Ħej Habr!
Bħalissa, m'hemmx ħafna standards ta 'komunikazzjoni li, minn naħa, huma kurjużi u interessanti, min-naħa l-oħra, id-deskrizzjoni tagħhom ma tieħux 500 paġna f'format PDF. Sinjal wieħed bħal dan li huwa faċli biex jiġi dekodifikat huwa s-sinjal VHF Omni-direzzjonali Radio Beacon (VOR) użat fin-navigazzjoni bl-ajru.
VOR Beacon (c) wikimedia.org
L-ewwel, mistoqsija għall-qarrejja: kif tiġġenera sinjal sabiex id-direzzjoni tkun tista 'tiġi ddeterminata bl-użu ta' antenna li tirċievi omnidirezzjonali? It-tweġiba hija taħt il-qatgħa.
Informazzjoni Ġenerali
Sistema (VOR) intuża għan-navigazzjoni bl-ajru mis-snin 50 tas-seklu li għadda, u jikkonsisti f'beacons tar-radju ta 'medda qasira (100-200 km), li joperaw fil-medda ta' frekwenza VHF 108-117 MHz. Issa, fl-era tal-gigahertz, l-isem ta 'frekwenza għolja ħafna fir-rigward ta' frekwenzi bħal dawn jinstema' umoristiku u fih innifsu jitkellem dwar età dan l-istandard, iżda mill-mod, beacons għadhom jaħdmu , li joperaw fil-medda tal-mewġ medju 400-900 kHz.
It-tqegħid ta 'antenna direzzjonali fuq ajruplan huwa strutturalment inkonvenjenti, għalhekk qamet il-problema ta' kif tikkodifika l-informazzjoni dwar id-direzzjoni lejn il-beacon fis-sinjal innifsu. Il-prinċipju ta 'operazzjoni "fuq is-swaba" jista' jiġi spjegat kif ġej. Ejja nimmaġinaw li għandna xempju ordinarju li jibgħat raġġ dejjaq ta 'dawl aħdar, li l-lampa tiegħu ddur 1 darba kull minuta. Ovvjament, darba fil-minuta se naraw flash ta 'dawl, iżda flash waħda bħal din ma ġġorrx ħafna informazzjoni. Ejja nżidu t-tieni waħda mal-beacon mhux direzzjonali fanal aħmar li jteptep fil-mument meta r-raġġ tal-fanal "jgħaddi" mid-direzzjoni lejn it-tramuntana. Għax il-perjodu tal-fwawar u l-koordinati tal-beacon huma magħrufa; billi tikkalkula d-dewmien bejn il-fwawar aħmar u aħdar, tista 'ssir l-ażimut lejn it-tramuntana. Huwa sempliċi. Jibqa 'jagħmel l-istess ħaġa, iżda bl-użu tar-radju. Dan ġie solvut billi nbidlu l-fażijiet. Jintużaw żewġ sinjali għat-trażmissjoni: il-fażi tal-ewwel hija kostanti (referenza), il-fażi tat-tieni (varjabbli) tinbidel b'mod kumpless skont id-direzzjoni tar-radjazzjoni - kull angolu għandu l-bidla tal-fażi tiegħu stess. Għalhekk, kull riċevitur se jirċievi sinjal bil-bidla tal-fażi "proprja" tiegħu, proporzjonali għall-ażimut għall-beacon. It-teknoloġija ta '"modulazzjoni spazjali" titwettaq bl-użu ta' antenna speċjali (Alford Loop, ara KDPV) u modulazzjoni speċjali, pjuttost delikata. Li fil-fatt huwa s-suġġett ta 'dan l-artikolu.
Ejja nimmaġinaw li għandna xempju tal-wirt ordinarju, li jopera mis-snin 50, u jittrasmetti sinjali f'modulazzjoni AM ordinarja fil-kodiċi Morse. Probabbilment, darba, in-navigatur fil-fatt sema 'dawn is-sinjali fil-headphones u mmarka d-direzzjonijiet b'ħakkiem u kumpass fuq il-mappa. Irridu nżidu funzjonijiet ġodda mas-sinjal, iżda b'tali mod li ma "tkissirx" il-kompatibilità ma 'dawk qodma. Is-suġġett huwa familjari, xejn ġdid... Sar kif ġej - tone ta 'frekwenza baxxa ta' 30 Hz ġie miżjud mas-sinjal AM, li wettaq il-funzjoni ta 'sinjal ta' fażi ta 'referenza, u komponent ta' frekwenza għolja, kodifikat bil-frekwenza modulazzjoni fi frekwenza ta '9.96 KHz, li tittrasmetti sinjal ta' fażi varjabbli. Billi tagħżel żewġ sinjali u tqabbel il-fażijiet, niksbu l-angolu mixtieq minn 0 sa 360 grad, li huwa l-ażimut mixtieq. Fl-istess ħin, dan kollu mhux se jinterferixxi mas-smigħ tal-beacon "bil-mod tas-soltu" u jibqa 'kompatibbli ma' riċevituri AM anzjani.
Ejja nimxu mit-teorija għall-prattika. Ejja nniedu r-riċevitur SDR, agħżel modulazzjoni AM u bandwidth 12 KHz. Il-frekwenzi tal-beacon VOR jistgħu jinstabu faċilment onlajn. Fuq l-ispettru, is-sinjal jidher bħal dan:
F'dan il-każ, is-sinjal tal-beacon jiġi trażmess fi frekwenza ta '113.950 MHz. Fiċ-ċentru tista 'tara l-linja tal-modulazzjoni tal-amplitudni li tingħaraf faċilment u s-sinjali tal-kodiċi Morse (.- - ... li jfisser AMS, Amsterdam, Ajruport ta' Schiphol). Madwar f'distanza ta '9.6 KHz mit-trasportatur, żewġ qċaċet huma viżibbli, li jittrasmettu t-tieni sinjal.
Ejja nirreġistra s-sinjal f'WAV (mhux MP3 - il-kompressjoni lossy "toqtol" l-istruttura kollha tas-sinjal) u tiftaħha f'GNU Radio.
Dekodifikazzjoni
Pass 1. Ejja niftħu l-fajl bis-sinjal irreġistrat u napplikaw filtru low-pass għalih biex tikseb l-ewwel sinjal ta 'referenza. Il-grafika tar-Radju GNU tidher fil-figura.
Riżultat: sinjal ta 'frekwenza baxxa f'30 Hz.
Pass 2: jiddekowdja s-sinjal tal-fażi varjabbli. Kif imsemmi hawn fuq, tinsab fi frekwenza ta '9.96 KHz, għandna bżonn nimxu lejn il-frekwenza żero u għalfha lid-demodulator FM.
Graff tar-radju GNU:
Dak hu, problema solvuta. Naraw żewġ sinjali, li d-differenza tal-fażi tagħhom tindika l-angolu mir-riċevitur għall-beacon VOR:
Is-sinjal huwa pjuttost storbjuż, u jista 'jkun meħtieġ filtrazzjoni addizzjonali biex finalment tikkalkula d-differenza tal-fażi, imma nittama li l-prinċipju huwa ċar. Għal dawk li nesa kif id-differenza tal-fażi hija determinata, stampa minn :
Fortunatament, m'għandekx għalfejn tagħmel dan kollu manwalment: diġà hemm f'Python, dekodifikazzjoni ta' sinjali VOR minn fajls WAV. Fil-fatt, l-istudju tiegħu ispirani biex nistudja dan is-suġġett.
Dawk interessati jistgħu jmexxu l-programm fil-console u jiksbu l-angolu lest fi gradi mill-fajl diġà rreġistrat:
Fannijiet tal-avjazzjoni jistgħu saħansitra jagħmlu r-riċevitur portabbli tagħhom stess billi jużaw RTL-SDR u Raspberry Pi. Mill-mod, fuq pjan "reali" dan l-indikatur jidher xi ħaġa bħal din:
Image ©
Konklużjoni
Sinjali bħal dawn "mill-aħħar seklu" huma definittivament interessanti għall-analiżi. L-ewwelnett, huma pjuttost sempliċi, moderni DRM jew, speċjalment, GSM, m'għadux possibbli li jiddekowdja "fuq subgħajk". Huma miftuħa għall-aċċettazzjoni u m'għandhom l-ebda ċwievet jew kriptografija. It-tieni, forsi fil-futur se jsiru storja u jiġu sostitwiti minn navigazzjoni bis-satellita u sistemi diġitali aktar moderni. It-tielet, l-istudju ta 'standards bħal dawn jippermettilek titgħallem dettalji tekniċi u storiċi interessanti ta' kif il-problemi ġew solvuti bl-użu ta 'ċirkwiti oħra u bażi ta' elementi tas-seklu li għadda. Allura s-sidien tar-riċevituri jistgħu jingħataw parir biex jirċievu tali sinjali waqt li jkunu għadhom jaħdmu.
Bħas-soltu, kuntenti esperimenti kulħadd.
Sors: www.habr.com