आरटीएल-एसडीआर और जीएनयू रेडियो का उपयोग करके हवाई अड्डे की दिशा निर्धारित करना

हे हबर!

वर्तमान में, ऐसे कई संचार मानक नहीं हैं, जो एक ओर तो जिज्ञासु और दिलचस्प हों, वहीं दूसरी ओर, उनका विवरण पीडीएफ प्रारूप में 500 पृष्ठों का नहीं होता है। ऐसा ही एक सिग्नल जिसे डिकोड करना आसान है, वह है वीएचएफ ओमनी-डायरेक्शनल रेडियो बीकन (वीओआर) सिग्नल, जिसका उपयोग हवाई नेविगेशन में किया जाता है।

वीओआर बीकन (सी) wikimedia.org

सबसे पहले, पाठकों के लिए एक प्रश्न: सिग्नल कैसे उत्पन्न करें ताकि दिशा एक सर्वदिशात्मक प्राप्त एंटीना का उपयोग करके निर्धारित की जा सके? उत्तर कट के अंतर्गत है.

सामान्य जानकारी

प्रणाली बहुत उच्च आवृत्ति ओमनी-दिशात्मक रेंज (वीओआर) का उपयोग पिछली शताब्दी के 50 के दशक से हवाई नेविगेशन के लिए किया जाता रहा है, और इसमें अपेक्षाकृत कम दूरी के रेडियो बीकन (100-200 किमी) शामिल हैं, जो वीएचएफ आवृत्ति रेंज 108-117 मेगाहर्ट्ज में काम करते हैं। अब, गीगाहर्ट्ज़ के युग में, ऐसी आवृत्तियों के संबंध में बहुत उच्च आवृत्ति नाम अजीब लगता है और अपने आप में बोलता है उम्र यह मानक, लेकिन वैसे, बीकन अभी भी काम करते हैं NDB, मध्यम तरंग रेंज 400-900 किलोहर्ट्ज़ में काम कर रहा है।

हवाई जहाज पर दिशात्मक एंटीना लगाना संरचनात्मक रूप से असुविधाजनक है, इसलिए यह समस्या उत्पन्न हुई कि सिग्नल में बीकन की दिशा के बारे में जानकारी को कैसे एनकोड किया जाए। "उंगलियों पर" ऑपरेशन के सिद्धांत को निम्नानुसार समझाया जा सकता है। आइए कल्पना करें कि हमारे पास एक साधारण बीकन है जो हरी रोशनी की एक संकीर्ण किरण भेजता है, जिसका दीपक प्रति मिनट 1 बार घूमता है। जाहिर है, एक मिनट में एक बार हमें प्रकाश की चमक दिखाई देगी, लेकिन ऐसी एक फ्लैश में ज्यादा जानकारी नहीं होती है। आइए बीकन में दूसरा जोड़ें गैर दिशात्मक एक लाल दीपक जो उस समय चमकता है जब प्रकाशस्तंभ की किरण उत्तर दिशा की ओर "गुजरती" है। क्योंकि चमक की अवधि और बीकन के निर्देशांक ज्ञात हैं; लाल और हरे रंग की चमक के बीच देरी की गणना करके, आप उत्तर में दिगंश का पता लगा सकते हैं। यह आसान है। यह वही काम करना बाकी है, लेकिन रेडियो का उपयोग करना। इसे चरणों को बदलकर हल किया गया। संचरण के लिए दो संकेतों का उपयोग किया जाता है: पहले का चरण स्थिर (संदर्भ) है, दूसरे का चरण (चर) विकिरण की दिशा के आधार पर जटिल तरीके से बदलता है - प्रत्येक कोण का अपना चरण बदलाव होता है। इस प्रकार, प्रत्येक रिसीवर को अपने "स्वयं" चरण बदलाव के साथ एक सिग्नल प्राप्त होगा, जो बीकन के दिगंश के समानुपाती होगा। "स्थानिक मॉड्यूलेशन" तकनीक एक विशेष एंटीना (अल्फ़ोर्ड लूप, केडीपीवी देखें) और एक विशेष, बल्कि मुश्किल मॉड्यूलेशन का उपयोग करके की जाती है। जो वास्तव में इस लेख का विषय है.

आइए कल्पना करें कि हमारे पास एक साधारण विरासत बीकन है, जो 50 के दशक से काम कर रहा है, और मोर्स कोड में साधारण एएम मॉड्यूलेशन में सिग्नल प्रसारित कर रहा है। संभवतः, एक समय में, नाविक वास्तव में हेडफ़ोन में इन संकेतों को सुनता था और मानचित्र पर एक रूलर और कम्पास के साथ दिशाओं को चिह्नित करता था। हम सिग्नल में नए फ़ंक्शन जोड़ना चाहते हैं, लेकिन इस तरह से कि पुराने के साथ संगतता "टूट" न जाए। विषय परिचित है, कुछ भी नया नहीं... यह इस प्रकार किया गया था - एक कम-आवृत्ति 30 हर्ट्ज टोन को एएम सिग्नल में जोड़ा गया था, जो एक संदर्भ-चरण सिग्नल का कार्य करता था, और एक उच्च-आवृत्ति घटक, आवृत्ति द्वारा एन्कोड किया गया था 9.96 KHz की आवृत्ति पर मॉड्यूलेशन, एक परिवर्तनीय चरण संकेत संचारित करता है। दो संकेतों का चयन करके और चरणों की तुलना करके, हम 0 से 360 डिग्री तक वांछित कोण प्राप्त करते हैं, जो वांछित अज़ीमुथ है। साथ ही, यह सब "सामान्य तरीके से" बीकन को सुनने में हस्तक्षेप नहीं करेगा और पुराने एएम रिसीवर के साथ संगत रहेगा।

आइए सिद्धांत से अभ्यास की ओर बढ़ें। आइए एसडीआर रिसीवर लॉन्च करें, एएम मॉड्यूलेशन और 12 किलोहर्ट्ज़ बैंडविड्थ का चयन करें। VOR बीकन आवृत्तियों को आसानी से ऑनलाइन पाया जा सकता है। स्पेक्ट्रम पर, सिग्नल इस तरह दिखता है:

इस मामले में, बीकन सिग्नल 113.950 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर प्रसारित होता है। केंद्र में आप आसानी से पहचाने जाने योग्य आयाम मॉड्यूलेशन लाइन और मोर्स कोड सिग्नल (.- - ... जिसका अर्थ है एएमएस, एम्स्टर्डम, शिफोल हवाई अड्डा) देख सकते हैं। वाहक से लगभग 9.6 KHz की दूरी पर, दो चोटियाँ दिखाई देती हैं, जो दूसरा संकेत संचारित करती हैं।

आइए सिग्नल को WAV में रिकॉर्ड करें (MP3 में नहीं - हानिपूर्ण संपीड़न सिग्नल की पूरी संरचना को "मार" देगा) और इसे GNU रेडियो में खोलें।

डिकोडिंग

1 कदम. आइए रिकॉर्ड किए गए सिग्नल वाली फ़ाइल खोलें और पहला संदर्भ सिग्नल प्राप्त करने के लिए उस पर एक लो-पास फ़िल्टर लागू करें। जीएनयू रेडियो ग्राफ चित्र में दिखाया गया है।

परिणाम: 30 हर्ट्ज पर कम आवृत्ति संकेत।

2 कदम: परिवर्तनीय चरण सिग्नल को डीकोड करें। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, यह 9.96 KHz की आवृत्ति पर स्थित है, हमें इसे शून्य आवृत्ति पर ले जाने और एफएम डेमोडुलेटर को फीड करने की आवश्यकता है।

जीएनयू रेडियो ग्राफ:

बस, समस्या हल हो गई। हम दो सिग्नल देखते हैं, जिसका चरण अंतर रिसीवर से वीओआर बीकन तक के कोण को इंगित करता है:

सिग्नल काफी शोर है, और अंततः चरण अंतर की गणना करने के लिए अतिरिक्त फ़िल्टरिंग की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन मुझे आशा है कि सिद्धांत स्पष्ट है। उन लोगों के लिए जो भूल गए हैं कि चरण अंतर कैसे निर्धारित किया जाता है, यहां से एक तस्वीर aviation.stackexchange.com:

सौभाग्य से, आपको यह सब मैन्युअल रूप से करने की ज़रूरत नहीं है: यह पहले से ही है समाप्त परियोजना पायथन में, WAV फ़ाइलों से VOR संकेतों को डिकोड करना। दरअसल, उनके अध्ययन ने मुझे इस विषय का अध्ययन करने के लिए प्रेरित किया।

जो लोग रुचि रखते हैं वे प्रोग्राम को कंसोल में चला सकते हैं और पहले से रिकॉर्ड की गई फ़ाइल से डिग्री में तैयार कोण प्राप्त कर सकते हैं:

विमानन प्रशंसक आरटीएल-एसडीआर और रास्पबेरी पाई का उपयोग करके अपना स्वयं का पोर्टेबल रिसीवर भी बना सकते हैं। वैसे, "वास्तविक" स्तर पर यह संकेतक कुछ इस तरह दिखता है:

छवि © www.aopa.org

निष्कर्ष

"पिछली सदी के" ऐसे संकेत निश्चित रूप से विश्लेषण के लिए दिलचस्प हैं। सबसे पहले, वे काफी सरल हैं, आधुनिक डीआरएम या, विशेष रूप से, जीएसएम, अब "अपनी उंगलियों पर" डिकोड करना संभव नहीं है। वे स्वीकृति के लिए खुले हैं और उनके पास कोई कुंजी या क्रिप्टोग्राफी नहीं है। दूसरे, शायद भविष्य में वे इतिहास बन जाएंगे और उनकी जगह सैटेलाइट नेविगेशन और अधिक आधुनिक डिजिटल सिस्टम ले लेंगे। तीसरा, ऐसे मानकों का अध्ययन आपको दिलचस्प तकनीकी और ऐतिहासिक विवरण जानने की अनुमति देता है कि पिछली शताब्दी के अन्य सर्किटरी और तत्व आधार का उपयोग करके समस्याओं को कैसे हल किया गया था। इसलिए रिसीवर मालिकों को काम करते समय ऐसे सिग्नल प्राप्त करने की सलाह दी जा सकती है।

हमेशा की तरह, हर कोई खुश प्रयोग करता है।

स्रोत: www.habr.com