RTL-SDR અને GNU રેડિયોનો ઉપયોગ કરીને એરપોર્ટની દિશા નક્કી કરવી

હે હબર!

હાલમાં, એવા ઘણા સંચાર ધોરણો નથી કે જે એક તરફ, વિચિત્ર અને રસપ્રદ છે, બીજી તરફ, તેમનું વર્ણન પીડીએફ ફોર્મેટમાં 500 પૃષ્ઠો લેતું નથી. આવા એક સિગ્નલ કે જે ડીકોડ કરવા માટે સરળ છે તે છે VHF ઓમ્ની-ડાયરેક્શનલ રેડિયો બીકન (VOR) સિગ્નલ એર નેવિગેશનમાં વપરાય છે.

VOR Beacon (c) wikimedia.org

પ્રથમ, વાચકો માટે એક પ્રશ્ન: સિગ્નલ કેવી રીતે જનરેટ કરવું જેથી સર્વદિશા પ્રાપ્ત એન્ટેનાનો ઉપયોગ કરીને દિશા નિર્ધારિત કરી શકાય? જવાબ કટ હેઠળ છે.

સામાન્ય જાણકારી

સિસ્ટમ ખૂબ જ ઉચ્ચ આવર્તન ઓમ્ની-દિશાયુક્ત શ્રેણી (VOR)નો ઉપયોગ છેલ્લી સદીના 50 ના દાયકાથી એર નેવિગેશન માટે કરવામાં આવે છે, અને તેમાં પ્રમાણમાં ટૂંકા-શ્રેણીના રેડિયો બીકોન્સ (100-200 કિમી)નો સમાવેશ થાય છે, જે VHF ફ્રીક્વન્સી રેન્જ 108-117 MHz માં કાર્યરત છે. હવે, ગીગાહર્ટ્ઝના યુગમાં, આવી ફ્રીક્વન્સીઝના સંબંધમાં ખૂબ જ ઊંચી આવર્તન નામ રમુજી લાગે છે અને તે પોતે જ બોલે છે. ઉંમર આ ધોરણ, પરંતુ માર્ગ દ્વારા, બેકોન્સ હજુ પણ કામ કરે છે NDB, મધ્યમ તરંગ શ્રેણી 400-900 kHz માં કાર્ય કરે છે.

એરપ્લેન પર ડાયરેક્શનલ એન્ટેના મૂકવું એ માળખાકીય રીતે અસુવિધાજનક છે, તેથી સિગ્નલમાં જ બીકનની દિશા વિશેની માહિતીને કેવી રીતે એન્કોડ કરવી તે સમસ્યા ઊભી થઈ. "આંગળીઓ પર" ઓપરેશનના સિદ્ધાંતને નીચે પ્રમાણે સમજાવી શકાય છે. ચાલો કલ્પના કરીએ કે આપણી પાસે એક સામાન્ય દીવાદાંડી છે જે લીલો પ્રકાશનો સાંકડો બીમ મોકલે છે, જેનો દીવો પ્રતિ મિનિટ 1 વખત ફરે છે. દેખીતી રીતે, એક મિનિટમાં એક વખત આપણે પ્રકાશનો ઝબકારો જોશું, પરંતુ આવી એક ફ્લેશ વધુ માહિતી વહન કરતી નથી. ચાલો બીકનમાં બીજો ઉમેરો દિશાહીન એક લાલ દીવો જે ક્ષણે ચમકતો હોય છે જ્યારે લાઇટહાઉસ બીમ ઉત્તર તરફની દિશામાં "પાસે છે". કારણ કે ફ્લૅશનો સમયગાળો અને બીકનના કોઓર્ડિનેટ્સ જાણીતા છે; લાલ અને લીલી ચમક વચ્ચેના વિલંબની ગણતરી કરીને, તમે ઉત્તર તરફ અઝીમથ શોધી શકો છો. તે સરળ છે. તે જ વસ્તુ કરવા માટે રહે છે, પરંતુ રેડિયોનો ઉપયોગ કરીને. આ તબક્કાઓ બદલીને હલ કરવામાં આવી હતી. ટ્રાન્સમિશન માટે બે સિગ્નલોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે: પ્રથમનો તબક્કો સતત (સંદર્ભ) છે, બીજાનો તબક્કો (ચલ) કિરણોત્સર્ગની દિશાના આધારે જટિલ રીતે બદલાય છે - દરેક ખૂણાની પોતાની ફેઝ શિફ્ટ હોય છે. આમ, દરેક રીસીવરને તેના "પોતાના" તબક્કાના શિફ્ટ સાથે સિગ્નલ પ્રાપ્ત થશે, જે બીકન માટે અઝીમથના પ્રમાણસર છે. "અવકાશી મોડ્યુલેશન" ટેક્નોલોજી ખાસ એન્ટેના (આલ્ફોર્ડ લૂપ, KDPV જુઓ) અને ખાસ, તેના બદલે મુશ્કેલ મોડ્યુલેશનનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે. જે વાસ્તવમાં આ લેખનો વિષય છે.

ચાલો કલ્પના કરીએ કે અમારી પાસે એક સામાન્ય લેગસી બીકન છે, જે 50 ના દાયકાથી કાર્યરત છે અને મોર્સ કોડમાં સામાન્ય AM મોડ્યુલેશનમાં સિગ્નલ ટ્રાન્સમિટ કરે છે. સંભવતઃ, એક સમયે, નેવિગેટર ખરેખર આ સંકેતોને હેડફોનમાં સાંભળતો હતો અને નકશા પર શાસક અને હોકાયંત્ર વડે દિશાઓને ચિહ્નિત કરતો હતો. અમે સિગ્નલમાં નવા ફંક્શન્સ ઉમેરવા માંગીએ છીએ, પરંતુ એવી રીતે કે જૂના સાથે સુસંગતતાને "તોડવું" નહીં. વિષય પરિચિત છે, નવું કંઈ નથી... તે નીચે પ્રમાણે કરવામાં આવ્યું હતું - AM સિગ્નલમાં ઓછી-આવર્તન 30 Hz ટોન ઉમેરવામાં આવી હતી, જે સંદર્ભ-તબક્કાના સિગ્નલનું કાર્ય કરે છે, અને ઉચ્ચ-આવર્તન ઘટક, આવર્તન દ્વારા એન્કોડ કરવામાં આવ્યું હતું. 9.96 KHz ની આવર્તન પર મોડ્યુલેશન, વેરિયેબલ ફેઝ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિટ કરે છે. બે સિગ્નલો પસંદ કરીને અને તબક્કાઓની સરખામણી કરીને, અમે 0 થી 360 ડિગ્રી સુધીનો ઇચ્છિત કોણ મેળવીએ છીએ, જે ઇચ્છિત અઝીમથ છે. તે જ સમયે, આ બધું "સામાન્ય રીતે" બીકન સાંભળવામાં દખલ કરશે નહીં અને જૂના AM રીસીવરો સાથે સુસંગત રહેશે.

ચાલો સિદ્ધાંતમાંથી પ્રેક્ટિસ તરફ આગળ વધીએ. ચાલો SDR રીસીવર લોંચ કરીએ, AM મોડ્યુલેશન અને 12 KHz બેન્ડવિડ્થ પસંદ કરીએ. VOR બીકન ફ્રીક્વન્સી સરળતાથી ઓનલાઈન મળી શકે છે. સ્પેક્ટ્રમ પર, સિગ્નલ આના જેવો દેખાય છે:

આ કિસ્સામાં, બીકન સિગ્નલ 113.950 MHz ની આવર્તન પર પ્રસારિત થાય છે. કેન્દ્રમાં તમે સરળતાથી ઓળખી શકાય તેવી કંપનવિસ્તાર મોડ્યુલેશન લાઇન અને મોર્સ કોડ સિગ્નલો (.- - ... જેનો અર્થ એએમએસ, એમ્સ્ટરડેમ, શિફોલ એરપોર્ટ) જોઈ શકો છો. વાહકથી લગભગ 9.6 KHz ના અંતરે, બે શિખરો દેખાય છે, જે બીજા સિગ્નલને પ્રસારિત કરે છે.

ચાલો WAV માં સિગ્નલ રેકોર્ડ કરીએ (MP3 નહીં - હાનિકારક કમ્પ્રેશન સિગ્નલની સંપૂર્ણ રચનાને "મારશે") અને તેને GNU રેડિયોમાં ખોલો.

ડીકોડિંગ

પગલું 1. ચાલો રેકોર્ડ કરેલ સિગ્નલ સાથે ફાઈલ ખોલીએ અને પ્રથમ સંદર્ભ સંકેત મેળવવા માટે તેમાં લો-પાસ ફિલ્ટર લાગુ કરીએ. GNU રેડિયો ગ્રાફ આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યો છે.

પરિણામ: 30 Hz પર ઓછી આવર્તન સિગ્નલ.

પગલું 2: ચલ તબક્કા સિગ્નલને ડીકોડ કરો. ઉપર જણાવ્યા મુજબ, તે 9.96 KHz ની આવર્તન પર સ્થિત છે, અમારે તેને શૂન્ય આવર્તન પર ખસેડવાની જરૂર છે અને તેને FM ડિમોડ્યુલેટર પર ખવડાવવાની જરૂર છે.

જીએનયુ રેડિયો ગ્રાફ:

બસ, સમસ્યા હલ થઈ ગઈ. અમે બે સિગ્નલો જોઈએ છીએ, જેનો તબક્કો તફાવત રીસીવરથી VOR બીકન સુધીનો કોણ સૂચવે છે:

સિગ્નલ એકદમ ઘોંઘાટીયા છે, અને તબક્કાના તફાવતની ગણતરી કરવા માટે વધારાના ફિલ્ટરિંગની જરૂર પડી શકે છે, પરંતુ હું આશા રાખું છું કે સિદ્ધાંત સ્પષ્ટ છે. જેઓ ભૂલી ગયા છે કે તબક્કામાં તફાવત કેવી રીતે નક્કી થાય છે, તેમાંથી એક ચિત્ર aviation.stackexchange.com:

સદનસીબે, તમારે આ બધું મેન્યુઅલી કરવાની જરૂર નથી: ત્યાં પહેલેથી જ છે સમાપ્ત પ્રોજેક્ટ પાયથોનમાં, WAV ફાઇલોમાંથી VOR સિગ્નલોને ડીકોડ કરી રહ્યાં છે. ખરેખર, તેમના અભ્યાસથી મને આ વિષયનો અભ્યાસ કરવાની પ્રેરણા મળી.

રસ ધરાવતા લોકો કન્સોલમાં પ્રોગ્રામ ચલાવી શકે છે અને પહેલાથી રેકોર્ડ કરેલી ફાઇલમાંથી ડિગ્રીમાં સમાપ્ત કોણ મેળવી શકે છે:

ઉડ્ડયન ચાહકો RTL-SDR અને Raspberry Pi નો ઉપયોગ કરીને પોતાનું પોર્ટેબલ રીસીવર પણ બનાવી શકે છે. માર્ગ દ્વારા, "વાસ્તવિક" પ્લેન પર આ સૂચક આના જેવો દેખાય છે:

છબી © www.aopa.org

નિષ્કર્ષ

"છેલ્લી સદીના" આવા સંકેતો વિશ્લેષણ માટે ચોક્કસપણે રસપ્રદ છે. પ્રથમ, તેઓ એકદમ સરળ, આધુનિક ડીઆરએમ અથવા, ખાસ કરીને, જીએસએમ છે, હવે "તમારી આંગળીઓ પર" ડીકોડ કરવું શક્ય નથી. તેઓ સ્વીકૃતિ માટે ખુલ્લા છે અને તેમની પાસે કોઈ કી અથવા સંકેતલિપી નથી. બીજું, કદાચ ભવિષ્યમાં તેઓ ઇતિહાસ બની જશે અને સેટેલાઇટ નેવિગેશન અને વધુ આધુનિક ડિજિટલ સિસ્ટમ્સ દ્વારા બદલાશે. ત્રીજે સ્થાને, આવા ધોરણોનો અભ્યાસ કરવાથી તમે છેલ્લી સદીના અન્ય સર્કિટરી અને તત્વ આધારનો ઉપયોગ કરીને સમસ્યાઓ કેવી રીતે હલ કરવામાં આવી હતી તેની રસપ્રદ તકનીકી અને ઐતિહાસિક વિગતો શીખી શકો છો. તેથી રીસીવર માલિકોને તેઓ હજુ પણ કામ કરતા હોય ત્યારે આવા સંકેતો પ્રાપ્ત કરવાની સલાહ આપી શકાય છે.

હંમેશની જેમ, દરેકને ખુશ પ્રયોગો.

સોર્સ: www.habr.com