RTL-SDR, GNU റേഡിയോ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് വിമാനത്താവളത്തിലേക്കുള്ള ദിശ നിർണ്ണയിക്കുന്നു

ഹേ ഹബർ!

നിലവിൽ, ഒരു വശത്ത്, കൗതുകകരവും രസകരവുമായ നിരവധി ആശയവിനിമയ മാനദണ്ഡങ്ങൾ ഇല്ല, മറുവശത്ത്, അവരുടെ വിവരണം PDF ഫോർമാറ്റിൽ 500 പേജുകൾ എടുക്കുന്നില്ല. എയർ നാവിഗേഷനിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന VHF ഓമ്‌നി-ദിശയിലുള്ള റേഡിയോ ബീക്കൺ (VOR) സിഗ്നലാണ് ഡീകോഡ് ചെയ്യാൻ എളുപ്പമുള്ള അത്തരം ഒരു സിഗ്നൽ.

VOR ബീക്കൺ (സി) wikimedia.org

ആദ്യം, വായനക്കാർക്കുള്ള ഒരു ചോദ്യം: ഓമ്‌നിഡയറക്ഷണൽ റിസീവിംഗ് ആന്റിന ഉപയോഗിച്ച് ദിശ നിർണ്ണയിക്കാൻ എങ്ങനെ ഒരു സിഗ്നൽ സൃഷ്ടിക്കാം? ഉത്തരം കട്ട് കീഴിലാണ്.

പൊതുവിവരങ്ങൾ

സിസ്റ്റം വളരെ ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി ഓമ്‌നി-ദിശയിലുള്ള ശ്രേണി (VOR) കഴിഞ്ഞ നൂറ്റാണ്ടിന്റെ 50-കൾ മുതൽ എയർ നാവിഗേഷനായി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു, കൂടാതെ VHF ഫ്രീക്വൻസി റേഞ്ച് 100-200 MHz-ൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന താരതമ്യേന ഹ്രസ്വ-ദൂര റേഡിയോ ബീക്കണുകൾ (108-117 കി.മീ) ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. ഇപ്പോൾ, ഗിഗാഹെർട്‌സിന്റെ കാലഘട്ടത്തിൽ, അത്തരം ആവൃത്തികളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് വളരെ ഉയർന്ന ആവൃത്തി എന്ന പേര് തമാശയായി തോന്നുകയും അതിൽ തന്നെ സംസാരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു പ്രായം ഈ നിലവാരം, പക്ഷേ വഴിയിൽ, ബീക്കണുകൾ ഇപ്പോഴും പ്രവർത്തിക്കുന്നു NDB, ഇടത്തരം തരംഗ ശ്രേണി 400-900 kHz ൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

ഒരു വിമാനത്തിൽ ഒരു ദിശാസൂചന ആന്റിന സ്ഥാപിക്കുന്നത് ഘടനാപരമായി അസൗകര്യമാണ്, അതിനാൽ സിഗ്നലിൽ തന്നെ ബീക്കണിലേക്ക് ദിശയെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ എങ്ങനെ എൻകോഡ് ചെയ്യാം എന്ന പ്രശ്നം ഉയർന്നു. "വിരലുകളിൽ" പ്രവർത്തന തത്വം ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ വിശദീകരിക്കാം. നമുക്ക് ഒരു സാധാരണ ബീക്കൺ ഉണ്ടെന്ന് സങ്കൽപ്പിക്കുക, അത് പച്ച വെളിച്ചത്തിന്റെ ഇടുങ്ങിയ ബീം അയയ്ക്കുന്നു, അതിന്റെ വിളക്ക് മിനിറ്റിൽ 1 തവണ കറങ്ങുന്നു. വ്യക്തമായും, മിനിറ്റിൽ ഒരിക്കൽ നമ്മൾ ഒരു പ്രകാശം കാണും, എന്നാൽ അത്തരം ഒരു ഫ്ലാഷ് കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾ വഹിക്കുന്നില്ല. നമുക്ക് ബീക്കണിലേക്ക് രണ്ടാമത്തേത് ചേർക്കാം ദിശാബോധമില്ലാത്ത ലൈറ്റ് ഹൗസ് ബീം വടക്കോട്ട് ദിശയിലേക്ക് "കടന്നുപോകുന്ന" നിമിഷത്തിൽ മിന്നുന്ന ഒരു ചുവന്ന വിളക്ക്. കാരണം ഫ്ലാഷുകളുടെ കാലഘട്ടവും ബീക്കണിന്റെ കോർഡിനേറ്റുകളും അറിയാം; ചുവപ്പും പച്ചയും ഫ്ലാഷുകൾ തമ്മിലുള്ള കാലതാമസം കണക്കാക്കുന്നതിലൂടെ, നിങ്ങൾക്ക് വടക്കോട്ട് അസിമുത്ത് കണ്ടെത്താൻ കഴിയും. ഇത് ലളിതമാണ്. ഇത് ഒരേ കാര്യം ചെയ്യാൻ അവശേഷിക്കുന്നു, പക്ഷേ റേഡിയോ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഘട്ടങ്ങൾ മാറ്റിയാണ് ഇത് പരിഹരിച്ചത്. പ്രക്ഷേപണത്തിനായി രണ്ട് സിഗ്നലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു: ആദ്യ ഘട്ടം സ്ഥിരമാണ് (റഫറൻസ്), രണ്ടാമത്തെ (വേരിയബിൾ) ഘട്ടം വികിരണത്തിന്റെ ദിശയെ ആശ്രയിച്ച് സങ്കീർണ്ണമായ രീതിയിൽ മാറുന്നു - ഓരോ കോണിനും അതിന്റേതായ ഘട്ടം ഷിഫ്റ്റ് ഉണ്ട്. അങ്ങനെ, ഓരോ റിസീവറിനും അതിന്റെ "സ്വന്തം" ഘട്ടം ഷിഫ്റ്റ് ഉള്ള ഒരു സിഗ്നൽ ലഭിക്കും, ബീക്കണിലേക്കുള്ള അസിമുത്തിന് ആനുപാതികമായി. "സ്പേഷ്യൽ മോഡുലേഷൻ" സാങ്കേതികവിദ്യ ഒരു പ്രത്യേക ആന്റിനയും (ആൽഫോർഡ് ലൂപ്പ്, കെഡിപിവി കാണുക) ഒരു പ്രത്യേക, പകരം തന്ത്രപരമായ മോഡുലേഷനും ഉപയോഗിച്ചാണ് നടത്തുന്നത്. യഥാർത്ഥത്തിൽ ഈ ലേഖനത്തിന്റെ വിഷയം ഏതാണ്.

50-കൾ മുതൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു സാധാരണ ലെഗസി ബീക്കൺ നമുക്കുണ്ടെന്ന് സങ്കൽപ്പിക്കുക, കൂടാതെ മോഴ്സ് കോഡിലെ സാധാരണ എഎം മോഡുലേഷനിൽ സിഗ്നലുകൾ കൈമാറുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരുപക്ഷേ, ഒരിക്കൽ, നാവിഗേറ്റർ യഥാർത്ഥത്തിൽ ഹെഡ്‌ഫോണുകളിൽ ഈ സിഗ്നലുകൾ ശ്രദ്ധിക്കുകയും മാപ്പിൽ ഒരു ഭരണാധികാരിയും കോമ്പസും ഉപയോഗിച്ച് ദിശകൾ അടയാളപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്തു. സിഗ്നലിലേക്ക് പുതിയ ഫംഗ്ഷനുകൾ ചേർക്കാൻ ഞങ്ങൾ ആഗ്രഹിക്കുന്നു, എന്നാൽ പഴയവയുമായി അനുയോജ്യത "തകർക്കാതിരിക്കാൻ". വിഷയം പരിചിതമാണ്, പുതിയതായി ഒന്നുമില്ല... ഇത് ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ ചെയ്തു - AM സിഗ്നലിലേക്ക് ഒരു കുറഞ്ഞ ഫ്രീക്വൻസി 30 Hz ടോൺ ചേർത്തു, ഒരു റഫറൻസ്-ഫേസ് സിഗ്നലിന്റെ പ്രവർത്തനം നിർവ്വഹിക്കുന്നു, കൂടാതെ ആവൃത്തിയാൽ എൻകോഡ് ചെയ്ത ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള ഘടകം 9.96 KHz ആവൃത്തിയിലുള്ള മോഡുലേഷൻ, ഒരു വേരിയബിൾ ഫേസ് സിഗ്നൽ കൈമാറുന്നു. രണ്ട് സിഗ്നലുകൾ തിരഞ്ഞെടുത്ത് ഘട്ടങ്ങൾ താരതമ്യം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, നമുക്ക് ആവശ്യമുള്ള ആംഗിൾ 0 മുതൽ 360 ഡിഗ്രി വരെ ലഭിക്കും, അത് ആവശ്യമുള്ള അസിമുത്ത് ആണ്. അതേ സമയം, "സാധാരണ രീതിയിൽ" ബീക്കൺ കേൾക്കുന്നതിൽ ഇതെല്ലാം ഇടപെടില്ല കൂടാതെ പഴയ AM റിസീവറുകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.

നമുക്ക് സിദ്ധാന്തത്തിൽ നിന്ന് പരിശീലനത്തിലേക്ക് പോകാം. നമുക്ക് SDR റിസീവർ സമാരംഭിക്കാം, AM മോഡുലേഷനും 12 KHz ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും തിരഞ്ഞെടുക്കുക. VOR ബീക്കൺ ഫ്രീക്വൻസികൾ ഓൺലൈനിൽ എളുപ്പത്തിൽ കണ്ടെത്താനാകും. സ്പെക്ട്രത്തിൽ, സിഗ്നൽ ഇതുപോലെ കാണപ്പെടുന്നു:

ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ബീക്കൺ സിഗ്നൽ 113.950 MHz ആവൃത്തിയിൽ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. മധ്യഭാഗത്ത് നിങ്ങൾക്ക് എളുപ്പത്തിൽ തിരിച്ചറിയാവുന്ന ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് മോഡുലേഷൻ ലൈനും മോഴ്സ് കോഡ് സിഗ്നലുകളും കാണാൻ കഴിയും (.- - ... അതായത് AMS, ആംസ്റ്റർഡാം, ഷിഫോൾ എയർപോർട്ട്). കാരിയറിൽ നിന്ന് 9.6 KHz അകലെ, രണ്ട് കൊടുമുടികൾ ദൃശ്യമാണ്, രണ്ടാമത്തെ സിഗ്നൽ കൈമാറുന്നു.

നമുക്ക് WAV-യിൽ സിഗ്നൽ റെക്കോർഡ് ചെയ്യാം (MP3 അല്ല - ലോസി കംപ്രഷൻ സിഗ്നലിന്റെ മുഴുവൻ ഘടനയെയും "കൊല്ലും") അത് GNU റേഡിയോയിൽ തുറക്കുക.

ഡീകോഡിംഗ്

ഘട്ടം ക്സനുമ്ക്സ. ആദ്യ റഫറൻസ് സിഗ്നൽ ലഭിക്കുന്നതിന് റെക്കോർഡ് ചെയ്ത സിഗ്നൽ ഉപയോഗിച്ച് ഫയൽ തുറന്ന് അതിൽ ലോ-പാസ് ഫിൽട്ടർ പ്രയോഗിക്കാം. ഗ്നു റേഡിയോ ഗ്രാഫ് ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഫലം: 30 Hz-ൽ കുറഞ്ഞ ഫ്രീക്വൻസി സിഗ്നൽ.

ഘട്ടം ക്സനുമ്ക്സ: വേരിയബിൾ ഫേസ് സിഗ്നൽ ഡീകോഡ് ചെയ്യുക. മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, ഇത് 9.96 KHz ആവൃത്തിയിലാണ് സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്, ഞങ്ങൾ അതിനെ പൂജ്യം ആവൃത്തിയിലേക്ക് നീക്കി FM demodulator-ലേക്ക് ഫീഡ് ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്.

ഗ്നു റേഡിയോ ഗ്രാഫ്:

അത്രയേയുള്ളൂ, പ്രശ്നം പരിഹരിച്ചു. ഞങ്ങൾ രണ്ട് സിഗ്നലുകൾ കാണുന്നു, അതിന്റെ ഘട്ട വ്യത്യാസം റിസീവറിൽ നിന്ന് VOR ബീക്കണിലേക്കുള്ള കോണിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു:

സിഗ്നൽ തികച്ചും ശബ്‌ദമുള്ളതാണ്, അവസാനമായി ഘട്ട വ്യത്യാസം കണക്കാക്കാൻ അധിക ഫിൽട്ടറിംഗ് ആവശ്യമായി വന്നേക്കാം, പക്ഷേ തത്വം വ്യക്തമാണെന്ന് ഞാൻ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. ഘട്ട വ്യത്യാസം എങ്ങനെ നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന് മറന്നുപോയവർക്ക്, ഒരു ചിത്രം aviation.stackexchange.com:

ഭാഗ്യവശാൽ, നിങ്ങൾ ഇതെല്ലാം സ്വമേധയാ ചെയ്യേണ്ടതില്ല: ഇതിനകം ഉണ്ട് പൂർത്തിയായ പദ്ധതി പൈത്തണിൽ, WAV ഫയലുകളിൽ നിന്ന് VOR സിഗ്നലുകൾ ഡീകോഡ് ചെയ്യുന്നു. വാസ്തവത്തിൽ, അദ്ദേഹത്തിന്റെ പഠനം ഈ വിഷയം പഠിക്കാൻ എന്നെ പ്രേരിപ്പിച്ചു.

താൽപ്പര്യമുള്ളവർക്ക് കൺസോളിൽ പ്രോഗ്രാം പ്രവർത്തിപ്പിക്കാനും ഇതിനകം റെക്കോർഡുചെയ്‌ത ഫയലിൽ നിന്ന് ഡിഗ്രിയിൽ പൂർത്തിയായ ആംഗിൾ നേടാനും കഴിയും:

ഒരു RTL-SDR, റാസ്‌ബെറി പൈ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ഏവിയേഷൻ ആരാധകർക്ക് സ്വന്തമായി പോർട്ടബിൾ റിസീവർ നിർമ്മിക്കാൻ പോലും കഴിയും. വഴിയിൽ, ഒരു "യഥാർത്ഥ" വിമാനത്തിൽ ഈ സൂചകം ഇതുപോലെ കാണപ്പെടുന്നു:

ചിത്രം © www.aopa.org

തീരുമാനം

"കഴിഞ്ഞ നൂറ്റാണ്ടിൽ നിന്നുള്ള" അത്തരം സിഗ്നലുകൾ വിശകലനത്തിന് തീർച്ചയായും രസകരമാണ്. ഒന്നാമതായി, അവ വളരെ ലളിതമാണ്, ആധുനിക DRM അല്ലെങ്കിൽ, പ്രത്യേകിച്ച്, GSM, "നിങ്ങളുടെ വിരലുകളിൽ" ഡീകോഡ് ചെയ്യാൻ ഇനി സാധ്യമല്ല. അവ സ്വീകാര്യതയ്ക്കായി തുറന്നിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ കീകളോ ക്രിപ്റ്റോഗ്രാഫിയോ ഇല്ല. രണ്ടാമതായി, ഒരുപക്ഷേ ഭാവിയിൽ അവ ചരിത്രമായി മാറുകയും ഉപഗ്രഹ നാവിഗേഷനും കൂടുതൽ ആധുനിക ഡിജിറ്റൽ സംവിധാനങ്ങളും ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്യും. മൂന്നാമതായി, അത്തരം മാനദണ്ഡങ്ങൾ പഠിക്കുന്നത് കഴിഞ്ഞ നൂറ്റാണ്ടിലെ മറ്റ് സർക്യൂട്ടുകളും മൂലക അടിത്തറയും ഉപയോഗിച്ച് എങ്ങനെ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിച്ചു എന്നതിന്റെ രസകരമായ സാങ്കേതികവും ചരിത്രപരവുമായ വിശദാംശങ്ങൾ പഠിക്കാൻ നിങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു. അതിനാൽ റിസീവർ ഉടമകൾ പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ തന്നെ ഇത്തരം സിഗ്നലുകൾ സ്വീകരിക്കാൻ ഉപദേശിക്കാവുന്നതാണ്.

പതിവുപോലെ, എല്ലാവർക്കും സന്തോഷകരമായ പരീക്ഷണങ്ങൾ.

അവലംബം: www.habr.com