Hey Habr!
Kounye a, pa gen anpil estanda kominikasyon ki, sou yon bò, kirye ak enteresan, yon lòt bò, deskripsyon yo pa pran 500 paj nan fòma PDF. Youn nan siyal sa yo ki fasil pou dekode se siyal VHF Omni-direksyon Radio Beacon (VOR) ki itilize nan navigasyon lè a.
VOR Beacon (c) wikimedia.org
Premyèman, yon kesyon pou lektè yo: ki jan yo jenere yon siyal pou yo ka detèmine direksyon an lè l sèvi avèk yon antèn k ap resevwa omnidireksyon? Repons lan se anba koupe a.
Enfòmasyon jeneral
Sistèm (VOR) yo te itilize pou navigasyon lè depi ane 50 dènye syèk la, epi li konsiste de baliz radyo relativman kout (100-200 km), opere nan ranje frekans VHF 108-117 MHz. Koulye a, nan epòk la nan gigahertz, non an trè wo frekans an relasyon ak frekans sa yo son komik ak nan tèt li pale de laj estanda sa a, men nan chemen an, baliz toujou travay , opere nan seri vag mwayen 400-900 kHz.
Mete yon antèn direksyon sou yon avyon se estriktirèl enkonvenyan, kidonk pwoblèm nan leve nan fason yo kode enfòmasyon sou direksyon an nan limyè a nan siyal la tèt li. Prensip la nan operasyon "sou dwèt yo" ka eksplike jan sa a. Ann imajine ke nou gen yon limyè òdinè ki voye yon gwo bout bwa limyè vèt, lanp ki wotasyon 1 fwa pa minit. Li evidan, yon fwa pa minit nou pral wè yon flash nan limyè, men yon sèl flash sa yo pa pote anpil enfòmasyon. Ann ajoute yon dezyèm nan beacon la ki pa direksyon yon lanp wouj ki klere nan moman sa a lè gwo limyè a "pase" direksyon nò a. Paske peryòd la nan kliyot yo ak kowòdone yo nan limyè a konnen; lè w kalkile reta ki genyen ant kliyot wouj ak vèt yo, ou ka jwenn azimit nan nò a. Li senp. Li rete fè menm bagay la, men lè l sèvi avèk radyo a. Sa a te rezoud pa chanje faz yo. De siyal yo itilize pou transmisyon: faz premye a se konstan (referans), faz dezyèm lan (varyab) chanje nan yon fason konplèks depann sou direksyon radyasyon an - chak ang gen pwòp chanjman faz li yo. Kidonk, chak reseptè pral resevwa yon siyal ak "pwòp" chanjman faz li yo, pwopòsyonèl ak azimit nan baliz la. Teknoloji "modulasyon espasyal" la te pote soti lè l sèvi avèk yon antèn espesyal (Alford Loop, gade KDPV) ak yon modulasyon espesyal, olye difisil. Ki aktyèlman sijè atik sa a.
Ann imajine ke nou gen yon baliz eritaj òdinè, opere depi ane 50 yo, ak transmèt siyal nan modil AM òdinè nan kòd Morse. Pwobableman, yon fwa sou yon tan, navigatè a aktyèlman koute siyal sa yo nan kas ekoutè ak make direksyon yo ak yon règ ak konpa sou kat la. Nou vle ajoute nouvo fonksyon nan siyal la, men nan yon fason yo pa "kraze" konpatibilite ak ansyen yo. Sijè a abitye, pa gen anyen nouvo... Li te fè jan sa a - yon ton ba-frekans 30 Hz te ajoute nan siyal la AM, fè fonksyon an nan yon siyal referans-faz, ak yon eleman segondè-frekans, kode pa frekans. modulasyon nan yon frekans 9.96 KHz, transmèt yon siyal faz varyab. Lè nou chwazi de siyal ak konpare faz yo, nou jwenn ang vle a soti nan 0 a 360 degre, ki se azimit la vle. An menm tan an, tout bagay sa yo pa pral entèfere ak koute beacon la "nan fason nòmal la" epi li rete konpatib ak pi gran reseptè AM yo.
Ann deplase soti nan teyori nan pratik. Ann lanse reseptè SDR a, chwazi AM modulation ak Pleasant 12 KHz. Frekans baliz VOR ka fasil jwenn sou entènèt. Sou spectre siyal la sanble sa a:
Nan ka sa a, siyal la baliz transmèt nan yon frekans nan 113.950 MHz. Nan sant la ou ka wè liy modulation anplitid ki fasil rekonèt ak siyal kòd Morse (.- - ... ki vle di AMS, Amstèdam, Schiphol Airport). Anviwon nan yon distans 9.6 KHz soti nan konpayi asirans lan, de pik yo vizib, transmèt dezyèm siyal la.
Ann anrejistre siyal la nan WAV (pa MP3 - konpresyon pèt pral "touye" tout estrikti siyal la) epi ouvri li nan GNU Radio.
Dekodaj
Etap 1. Ann louvri fichye a ak siyal anrejistre a epi aplike yon filtè ki ba li pou jwenn premye siyal referans la. Grafik GNU Radio yo montre nan figi a.
Rezilta: siyal frekans ba nan 30 Hz.
Etap 2: dekode siyal faz varyab la. Kòm mansyone pi wo a, li sitiye nan yon frekans nan 9.96 KHz, nou bezwen deplase li nan frekans nan zewo epi nouri li nan demodulatè FM la.
Grafik radyo GNU:
Sa a se li, pwoblèm rezoud. Nou wè de siyal, diferans faz nan ki endike ang ki soti nan reseptè a ak baliz VOR la:
Siyal la byen fè bwi, ak filtraj adisyonèl yo ka oblije finalman kalkile diferans faz la, men mwen espere prensip la klè. Pou moun ki te bliye jan diferans faz detèmine, yon foto de :
Erezman, ou pa oblije fè tout bagay sa yo manyèlman: gen deja nan Python, dekode siyal VOR soti nan dosye WAV. An reyalite, etid li a te enspire m pou m etidye sijè sa a.
Moun ki enterese ka kouri pwogram nan nan konsole a epi jwenn ang lan fini an degre nan dosye a ki deja anrejistre:
Fanatik avyasyon yo ka menm fè pwòp reseptè pòtab yo lè l sèvi avèk yon RTL-SDR ak yon Franbwaz Pi. By wout la, sou yon "reyèl" avyon endikatè sa a sanble yon bagay tankou sa a:
Imaj ©
Konklizyon
Siyal sa yo "ki soti nan dènye syèk lan" yo definitivman enteresan pou analiz. Premyèman, yo se byen senp, modèn DRM oswa, espesyalman, GSM, li pa posib ankò dekode "sou dwèt ou". Yo ouvè a akseptasyon epi yo pa gen okenn kle oswa kriptografik. Dezyèmman, petèt nan fiti yo pral tounen listwa epi yo pral ranplase pa navigasyon satelit ak plis sistèm dijital modèn. Twazyèmman, etidye estanda sa yo pèmèt ou aprann detay enteresan teknik ak istorik sou fason pwoblèm yo te rezoud lè l sèvi avèk lòt sikwi ak eleman baz nan dènye syèk lan. Se konsa, mèt reseptè yo ka konseye yo resevwa siyal sa yo pandan y ap toujou ap travay.
Kòm dabitid, eksperyans kè kontan tout moun.
Sous: www.habr.com