ການກໍານົດທິດທາງໄປສະຫນາມບິນໂດຍໃຊ້ RTL-SDR ແລະ GNU Radio

Hey Habr!

ໃນປັດຈຸບັນ, ບໍ່ມີມາດຕະຖານການສື່ສານຫຼາຍທີ່, ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ, ມີຄວາມຢາກຮູ້ຢາກເຫັນແລະຫນ້າສົນໃຈ, ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຄໍາອະທິບາຍຂອງເຂົາເຈົ້າບໍ່ໄດ້ໃຊ້ເວລາ 500 ຫນ້າໃນຮູບແບບ PDF. ສັນຍານອັນໜຶ່ງທີ່ງ່າຍຕໍ່ການຖອດລະຫັດແມ່ນສັນຍານວິທະຍຸ VHF Omni-directional Radio Beacon (VOR) ທີ່ໃຊ້ໃນການນຳທາງທາງອາກາດ.

VOR Beacon (c) wikimedia.org

ຫນ້າທໍາອິດ, ຄໍາຖາມສໍາລັບຜູ້ອ່ານ: ວິທີການສ້າງສັນຍານເພື່ອໃຫ້ທິດທາງສາມາດຖືກກໍານົດໂດຍໃຊ້ເສົາອາກາດຮັບ omnidirectional? ຄໍາຕອບແມ່ນຢູ່ພາຍໃຕ້ການຕັດ.

ຂໍ້​ມູນ​ທົ່ວ​ໄປ

ລະບົບ ຊ່ວງ Omni-directional ຄວາມຖີ່ສູງຫຼາຍ (VOR) ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການນໍາທາງທາງອາກາດນັບຕັ້ງແຕ່ 50s ຂອງສະຕະວັດທີ່ຜ່ານມາ, ແລະປະກອບດ້ວຍສັນຍານວິທະຍຸທີ່ຂ້ອນຂ້າງສັ້ນ (100-200 ກິໂລແມັດ), ປະຕິບັດການໃນຂອບເຂດຄວາມຖີ່ VHF 108-117 MHz. ໃນປັດຈຸບັນ, ໃນຍຸກຂອງ gigahertz, ຊື່ທີ່ມີຄວາມຖີ່ສູງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມຖີ່ດັ່ງກ່າວຟັງເປັນເລື່ອງຕະຫລົກແລະໃນຕົວຂອງມັນເອງເວົ້າເຖິງ. ອາຍຸ ມາດຕະຖານນີ້, ແຕ່ໂດຍວິທີທາງການ, beacons ຍັງເຮັດວຽກ N.D.B., ປະຕິບັດການໃນລະດັບຄື້ນກາງ 400-900 kHz.

ການວາງເສົາອາກາດທິດທາງເທິງເຮືອບິນແມ່ນບໍ່ສະດວກໃນໂຄງສ້າງ, ດັ່ງນັ້ນບັນຫາຈຶ່ງເກີດຂື້ນກ່ຽວກັບວິທີການເຂົ້າລະຫັດຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບທິດທາງໄປຫາ beacon ໃນສັນຍານຕົວມັນເອງ. ຫຼັກການຂອງການປະຕິບັດງານ "ກ່ຽວກັບນິ້ວມື" ສາມາດອະທິບາຍໄດ້ດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້. ລອງນຶກພາບເບິ່ງວ່າ ພວກເຮົາມີໂຄມໄຟທຳມະດາທີ່ສົ່ງແສງສີຂຽວແຄບ, ໂຄມໄຟທີ່ໝູນວຽນ 1 ເທື່ອຕໍ່ນາທີ. ແນ່ນອນ, ຫນຶ່ງຄັ້ງຕໍ່ນາທີພວກເຮົາຈະເຫັນກະພິບຂອງແສງສະຫວ່າງ, ແຕ່ flash ຫນຶ່ງດັ່ງກ່າວບໍ່ມີຂໍ້ມູນຫຼາຍ. ໃຫ້ເພີ່ມອັນທີສອງໃສ່ beacon ບໍ່ມີທິດທາງ ໂຄມໄຟສີແດງທີ່ກະພິບໃນຂະນະທີ່ໂຄມໄຟຂອງແສງ "ຜ່ານ" ໄປທາງທິດເຫນືອ. ເນື່ອງຈາກວ່າ ໄລຍະເວລາຂອງການກະພິບແລະການປະສານງານຂອງ beacon ແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ; ໂດຍການຄິດໄລ່ຄວາມລ່າຊ້າລະຫວ່າງກະພິບສີແດງແລະສີຂຽວ, ທ່ານສາມາດຊອກຫາ azimuth ໄປທາງທິດເຫນືອ. ມັນງ່າຍດາຍ. ມັນຍັງຄົງເຮັດສິ່ງດຽວກັນ, ແຕ່ການນໍາໃຊ້ວິທະຍຸ. ນີ້ໄດ້ຖືກແກ້ໄຂໂດຍການປ່ຽນແປງໄລຍະ. ສອງສັນຍານຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການສົ່ງຕໍ່: ໄລຍະທໍາອິດແມ່ນຄົງທີ່ (ອ້າງອິງ), ໄລຍະທີສອງ (ຕົວແປ) ມີການປ່ຽນແປງໃນວິທີການທີ່ສັບສົນໂດຍອີງຕາມທິດທາງຂອງລັງສີ - ແຕ່ລະມຸມມີການປ່ຽນໄລຍະຂອງຕົນເອງ. ດັ່ງນັ້ນ, ແຕ່ລະຕົວຮັບຈະໄດ້ຮັບສັນຍານທີ່ມີການປ່ຽນແປງໄລຍະ "ຂອງຕົນເອງ", ອັດຕາສ່ວນກັບ azimuth ກັບ beacon. ເທກໂນໂລຍີ "ການດັດແປງທາງກວ້າງຂອງພື້ນ" ແມ່ນດໍາເນີນການໂດຍໃຊ້ເສົາອາກາດພິເສດ (Alford Loop, ເບິ່ງ KDPV) ແລະໂມດູນແບບພິເສດ, ຂ້ອນຂ້າງຍາກ. ເຊິ່ງຕົວຈິງແລ້ວແມ່ນຫົວຂໍ້ຂອງບົດຄວາມນີ້.

ໃຫ້ຈິນຕະນາການວ່າພວກເຮົາມີ beacon legacy ທໍາມະດາ, ດໍາເນີນການຕັ້ງແຕ່ຊຸມປີ 50, ແລະສົ່ງສັນຍານໃນໂມດູນ AM ທໍາມະດາໃນລະຫັດ Morse. ອາດຈະເປັນ, ເມື່ອຫນຶ່ງຄັ້ງ, ຜູ້ນໍາທາງຕົວຈິງໄດ້ຟັງສັນຍານເຫຼົ່ານີ້ຢູ່ໃນຫູຟັງແລະຫມາຍເສັ້ນທາງດ້ວຍໄມ້ບັນທັດແລະເຂັມທິດໃນແຜນທີ່. ພວກເຮົາຕ້ອງການເພີ່ມຫນ້າທີ່ໃຫມ່ໃຫ້ກັບສັນຍານ, ແຕ່ໃນທາງທີ່ຈະບໍ່ "ທໍາລາຍ" ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ກັບອັນເກົ່າ. ຫົວຂໍ້ແມ່ນຄຸ້ນເຄີຍ, ບໍ່ມີຫຍັງໃຫມ່ ... ມັນໄດ້ຖືກປະຕິບັດດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້ - ໂຕນຄວາມຖີ່ຕ່ໍາ 30 Hz ໄດ້ຖືກເພີ່ມເຂົ້າໄປໃນສັນຍານ AM, ປະຕິບັດຫນ້າທີ່ຂອງສັນຍານໄລຍະການອ້າງອິງ, ແລະອົງປະກອບຄວາມຖີ່ສູງ, ເຂົ້າລະຫັດໂດຍຄວາມຖີ່. modulation ຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ຂອງ 9.96 KHz, ສົ່ງສັນຍານໄລຍະການປ່ຽນແປງ. ໂດຍການເລືອກສອງສັນຍານແລະການປຽບທຽບໄລຍະ, ພວກເຮົາໄດ້ຮັບມຸມທີ່ຕ້ອງການຈາກ 0 ຫາ 360 ອົງສາ, ເຊິ່ງເປັນ azimuth ທີ່ຕ້ອງການ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ທັງຫມົດນີ້ຈະບໍ່ແຊກແຊງກັບການຟັງ beacon "ຕາມປົກກະຕິ" ແລະຍັງເຫມາະສົມກັບເຄື່ອງຮັບ AM ເກົ່າ.

ຂໍໃຫ້ຍ້າຍຈາກທິດສະດີໄປສູ່ການປະຕິບັດ. ໃຫ້ເປີດເຄື່ອງຮັບ SDR, ເລືອກ AM modulation ແລະ 12 KHz bandwidth. ຄວາມຖີ່ຂອງ VOR beacon ສາມາດພົບເຫັນໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍອອນໄລນ໌. ໃນ spectrum, ສັນຍານເບິ່ງຄືວ່ານີ້:

ໃນກໍລະນີນີ້, ສັນຍານ beacon ຖືກສົ່ງຜ່ານຄວາມຖີ່ຂອງ 113.950 MHz. ຢູ່ໃຈກາງທ່ານສາມາດເບິ່ງເສັ້ນໂມດູນຄວາມກວ້າງໃຫຍ່ທີ່ສາມາດຮັບຮູ້ໄດ້ງ່າຍແລະສັນຍານລະຫັດ Morse (.- - ... ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າ AMS, Amsterdam, ສະຫນາມບິນ Schiphol). ປະມານໄລຍະຫ່າງຂອງ 9.6 KHz ຈາກຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ, ສອງຈຸດສູງສຸດແມ່ນເຫັນໄດ້, ສົ່ງສັນຍານທີສອງ.

ໃຫ້ບັນທຶກສັນຍານໃນ WAV (ບໍ່ແມ່ນ MP3 - ການບີບອັດການສູນເສຍຈະ "ຂ້າ" ໂຄງສ້າງທັງຫມົດຂອງສັນຍານ) ແລະເປີດມັນຢູ່ໃນ GNU Radio.

ການຖອດລະຫັດ

ຂັ້ນຕອນ 1. ໃຫ້ເປີດໄຟລ໌ດ້ວຍສັນຍານທີ່ບັນທຶກໄວ້ ແລະນໍາໃຊ້ຕົວກອງ low-pass ກັບມັນເພື່ອໃຫ້ໄດ້ສັນຍານອ້າງອີງທໍາອິດ. ເສັ້ນສະແດງວິທະຍຸ GNU ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ.

ຜົນໄດ້ຮັບ: ສັນຍານຄວາມຖີ່ຕໍ່າຢູ່ທີ່ 30 Hz.

ຂັ້ນຕອນ 2: ຖອດລະຫັດສັນຍານໄລຍະຕົວປ່ຽນແປງ. ດັ່ງທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງ, ມັນຕັ້ງຢູ່ໃນຄວາມຖີ່ຂອງ 9.96 KHz, ພວກເຮົາຈໍາເປັນຕ້ອງຍ້າຍມັນໄປສູ່ຄວາມຖີ່ສູນແລະໃຫ້ອາຫານມັນໄປຫາ FM demodulator.

ເສັ້ນສະແດງວິທະຍຸ GNU:

ນັ້ນແມ່ນ, ບັນຫາໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂ. ພວກເຮົາເຫັນສອງສັນຍານ, ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງໄລຍະທີ່ຊີ້ບອກມຸມຈາກເຄື່ອງຮັບກັບ VOR beacon:

ສັນຍານແມ່ນຂ້ອນຂ້າງບໍ່ມີສຽງ, ແລະການກັ່ນຕອງເພີ່ມເຕີມອາດຈະຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຄິດໄລ່ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງໄລຍະສຸດທ້າຍ, ແຕ່ຂ້າພະເຈົ້າຫວັງວ່າຫຼັກການແມ່ນຈະແຈ້ງ. ສໍາ​ລັບ​ຜູ້​ທີ່​ລືມ​ວິ​ທີ​ຄວາມ​ແຕກ​ຕ່າງ​ໄລ​ຍະ​ການ​ກໍາ​ນົດ​, ຮູບ​ພາບ​ຈາກ​ aviation.stackexchange.com:

ໂຊກດີ, ທ່ານບໍ່ຕ້ອງເຮັດທັງຫມົດນີ້ດ້ວຍຕົນເອງ: ມີຢູ່ແລ້ວ ໂຄງ​ການ​ສໍາ​ເລັດ​ຮູບ​ ໃນ Python, ການຖອດລະຫັດສັນຍານ VOR ຈາກໄຟລ໌ WAV. ຕົວຈິງແລ້ວ, ການສຶກສາຂອງລາວໄດ້ດົນໃຈຂ້ອຍໃຫ້ສຶກສາຫົວຂໍ້ນີ້.

ຜູ້ທີ່ສົນໃຈສາມາດດໍາເນີນການໂຄງການໃນ console ແລະໄດ້ຮັບມຸມສໍາເລັດຮູບເປັນອົງສາຈາກໄຟລ໌ທີ່ບັນທຶກໄວ້ແລ້ວ:

ພັດລົມການບິນຍັງສາມາດສ້າງຕົວຮັບແບບພົກພາຂອງຕົນເອງໂດຍໃຊ້ RTL-SDR ແລະ Raspberry Pi. ໂດຍວິທີທາງການ, ໃນຍົນ "ຈິງ" ຕົວຊີ້ວັດນີ້ມີລັກສະນະຄ້າຍຄືນີ້:

ຮູບພາບ © www.aopa.org

ສະຫລຸບ

ສັນຍານດັ່ງກ່າວ "ຈາກສະຕະວັດທີ່ຜ່ານມາ" ແມ່ນຫນ້າສົນໃຈແນ່ນອນສໍາລັບການວິເຄາະ. ປະການທໍາອິດ, ພວກເຂົາເຈົ້າແມ່ນຂ້ອນຂ້າງງ່າຍດາຍ, DRM ທີ່ທັນສະໄຫມຫຼື, ໂດຍສະເພາະ, GSM, ມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະຖອດລະຫັດ "ໃນນິ້ວມືຂອງທ່ານ". ເຂົາເຈົ້າເປີດໃຫ້ຍອມຮັບ ແລະບໍ່ມີກະແຈ ຫຼືການເຂົ້າລະຫັດລັບ. ອັນທີສອງ, ບາງທີໃນອະນາຄົດພວກເຂົາຈະກາຍເປັນປະຫວັດສາດແລະຖືກແທນທີ່ດ້ວຍການນໍາທາງດາວທຽມແລະລະບົບດິຈິຕອນທີ່ທັນສະໄຫມຫຼາຍຂຶ້ນ. ອັນທີສາມ, ການສຶກສາມາດຕະຖານດັ່ງກ່າວຊ່ວຍໃຫ້ທ່ານສາມາດຮຽນຮູ້ລາຍລະອຽດດ້ານວິຊາການແລະປະຫວັດສາດທີ່ຫນ້າສົນໃຈຂອງວິທີການແກ້ໄຂບັນຫາໂດຍໃຊ້ວົງຈອນແລະອົງປະກອບອື່ນໆຂອງສະຕະວັດທີ່ຜ່ານມາ. ດັ່ງນັ້ນເຈົ້າຂອງເຄື່ອງຮັບສາມາດໄດ້ຮັບການແນະນໍາໃຫ້ໄດ້ຮັບສັນຍານດັ່ງກ່າວໃນຂະນະທີ່ພວກເຂົາຍັງເຮັດວຽກ.

ຕາມປົກກະຕິ, ທຸກຄົນທົດລອງມີຄວາມສຸກ.

ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ: www.habr.com