{"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\/it\/blog\/administrirovanie\/opredelyaem-napravlenie-na-aeroport-s-pomoshhyu-rtl-sdr-i-gnu-radio","title":{"rendered":"Determiniamo la direzione verso l'aeroporto con RTL-SDR e GNU Radio","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Ciao, Habr!<\/p>\n

Attualmente ci sono pochi standard di comunicazione che, da un lato, sono curiosi e interessanti, e dall'altro, la cui descrizione non occupa 500 pagine in formato PDF. Uno di questi, facile da decodificare, \u00e8 il segnale VHF Omni-directional Radio Beacon (VOR), utilizzato nell'aeronautica.<\/p>\n

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

Per cominciare, una domanda per i lettori: come formare un segnale in modo che si possa determinare la direzione verso il beacon con un'antenna ricevente non direzionale? La risposta dopo il salto.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Informazioni generali<\/h2>\n

\nSistema Very high frequency Omni-directional Range<\/a><\/noindex> (VOR) \u00e8 utilizzato per l'aeronautica fin dagli anni '50 del secolo scorso e consiste in radiomarkers di portata relativamente ridotta (100-200 km) che operano nella gamma di frequenze VHF da 108 a 117 MHz. Oggi, nell'epoca dei gigaherzi, il termine very high frequency riferito a tali frequenze suona divertente e parla gi\u00e0 da solo dell' et\u00e0<\/i> di questo standard, ma a proposito, i beacon NDB<\/a><\/noindex>, funzionano nella gamma delle onde medie da 400 a 900 kHz. <\/p>\n

Posizionare un'antenna direzionale su un aereo \u00e8 costruttivamente scomodo, quindi si \u00e8 presentata la necessit\u00e0 di codificare nel segnale stesso le informazioni sulla direzione del beacon. Il principio di funzionamento, in parole semplici, pu\u00f2 essere spiegato come segue. Immaginiamo di avere un beacon normale che emette un fascio stretto di luce verde, la cui lampada ruota una volta al minuto. \u00c8 evidente che una volta al minuto vedremo un lampo di luce, ma un singolo lampo non porta molte informazioni. Aggiungiamo al beacon un secondo non direzionale<\/i> una lampada di colore rosso, che si accende nel momento in cui il raggio del faro \"attraversa\" la direzione a nord. Poich\u00e9 il periodo delle accensioni e le coordinate del faro sono noti, calcolando il ritardo tra i lampeggi rossi e verdi, \u00e8 possibile determinare l'azimut verso nord. \u00c8 tutto abbastanza semplice. Resta da fare lo stesso, ma con l'ausilio della radio. Questo \u00e8 stato risolto modificando le fasi. Per la trasmissione vengono utilizzati due segnali: la fase del primo \u00e8 costante (reference), la fase del secondo (variable) cambia in modo complesso a seconda della direzione di emissione \u2014 ogni angolo corrisponde a un proprio spostamento di fase. Cos\u00ec, ogni ricevitore ricever\u00e0 un segnale con il \"proprio\" spostamento di fase, proporzionale all'azimut verso il faro. La tecnologia della \"modulazione spaziale\" \u00e8 realizzata utilizzando un'antenna speciale (Alford Loop, vedi KDPV) e una particolare modulazione piuttosto astuta. Questa \u00e8, in effetti, il tema di questo articolo.<\/p>\n

Immaginiamo di avere un faro legacy comune, in funzione dagli anni '50, che trasmette segnali in modulazione AM con il codice Morse. Probabilmente, tanto tempo fa, il navigatore ascoltava effettivamente questi segnali nelle cuffie e segnava le direzioni con un righello e un compasso sulla mappa. Vogliamo aggiungere nuove funzionalit\u00e0 al segnale, ma senza \"rompere\" la compatibilit\u00e0 con i vecchi dispositivi. \u00c8 un tema noto, nulla di nuovo... \u00c8 stato fatto nel seguente modo: al segnale AM \u00e8 stato aggiunto un tono a bassa frequenza di 30 Hz, che funge da segnale di fase di riferimento, e una componente ad alta frequenza, codificata in modulazione di frequenza a 9,96 kHz, che trasmette il segnale di fase variabile. Separando i due segnali e confrontando le fasi, otteniamo l'angolo desiderato da 0 a 360 gradi, che rappresenta l'azimut necessario. Inoltre, tutto ci\u00f2 non impedir\u00e0 di ascoltare il faro \"nel modo tradizionale\" e resta compatibile con i vecchi ricevitori AM. <\/p>\n

Passiamo dalla teoria alla pratica. Accendiamo un ricevitore SDR, selezioniamo la modulazione AM e una larghezza di banda di 12 kHz. Le frequenze dei fari VOR possono essere facilmente trovate online. Nel diagramma di spettro, il segnale appare nel modo seguente:<\/p>\n

\"Determiniamo
\n
\nIn questo caso, il segnale del faro viene trasmesso alla frequenza di 113.950 MHz. Al centro si vede chiaramente una linea di modulazione di ampiezza e segnali in codice Morse (.- \u2014 \u2026 che significa AMS, Amsterdam, aeroporto di Schiphol). Intorno, a una distanza di 9,6 kHz dalla portante, si possono osservare due picchi che trasmettono il secondo segnale. <\/p>\n

Registriamo il segnale in WAV (non MP3 \u2014 la compressione con perdita \"uccider\u00e0\" tutta la struttura del segnale) e lo apriamo in GNU Radio.<\/p>\n

Decodifica<\/h2>\n

\nPasso 1<\/b>. Apriamo il file con il segnale registrato e applichiamo un filtro passa basso per ottenere il primo segnale di riferimento. Il grafico di GNU Radio \u00e8 mostrato nella figura.<\/p>\n

\"Determiniamo
\n
\nRisultato: segnale a bassa frequenza con frequenza di 30 Hz.<\/p>\n

\"Determiniamo
\n
\nPasso 2<\/b>: decodifichiamo il segnale a fase variabile. Come detto in precedenza, \u00e8 posizionato a 9,96 kHz, dobbiamo spostarlo alla frequenza zero e fornirlo a un demodulatore FM.<\/p>\n

Grafico di GNU Radio:<\/p>\n

\"Determiniamo
\n
\nTutto qui, problema risolto. Vediamo due segnali, la differenza di fase dei quali indica l'angolo dall'antenna al faro VOR:<\/p>\n

\"Determiniamo
\n
\nIl segnale \u00e8 abbastanza rumoroso e potrebbe essere necessaria una filtrazione aggiuntiva per il calcolo finale della differenza di fase, ma il principio, spero, \u00e8 chiaro. Per coloro che hanno dimenticato come si determina la differenza di fase, un'immagine da aviation.stackexchange.com<\/a><\/noindex>:<\/p>\n

\"Determiniamo
\n
\nFortunatamente, non \u00e8 tutto da fare manualmente: esiste gi\u00e0 un progetto pronto<\/a><\/noindex> in Python, che decodifica i segnali VOR da file WAV. In effetti, il suo studio mi ha ispirato a esplorare questo argomento.<\/p>\n

Coloro che desiderano possono eseguire il programma nella console e ottenere l'angolo pronto in gradi da un file gi\u00e0 registrato:<\/p>\n

\"Determiniamo
\n
\nGli appassionati di aviazione possono persino costruirsi un ricevitore portatile con RTL-SDR e Raspberry Pi. A proposito, su un aereo \"reale\" questo indicatore appare all'incirca cos\u00ec:<\/p>\n

\"Determiniamo
\nImmagine © www.aopa.org<\/a><\/noindex><\/p>\n

Conclusione<\/h2>\n

\nTali segnali \"del secolo scorso\" sono sicuramente interessanti da analizzare. In primo luogo, sono abbastanza semplici; il moderno DRM o anche il GSM non possono pi\u00f9 essere decodificati con queste semplici tecniche. Sono aperti alla ricezione, non contengono chiavi e crittografia. In secondo luogo, \u00e8 possibile che in futuro escano dalla storia e vengano sostituiti dalla navigazione satellitare e sistemi digitali pi\u00f9 moderni. In terzo luogo, studiare tali standard permette di conoscere interessanti dettagli tecnici e storici su come le sfide sono state affrontate con circuiti e componenti del secolo scorso. Quindi, ai proprietari di ricevitori consiglio di ricevere tali segnali finch\u00e9 funzionano.<\/p>\n

Come al solito, auguro a tutti esperimenti fruttuosi.
\n
Fonte: 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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