Aupa Habr!
Gaur egun, ez dago komunikazio estandar asko, batetik, bitxiak eta interesgarriak direnak, bestetik, haien deskribapenak ez ditu PDF formatuan 500 orrialde hartzen. Horietako bat, deskodetzeko erraza, aire-nabigazioan erabiltzen den VHF Omni-directional Radio Beacon (VOR) seinalea da.
VOR Beacon (c) wikimedia.org
Lehenik eta behin, irakurleentzako galdera bat: nola sortu seinale bat, norabide noranzko omnidirezionaleko antena jasotzaile baten bidez zehaztu ahal izateko? Erantzuna mozketaren azpian dago.
Informazio orokorra
Sistema (VOR) aire-nabigaziorako erabiltzen da joan den mendeko 50eko hamarkadatik, eta irismen labur samarreko irrati-balizaz osatuta dago (100-200 km), VHF 108-117 MHz-en maiztasun tartean funtzionatzen dutenak. Orain, gigahertz garaian, maiztasun horiei dagokienez oso maiztasun handiko izenak barregarria dirudi eta berez hitz egiten du. adina estandar hau, baina bide batez, balizek funtzionatzen dute oraindik , 400-900 kHz-ko uhin ertainean funtzionatzen duena.
Hegazkin batean norabide-antena bat jartzea estrukturalki deserosoa da, beraz, seinalean bertan balizaren norabideari buruzko informazioa nola kodetu zen arazoa sortu zen. "Hatzetan" funtzionamenduaren printzipioa honela azaldu daiteke. Imajina dezagun argi berde izpi estu bat bidaltzen duen baliza arrunt bat dugula, zeinaren lanpara minutuko 1 aldiz biratzen duena. Jakina, minutuan behin argi-distira bat ikusiko dugu, baina halako flash batek ez du informazio handirik eramaten. Gehi dezagun bigarren bat itsasargiari norabiderik gabekoa farola gorri bat distiratzen ari den baliza-izpiak iparralderako norabidea "pasatzen" den unean. Zeren flash-periodoa eta baliza-koordenatuak ezagutzen dira, distira gorri eta berdeen arteko atzerapena kalkulatuz, iparraldeko azimutua aurki dezakezu. Dena sinplea da. Gauza bera egiteko geratzen da, baina irratia erabiliz. Hau faseak aldatuz konpondu zen. Bi seinale erabiltzen dira transmisiorako: lehenengoaren fasea konstantea da (erreferentzia), bigarrenaren fasea (aldakorra) modu konplexuan aldatzen da erradiazio-norabidearen arabera - angelu bakoitzak bere fase-aldaketa du. Horrela, hargailu bakoitzak "bere" desfasea duen seinale bat jasoko du balizaarekiko azimutarekiko proportzionala. "Modulazio espazialaren" teknologia antena berezi bat (Alford Loop, ikusi KDPV) eta modulazio berezi samarra delikatua erabiliz egiten da. Zein da benetan artikulu honen gaia.
Imajina dezagun ondare baliza arrunt bat dugula, 50eko hamarkadatik funtzionatzen duena, eta seinaleak AM modulazio arruntean Morse kodean transmititzen dituena. Seguruenik, garai batean, nabigatzaileak benetan entzun zituen seinale horiek entzungailuetan eta mapan mapan erregela eta iparrorratzarekin markatzen zituen norabideak. Seinaleari funtzio berriak gehitu nahi dizkiogu, baina antzinakoekin bateragarritasuna ez "hausteko" moduan. Gaia ezaguna da, ez da berririk... Honela egin zen: AM seinaleari maiztasun baxuko 30 Hz-ko tonu bat gehitu zitzaion, erreferentzia faseko seinalearen funtzioa betez, eta maiztasun handiko osagai bat, maiztasun bidez kodetuta. modulazioa 9.96 KHz-ko maiztasunean, fase-seinale aldakorra transmitituz. Bi seinale hautatuz eta faseak alderatuz, nahi den angelua lortuko dugu 0-tik 360 gradu artekoa, hau da, nahi den azimutua. Aldi berean, horrek guztiak ez du baliza "ohiko moduan" entzutea oztopatuko eta AM hargailu zaharrekin bateragarria izaten jarraitzen du.
Pasa gaitezen teoriatik praktikara. Abiarazi dezagun SDR hargailua, hautatu AM modulazioa eta 12 KHz-ko banda zabalera. VOR baliza-maiztasunak sarean erraz aurki daitezke. Espektroan, seinalea honelakoa da:
Kasu honetan, baliza seinalea 113.950 MHz-ko maiztasunean transmititzen da. Erdialdean anplitudearen modulazio-lerroa eta Morse kodearen seinaleak (.- - ... AMS, Amsterdam, Schiphol aireportua esan nahi du) ikus daitezke. Eramailearengandik 9.6 KHz-ko distantziara, bi gailur ikusten dira, bigarren seinalea transmitituz.
Grabatu dezagun seinalea WAV-n (ez MP3 - galerak konpresioak seinalearen egitura osoa "hilko" du) eta ireki GNU Irratian.
Deskodetzea
Urratsera 1. Ireki diezaiogun fitxategia grabatutako seinalearekin eta aplika diezaiogun behe-iragazkia lehen erreferentzia seinalea lortzeko. Irudian GNU Irratiaren grafikoa ageri da.
Emaitza: maiztasun baxuko seinalea 30 Hz-tan.
Urratsera 2: fase aldakorreko seinalea deskodetzea. Goian esan bezala, 9.96 KHz-ko maiztasunean dago, zero maiztasunera eraman behar dugu eta FM demoduladorera elikatu.
GNU Irrati grafikoa:
Dena, zeregina konponduta dago. Bi seinale ikusten ditugu, fase-diferentziak hargailutik VOR balizarako angelua adierazten du:
Seinalea nahiko zaratatsua da, eta fase-diferentziaren azken kalkulurako iragazketa gehigarria behar da, baina printzipioa argia da. Fase-aldea nola zehazten den ahaztu dutenentzat, argazki bat :
Zorionez, ez duzu hori guztia eskuz egin behar: dagoeneko badago Python-en, WAV fitxategietatik VOR seinaleak deskodetzea. Egia esan, bere azterketak bultzatu ninduen gai hau aztertzera.
Interesa dutenek programa kontsolan exekutatu eta amaitutako angelua gradutan lor dezakete dagoeneko grabatutako fitxategitik:
Abiazio zaleek beren hargailu eramangarria ere egin dezakete RTL-SDR eta Raspberry Pi bat erabiliz. Bide batez, "benetako" plano batean adierazle honek itxura hau du:
© irudia
Ondorioa
Halako seinaleak "azken mendekoak" dira, zalantzarik gabe, analisirako interesgarriak. Lehenik eta behin, nahiko sinpleak dira, DRM modernoak edo, batez ere, GSMak, jada ezin da "hatzarretan" deskodetu. Onartzeko irekita daude eta ez dute gakorik edo kriptografiarik. Bigarrenik, agian etorkizunean historia bihurtuko dira eta satelite bidezko nabigazioa eta sistema digital modernoagoak ordezkatuko dituzte. Hirugarrenik, halako estandarrak aztertzeak arazo tekniko eta historiko interesgarriak ezagutzeko aukera ematen du, joan den mendeko beste zirkuitu eta elementu oinarri batzuk erabiliz arazoak nola konpondu ziren. Beraz, hargailuen jabeei oraindik lanean ari diren bitartean horrelako seinaleak jasotzea gomendatu diezaiekete.
Ohi bezala, zoriontsu esperimentuak guztiok.
Iturria: www.habr.com