Hey Habr!
Saiki, ora akeh standar komunikasi sing, ing tangan siji, penasaran lan menarik, ing tangan liyane, deskripsi ora njupuk 500 kaca ing format PDF. Salah sawijining sinyal sing gampang didekode yaiku sinyal VHF Omni-directional Radio Beacon (VOR) sing digunakake ing pandhu arah udara.
VOR Beacon (c) wikimedia.org
Pisanan, pitakonan kanggo para pamaca: carane ngasilake sinyal supaya arah bisa ditemtokake nggunakake antena panrima omnidirectional? Jawaban iki ing ngisor potong.
Alexa Umum
sistem (VOR) wis digunakake kanggo pandhu arah udhara wiwit 50s abad pungkasan, lan kasusun saka beacons radio relatif cendhak (100-200 km), operasi ing sawetara frekuensi VHF 108-117 MHz. Saiki, ing jaman gigahertz, jeneng frekuensi dhuwur banget ing hubungane karo frekuensi kuwi muni lucu lan ing dhewe ngandika bab. umur standar iki, nanging dening cara, beacons isih bisa , operasi ing sawetara gelombang medium 400-900 kHz.
Nempatake antena arah ing pesawat kanthi struktur ora trep, mula ana masalah babagan carane encode informasi babagan arah menyang beacon ing sinyal kasebut. Prinsip operasi "ing driji" bisa diterangake kaya ing ngisor iki. Ayo mbayangno yen kita duwe beacon biasa sing ngirim sinar lampu ijo sing sempit, lampu sing muter 1 wektu saben menit. Temenan, sapisan menit kita bakal weruh lampu kilat, nanging lampu kilat kasebut ora nggawa akeh informasi. Ayo ditambahake sing kapindho menyang beacon non-arah lampu abang sing sumunar ing wayahe nalika sinar mercusuar "liwat" arah ing sisih lor. Amarga wektu kelip-kelip lan koordinat beacon dikenal, kanthi ngitung wektu tundha antarane kelip-kelip abang lan ijo, sampeyan bisa ngerteni azimuth ing sisih lor. Iku prasaja. Iku tetep kanggo nindakake bab sing padha, nanging nggunakake radio. Iki ditanggulangi kanthi ngganti fase. Rong sinyal digunakake kanggo transmisi: fase pisanan konstan (referensi), fase kapindho (variabel) owah-owahan kanthi cara sing kompleks gumantung saka arah radiasi - saben sudut duwe shift fase dhewe. Mangkono, saben panrima bakal nampa sinyal karo shift phase "dhewe", sebanding karo azimuth kanggo beacon. Teknologi "modulasi spasial" ditindakake kanthi nggunakake antena khusus (Alford Loop, deleng KDPV) lan modulasi khusus sing rada angel. Sing bener topik artikel iki.
Bayangake manawa kita duwe suar warisan biasa, beroperasi wiwit taun 50-an, lan ngirim sinyal ing modulasi AM biasa ing kode Morse. Mbokmenawa, biyen, navigator bener-bener ngrungokake sinyal kasebut ing headphone lan menehi tandha arah nganggo panguasa lan kompas ing peta. Kita pengin nambah fungsi anyar kanggo sinyal, nanging supaya ora "break" kompatibilitas karo sing lawas. Topik kasebut akrab, ora ana sing anyar ... Iki ditindakake kaya ing ngisor iki - nada 30 Hz frekuensi rendah ditambahake ing sinyal AM, nindakake fungsi sinyal fase referensi, lan komponen frekuensi dhuwur, dikodekake kanthi frekuensi. modulasi ing frekuensi 9.96 KHz, ngirimaken sinyal phase variabel. Kanthi milih loro sinyal lan mbandhingake fase, kita entuk sudut sing dikarepake saka 0 nganti 360 derajat, yaiku azimuth sing dikarepake. Ing wektu sing padha, kabeh iki ora bakal ngganggu ngrungokake beacon "ing cara biasanipun" lan tetep kompatibel karo panrima AM lawas.
Ayo pindhah saka teori menyang praktik. Ayo miwiti panrima SDR, pilih modulasi AM lan bandwidth 12 KHz. Frekuensi beacon VOR bisa gampang ditemokake online. Ing spektrum, sinyal katon kaya iki:
Ing kasus iki, sinyal beacon dikirim kanthi frekuensi 113.950 MHz. Ing tengah sampeyan bisa ndeleng garis modulasi amplitudo gampang dikenali lan sinyal kode Morse (.- - ... kang tegese AMS, Amsterdam, Schiphol Airport). Kira-kira ing jarak 9.6 KHz saka operator, rong puncak katon, ngirim sinyal kapindho.
Ayo ngrekam sinyal ing WAV (ora MP3 - kompresi lossy bakal "mateni" kabeh struktur sinyal) lan mbukak ing GNU Radio.
Dekoding
langkah 1. Ayo mbukak file kanthi sinyal sing direkam lan aplikasi filter low-pass kanggo entuk sinyal referensi pisanan. Grafik Radio GNU ditampilake ing gambar.
Asil: sinyal frekuensi kurang ing 30 Hz.
langkah 2: decode sinyal phase variabel. Kaya kasebut ing ndhuwur, dumunung ing frekuensi 9.96 KHz, kita kudu pindhah menyang frekuensi nul lan feed menyang demodulator FM.
Grafik Radio GNU:
Wis, masalah wis rampung. Kita ndeleng rong sinyal, beda fase sing nuduhake sudut saka panrima menyang suar VOR:
Sinyal cukup rame, lan nyaring tambahan bisa uga dibutuhake kanggo pungkasanipun ngetung prabΓ©dan phase, nanging Mugi asas cetha. Kanggo sing wis lali carane prabΓ©dan phase ditemtokake, gambar saka :
Begjanipun, sampeyan ora kudu nindakake kabeh iki kanthi manual: wis ana ing Python, dekoding sinyal VOR saka file WAV. Bener, sinau dheweke menehi inspirasi kanggo sinau topik iki.
Sing kasengsem bisa mbukak program kasebut ing konsol lan entuk sudut rampung ing derajat saka file sing wis direkam:
Penggemar penerbangan malah bisa nggawe panrima portabel dhewe nggunakake RTL-SDR lan Raspberry Pi. Miturut cara, ing pesawat "nyata" indikator iki katon kaya iki:
Gambar Β©
kesimpulan
Sinyal kasebut "saka abad pungkasan" mesthi menarik kanggo analisis. Sepisanan, padha cukup prasaja, DRM modern utawa, utamanΓ©, GSM, iku ora bisa maneh kanggo decode "ing driji". Dheweke mbukak kanggo ditampa lan ora duwe kunci utawa kriptografi. Kapindho, mbok menawa ing mangsa ngarep bakal dadi sejarah lan diganti karo navigasi satelit lan sistem digital sing luwih modern. Katelu, sinau standar kasebut ngidini sampeyan sinau rincian teknis lan sejarah sing menarik babagan carane masalah ditanggulangi kanthi nggunakake sirkuit lan basis unsur liyane ing abad kepungkur. Dadi pamilik panrima bisa menehi saran supaya nampa sinyal kasebut nalika isih digunakake.
Kaya biasane, seneng eksperimen kabeh.
Source: www.habr.com