nichts ist neu... Dies wurde folgenderma\u00dfen gel\u00f6st: Zu dem AM-Signal wurde ein niederfrequenter 30-Hz-Ton hinzugef\u00fcgt, der die Funktion des Referenzphasesignals \u00fcbernimmt, sowie eine hochfrequente Komponente, die mit Frequenzmodulation auf 9,96 kHz codiert ist und das variable Phasensignal \u00fcbertr\u00e4gt. Durch das Separieren der beiden Signale und den Vergleich der Phasen erhalten wir den gesuchten Winkel von 0 bis 360 Grad, der der ben\u00f6tigte Azimut ist. Dies alles hindert uns jedoch nicht daran, den Leuchtturm \"auf die herk\u00f6mmliche Weise\" zu h\u00f6ren, und bleibt mit alten AM-Empf\u00e4ngern kompatibel. <\/p>\n

Lass uns von der Theorie zur Praxis \u00fcbergehen. Wir starten den SDR-Empf\u00e4nger, w\u00e4hlen die AM-Modulation und eine Bandbreite von 12 kHz. Die Frequenzen der VOR-Leuchtt\u00fcrme lassen sich leicht im Netz finden. Im Spektrum sieht das Signal wie folgt aus:<\/p>\n

\"Wir
\n
\nIn diesem Fall wird das Leuchtturmsignal auf einer Frequenz von 113,950 MHz \u00fcbertragen. In der Mitte ist eine leicht erkennbare Amplitudenmodulationslinie und die Morsezeichensignale (.- \u2014 \u2026 was AMS bedeutet, Amsterdam, Flughafen Schiphol) zu sehen. Rundherum, in einem Abstand von 9,6 kHz von der Tr\u00e4gerfrequenz, sind zwei Peaks sichtbar, die das zweite Signal \u00fcbertragen. <\/p>\n

Wir zeichnen das Signal im WAV-Format auf (nicht MP3 \u2013 der verlustbehaftete Codec w\u00fcrde die gesamte Signalstruktur zerst\u00f6ren) und \u00f6ffnen es in GNU Radio.<\/p>\n

Dekodierung<\/h2>\n

\nSchritt 1<\/b>. Wir \u00f6ffnen die Datei mit dem aufgenommenen Signal und wenden einen Tiefpassfilter an, um das erste Referenzsignal zu erhalten. Das GNU Radio-Diagramm ist im Bild dargestellt.<\/p>\n

\"Wir
\n
\nErgebnis: ein Niedrigfrequenzsignal mit 30 Hz.<\/p>\n

\"Wir
\n
\nSchritt 2<\/b>: wir dekodieren das variable Phasensignal. Wie bereits erw\u00e4hnt, liegt es bei 9,96 kHz, und wir m\u00fcssen es auf die Nullfrequenz verschieben und an den FM-Demodulator anlegen.<\/p>\n

GNU Radio-Diagramm:<\/p>\n

\"Wir
\n
\nDas ist es, die Aufgabe ist gel\u00f6st. Wir sehen zwei Signale, deren Phasenunterschied den Winkel vom Empf\u00e4nger zum VOR-Marker angibt:<\/p>\n

\"Wir
\n
\nDas Signal ist ziemlich verrauscht, und f\u00fcr die endg\u00fcltige Berechnung des Phasenunterschieds k\u00f6nnte eine zus\u00e4tzliche Filterung erforderlich sein, aber das Prinzip ist hoffentlich klar. F\u00fcr diejenigen, die vergessen haben, wie der Phasenunterschied bestimmt wird, ein Bild von aviation.stackexchange.com<\/a><\/noindex>:<\/p>\n

\"Wir
\n
\nGl\u00fccklicherweise muss all dies nicht manuell gemacht werden: Es gibt bereits ein fertiges Projekt<\/a><\/noindex> in Python, das VOR-Signale aus WAV-Dateien dekodiert. Tats\u00e4chlich hat mich das Studium dieses Themas inspirieren lassen.<\/p>\n

Interessierte k\u00f6nnen das Programm in der Konsole ausf\u00fchren und den vorbereiteten Winkel in Grad aus einer bereits aufgenommenen Datei erhalten:<\/p>\n

\"Wir
\n
\nLuftfahrtenthusiasten k\u00f6nnen sich sogar einen tragbaren Empf\u00e4nger aus RTL-SDR und Raspberry Pi bauen. \u00dcbrigens sieht dieser Indikator in einem \"echten\" Flugzeug etwa so aus:<\/p>\n

\"Wir
\nBild © www.aopa.org<\/a><\/noindex><\/p>\n

Fazit<\/h2>\n

\nSolche Signale \"aus dem letzten Jahrhundert\" sind definitiv interessant f\u00fcr eine Analyse. Erstens sind sie relativ einfach; modernes DRM oder noch mehr GSM k\u00f6nnen so nicht mehr \"von den Fingern\" dekodiert werden. Sie sind offen f\u00fcr den Empfang, es gibt keine Schl\u00fcssel und keine Kryptographie. Zweitens k\u00f6nnten sie in Zukunft in die Geschichte eingehen und durch Satellitennavigation und modernere digitale Systeme ersetzt werden. Drittens erm\u00f6glicht das Studium solcher Standards, interessante technische und historische Details dar\u00fcber zu erfahren, wie Herausforderungen mit unterschiedlichen Schaltungen und Bauteilen des letzten Jahrhunderts gel\u00f6st wurden. Daher k\u00f6nnen Empf\u00e4ngerbesitzern geraten werden, solche Signale zu empfangen, solange sie noch arbeiten.<\/p>\n

Wie gewohnt, w\u00fcnsche ich allen erfolgreiche Experimente.
\n
Quelle: habr.com<\/a> <\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

\u041f\u0440\u0438\u0432\u0435\u0442, \u0425\u0430\u0431\u0440! \u0412 \u043d\u0430\u0441\u0442\u043e\u044f\u0449\u0435\u0435 \u0432\u0440\u0435\u043c\u044f \u0441\u0443\u0449\u0435\u0441\u0442\u0432\u0443\u0435\u0442 \u043d\u0435 \u0442\u0430\u043a \u0443\u0436 \u043c\u043d\u043e\u0433\u043e \u0441\u0442\u0430\u043d\u0434\u0430\u0440\u0442\u043e\u0432 \u0441\u0432\u044f\u0437\u0438, \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u0435 \u0441 \u043e\u0434\u043d\u043e\u0439 \u0441\u0442\u043e\u0440\u043e\u043d\u044b, \u043b\u044e\u0431\u043e\u043f\u044b\u0442\u043d\u044b \u0438 \u0438\u043d\u0442\u0435\u0440\u0435\u0441\u043d\u044b, \u0441 \u0434\u0440\u0443\u0433\u043e\u0439 \u0441\u0442\u043e\u0440\u043e\u043d\u044b, \u0438\u0445 \u043e\u043f\u0438\u0441\u0430\u043d\u0438\u0435 \u043d\u0435 \u0437\u0430\u043d\u0438\u043c\u0430\u0435\u0442 500 \u0441\u0442\u0440\u0430\u043d\u0438\u0446 \u0432 \u0444\u043e\u0440\u043c\u0430\u0442\u0435 PDF. \u041e\u0434\u043d\u0438\u043c \u0438\u0437 \u0442\u0430\u043a\u0438\u0445, \u043d\u0435\u0441\u043b\u043e\u0436\u043d\u044b\u0445 \u0434\u043b\u044f \u0434\u0435\u043a\u043e\u0434\u0438\u0440\u043e\u0432\u0430\u043d\u0438\u044f, \u044f\u0432\u043b\u044f\u0435\u0442\u0441\u044f \u0441\u0438\u0433\u043d\u0430\u043b VHF Omni-directional Radio Beacon (VOR), \u0438\u0441\u043f\u043e\u043b\u044c\u0437\u0443\u0435\u043c\u044b\u0439 \u0432 \u0430\u044d\u0440\u043e\u043d\u0430\u0432\u0438\u0433\u0430\u0446\u0438\u0438. 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