Эй Хабр!
Азыркы учурда, бир жагынан кызык жана кызыктуу болгон байланыш стандарттары көп эмес, экинчи жагынан, алардын сүрөттөлүшү PDF форматында 500 бетти албайт. Декоддоштуруу оңой болгон ушундай сигналдардын бири - аба навигациясында колдонулган VHF Omni-directional Radio Beacon (VOR) сигналы.
VOR Beacon (c) wikimedia.org
Биринчиден, окурмандар үчүн суроо: багытты бардык багыттуу кабыл алуучу антенна аркылуу аныктоо үчүн сигналды кантип түзүү керек? Жооп кесиптин астында.
жалпы маалымат
система (VOR) өткөн кылымдын 50-жылдарынан бери аэронавигация үчүн колдонулуп, 100-200 МГц УКЖ жыштык диапазонунда иштеген салыштырмалуу кыска аралыктагы (108-117 км) радиомаяктардан турат. Азыр, гигагерц доорунда, мындай жыштыктарга карата абдан жогорку жыштыктын аталышы күлкүлүү угулат жана өзү жөнүндө айтып турат. жашы бул стандарт, бирок, жол менен, маяктар дагы эле иштейт , 400-900 кГц орто толкун диапазонунда иштейт.
Багыттуу антеннаны учакка жайгаштыруу структуралык жактан ыңгайсыз, ошондуктан сигналдын өзүндө маяктын багыты жөнүндө маалыматты кантип коддоо маселеси келип чыкты. "Бармактарда" иштөө принциби төмөнкүчө түшүндүрүүгө болот. Келгиле, бизде жашыл жарыктын тар шооласын жиберүүчү кадимки маяк бар деп элестетип көрөлү, анын чырагы мүнөтүнө 1 жолу айланат. Албетте, биз мүнөтүнө бир жолу жарыктын жаркылдаганын көрөбүз, бирок мындай жаркыраган бир жарк көп маалымат алып келбейт. Маякка экинчисин кошолу багыттуу эмес маяк шооласы түндүк тарапты көздөй «өтүп» турган учурда күйүп турган кызыл чырак. Анткени жаркылдоо мезгили жана маяктын координаттары белгилүү, кызыл жана жашыл жаркырагандардын ортосундагы кечиктирүүнү эсептөө менен түндүккө карай азимутту билүүгө болот. Баары оңой. Бул ошол эле нерсе үчүн калууда, бирок радио колдонуу. Бул фазаларды өзгөртүү менен чечилди. Берүү үчүн эки сигнал колдонулат: биринчисинин фазасы туруктуу (референция), экинчисинин фазасы (өзгөрмө) нурлануунун багытына жараша комплекстүү түрдө өзгөрөт - ар бир бурчтун өзүнүн фазалык жылышы бар. Ошентип, ар бир кабыл алгыч маяктын азимутуна пропорционалдуу өзүнүн "өз" фазасы менен сигнал алат. "мейкиндиктик модуляция" технологиясы атайын антенна (Alford Loop, KDPV караңыз) жана өзгөчө, бир топ татаал модуляциянын жардамы менен ишке ашырылат. Бул, чынында эле, бул макаланын темасы.
Келгиле, бизде 50-жылдардан бери иштеп келе жаткан жана Морзе кодунда кадимки AM модуляциясында сигналдарды өткөргөн кадимки мурас маяк бар деп элестетип көрөлү. Балким, бир жолу штурман бул сигналдарды наушник менен угуп, картада сызгыч жана компас менен багыттарды белгилеген. Биз сигналга жаңы функцияларды кошкубуз келет, бирок эскилери менен шайкештикти "бузбоо" үчүн. Тема тааныш, жаңы эч нерсе жок... Ал төмөнкүдөй аткарылды – АМ сигналына эталондук фазалык сигналдын функциясын аткарган төмөнкү жыштыктагы 30 Гц тон жана жыштык менен коддолгон жогорку жыштыктык компонент кошулду. 9.96 кГц жыштыктагы модуляция, өзгөрүлмө фазалык сигналды берүү. Эки сигналды тандоо жана фазаларды салыштыруу менен биз 0дөн 360 градуска чейинки керектүү бурчту алабыз, бул керектүү азимут. Ошол эле учурда, мунун баары маякты "кадимкидей" угууга тоскоолдук кылбайт жана улгайган AM кабыл алгычтары менен шайкеш келет.
Теориядан практикага өтөбүз. Келгиле, SDR кабыл алгычты ишке киргизели, AM модуляциясын жана 12 КГц өткөрүү жөндөмдүүлүгүн тандайлы. VOR маяк жыштыктарын онлайндан оңой тапса болот. Спектрде сигнал төмөнкүдөй көрүнөт:
Бул учурда маяк сигналы 113.950 МГц жыштыкта берилет. Борбордо сиз оңой таанылган амплитудалык модуляция сызыгын жана Морз кодунун сигналдарын көрө аласыз (.- - ... бул AMS, Амстердам, Шипхол аэропортун билдирет). Ташуучудан 9.6 КГц аралыкта эки чоку көрүнүп, экинчи сигналды берет.
Келгиле, сигналды WAV форматында жазып алалы (MP3 эмес - жоготуулуу кысуу сигналдын бүт структурасын "өлтүрөт") жана аны GNU Radioдо ачалы.
Декоддоо
кадам 1. Жазылган сигналы бар файлды ачып, биринчи эталондук сигналды алуу үчүн ага төмөн өткөрүүчү фильтрди колдонолу. GNU Radio графиги сүрөттө көрсөтүлгөн.
Натыйжа: 30 Гц төмөн жыштык сигналы.
кадам 2: өзгөрүлмө фаза сигналын чечмелөө. Жогоруда айтылгандай, ал 9.96 кГц жыштыкта жайгашкан, биз аны нөлдүк жыштыкка жылдырып, FM демодуляторуна беришибиз керек.
GNU радио графиги:
Болду, маселе чечилди. Биз эки сигналды көрүп жатабыз, алардын фазаларынын айырмасы кабыл алгычтан VOR маякына чейинки бурчту көрсөтөт:
Сигнал абдан ызы-чуу жана акыры фазалар айырмасын эсептөө үчүн кошумча чыпкалоо талап кылынышы мүмкүн, бирок принцип түшүнүктүү деп үмүттөнөм. Фазалардын айырмасы кантип аныкталганын унутуп калгандар үчүн, бир сүрөт :
Бактыга жараша, мунун баарын кол менен жасоонун кереги жок: буга чейин эле бар Pythonдо, WAV файлдарынан VOR сигналдарын чечмелөө. Чынында, анын изилдөөсү мени бул теманы изилдөөгө шыктандырды.
Кызыккандар программаны консолдо иштетип, буга чейин жазылган файлдан градус менен аяктаган бурчту ала алышат:
Авиация күйөрмандары RTL-SDR жана Raspberry Pi аркылуу өздөрүнүн портативдик ресиверлерин жасай алышат. Баса, "чыныгы" учакта бул көрсөткүч төмөнкүдөй көрүнөт:
Image ©
жыйынтыктоо
Мындай сигналдар "өткөн кылымдан бери" талдоо үчүн, албетте, кызыктуу. Биринчиден, алар абдан жөнөкөй, заманбап DRM же, айрыкча, GSM, мындан ары "манжаларыңызда" коддон чыгаруу мүмкүн эмес. Алар кабыл алууга ачык жана ачкычтары же криптографиясы жок. Экинчиден, балким, келечекте алар тарыхка айланып, спутниктик навигация жана заманбап санариптик системалар менен алмаштырылат. Үчүнчүдөн, мындай стандарттарды изилдөө өткөн кылымдагы башка схемаларды жана элементтик базаны колдонуу менен көйгөйлөр кантип чечилгендигинин кызыктуу техникалык жана тарыхый деталдарын үйрөнүүгө мүмкүндүк берет. Ошентип, кабыл алгыч ээлерине алар дагы эле иштеп жатканда, мындай сигналдарды алуу үчүн сунуш кылынышы мүмкүн.
Адаттагыдай эле, ар бир бактылуу эксперименттер.
Source: www.habr.com