{"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 utilizzando 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, non richiedono 500 pagine di descrizione in formato PDF. Uno di questi, facilmente decodificabile, \u00e8 il segnale VHF Omni-directional Radio Beacon (VOR), utilizzato in aeronautica.<\/p>\n

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

Iniziamo con una domanda per i lettori: come si pu\u00f2 formare un segnale in modo da poter determinare la direzione usando un'antenna ricevente omnidirezionale? La risposta \u00e8 dopo il tag.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Informazioni generali<\/h2>\n

\nSistema Very High Frequency Omni-directional Range<\/a><\/noindex> (VOR) \u00e8 utilizzato in aeronautica fin dagli anni '50 dello scorso secolo, ed \u00e8 composto da radiomarker relativamente a bassa distanza (100-200 km) che operano nella gamma di frequenze VHF 108-117 MHz. Oggi, nell'era dei gigahertz, il termine very high frequency applicato a tali frequenze suona divertente e gi\u00e0 solo questo parla dell' et\u00e0<\/i> di questo standard, ma, tra l'altro, i beacon NDB<\/a><\/noindex>, che operano nella gamma delle onde medie 400-900 kHz, sono ancora in funzione. <\/p>\n

Posizionare un'antenna direzionale su un aereo \u00e8 strutturalmente scomodo, quindi \u00e8 emersa la necessit\u00e0 di codificare nel segnale stesso le informazioni sulla direzione verso il faro. Il principio di funzionamento pu\u00f2 essere spiegato in modo semplice. Immaginiamo di avere un faro convenzionale 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 lampeggio di luce, ma un solo lampeggio non porta molte informazioni. Aggiungiamo al faro un secondo non direzionale<\/i> una lampada di colore rosso, che lampeggia nel momento in cui il raggio del faro \"passa\" nella direzione nord. Poich\u00e9 il periodo di lampeggi e le coordinate del faro sono noti, calcolando il ritardo tra i lampi rosso e verde, \u00e8 possibile determinare l'azimut verso nord. \u00c8 semplice. Rimane da fare la stessa cosa, ma utilizzando la radio. Questo \u00e8 stato risolto attraverso una variazione di fase. Per la trasmissione vengono utilizzati due segnali: la fase del primo \u00e8 costante (reference), mentre la fase del secondo (variable) varia in modo complesso a seconda della direzione di emissione \u2014 a ciascun angolo corrisponde un proprio spostamento di fase. In questo modo, ogni ricevitore ricever\u00e0 un segnale con il proprio spostamento di fase, proporzionale all'azimut verso il faro. La tecnologia di \"modulazione spaziale\" \u00e8 realizzata utilizzando un'antenna speciale (Alford Loop, vedi KDPV) e una modulazione piuttosto sofisticata. Questa \u00e8 in effetti il tema di questo articolo.<\/p>\n

Immaginiamo di avere un normale faro legacy, in funzione dagli anni '50, che trasmette segnali in modulazione AM utilizzando il codice Morse. Probabilmente, tanto tempo fa, il navigatore ascoltava davvero questi segnali con le cuffie e tracciava le direzioni con un righello e un compasso sulla mappa. Vogliamo aggiungere nuove funzionalit\u00e0 al segnale, ma senza \"rovinarne\" la compatibilit\u00e0 con i vecchi sistemi. \u00c8 un tema familiare, nulla di nuovo... \u00c8 stato fatto in questo modo: al segnale AM \u00e8 stato aggiunto un tono a bassa frequenza di 30 Hz, che funge da segnale di riferimento di fase, e una componente ad alta frequenza, codificata in modulazione di frequenza a 9,96 kHz, che trasmette un segnale di fase variabile. Se isoliamo i due segnali e confrontiamo le fasi, otteniamo l'angolo ricercato da 0 a 360 gradi, che rappresenta l'azimut necessario. Tutto ci\u00f2 non ostacoler\u00e0 l'ascolto del faro \"nel modo tradizionale\" e rimane compatibile con i vecchi ricevitori AM. <\/p>\n

Passiamo dalla teoria alla pratica. Avviamo 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. Sullo spettro, il segnale appare come segue:<\/p>\n

\"Determiniamo
\n
\nIn questo caso, il segnale del faro viene trasmesso alla frequenza di 113.950 MHz. Al centro si vede una linea di modulazione di ampiezza facilmente riconoscibile e segnali in codice Morse (.- \u2014 \u2026 che significa AMS, Amsterdam, aeroporto di Schiphol). Intorno, a una distanza di 9.6 kHz dalla portante, sono visibili due picchi che trasmettono un secondo segnale. <\/p>\n

Registriamo il segnale in WAV (non MP3 \u2014 la compressione con perdita \"distrugger\u00e0\" l'intera struttura del segnale) e apriamolo in GNU Radio.<\/p>\n

Decodifica<\/h2>\n

\nPasso 1<\/b>. Apriremo il file con il segnale registrato e applicheremo un filtro passa basso per ottenere il primo segnale di riferimento. Il grafico di GNU Radio \u00e8 mostrato nell'immagine.<\/p>\n

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

\"Determiniamo
\n
\nPasso 2<\/b>: decodifichiamo il segnale a fase variabile. Come accennato in precedenza, si trova alla frequenza di 9.96 kHz, dobbiamo spostarlo sulla frequenza zero e inviarlo a un demodulatore FM.<\/p>\n

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

\"Determiniamo
\n
\nTutto, il problema \u00e8 risolto. Vediamo due segnali, la differenza di fase dei quali indica l'angolo dal ricevitore al faro VOR:<\/p>\n

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

\"Determiniamo
\n
\nFortunatamente, non \u00e8 necessario fare tutto questo 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 ad approfondire questo argomento.<\/p>\n

Coloro che sono interessati 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 creare un ricevitore portatile usando RTL-SDR e Raspberry Pi. A proposito, su un aereo \"reale\" questo indicatore appare pi\u00f9 o meno 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. Innanzitutto, sono abbastanza semplici; non sar\u00e0 possibile decodificare facilmente i moderni DRM o GSM. Sono aperti alla ricezione, non contengono chiavi n\u00e9 crittografia. In secondo luogo, \u00e8 possibile che in futuro diventino obsoleti e vengano sostituiti dalla navigazione satellitare e da sistemi digitali pi\u00f9 moderni. In terzo luogo, lo studio di tali standard permette di apprendere dettagli tecnici e storici interessanti su come venivano risolti i problemi utilizzando circuiti e componenti del secolo scorso. Pertanto, ai proprietari dei ricevitori si consiglia di captare tali segnali finch\u00e9 sono ancora attivi.<\/p>\n

Come al solito, buon esperimento a tutti.
\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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Attualmente non ci sono molti standard di comunicazione che siano da un lato affascinanti e interessanti, e dall'altro lato il cui descrizione non occupi 500 pagine in formato PDF. Uno di questi, non difficile da decodificare, \u00e8 il segnale VHF Omni-directional Radio Beacon (VOR), utilizzato in aeronautica. 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