{"id":96636,"date":"2020-10-13T07:42:45","date_gmt":"2020-10-13T05:42:45","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/administrirovanie\/opredelyaem-napravlenie-na-aeroport-s-pomoshhyu-rtl-sdr-i-gnu-radio"},"modified":"2020-10-13T07:42:45","modified_gmt":"2020-10-13T05:42:45","slug":"opredelyaem-napravlenie-na-aeroport-s-pomoshhyu-rtl-sdr-i-gnu-radio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/blog\/administrirovanie\/opredelyaem-napravlenie-na-aeroport-s-pomoshhyu-rtl-sdr-i-gnu-radio","title":{"rendered":"Okre\u015blamy kierunek do lotniska za pomoc\u0105 RTL-SDR i GNU Radio","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Cze\u015b\u0107, Habr!<\/p>\n

Obecnie istnieje niewiele standard\u00f3w komunikacji, kt\u00f3re z jednej strony s\u0105 interesuj\u0105ce i fascynuj\u0105ce, a z drugiej strony ich opis nie zajmuje 500 stron w formacie PDF. Jednym z takich, \u0142atwych do dekodowania, jest sygna\u0142 VHF Omni-directional Radio Beacon (VOR), u\u017cywany w aernawigacji.<\/p>\n

\"Okre\u015blamy
\nVOR Beacon (c) wikimedia.org<\/i><\/p>\n

Na pocz\u0105tek pytanie do czytelnik\u00f3w \u2014 jak uformowa\u0107 sygna\u0142, aby przy u\u017cyciu niedyrekcyjnej anteny odbiorczej mo\u017cna by\u0142o okre\u015bli\u0107 kierunek? Odpowied\u017a pod katem.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Informacje og\u00f3lne<\/h2>\n

\nSystem Bardzo wysoka cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 Omni-directional Range<\/a><\/noindex> (VOR) jest u\u017cywany w aernawigacji od lat 50. XX wieku i sk\u0142ada si\u0119 z radiomajk\u00f3w o stosunkowo niewielkim zasi\u0119gu (100-200 km), dzia\u0142aj\u0105cych w zakresie cz\u0119stotliwo\u015bci VHF 108-117 MHz. Obecnie, w epoce gigaherc\u00f3w, nazwa bardzo wysoka cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 wobec tych cz\u0119stotliwo\u015bci brzmi zabawnie i sama w sobie m\u00f3wi o wiek<\/i> tego standardu, ale notabene, jeszcze dzia\u0142aj\u0105 majaki NDB<\/a><\/noindex>, dzia\u0142aj\u0105ce w zakresie fal \u015brednich 400-900 kHz. <\/p>\n

Umieszczenie anteny kierunkowej w samolocie jest konstrukcyjnie niewygodne, dlatego pojawi\u0142 si\u0119 problem, jak zakodowa\u0107 w samym sygnale informacje o kierunku na majak. Zasada dzia\u0142ania \u201epo \u0142opatologii\u201d mo\u017ce by\u0107 wyja\u015bniona w nast\u0119puj\u0105cy spos\u00f3b. Wyobra\u017amy sobie zwyk\u0142y majak, kt\u00f3ry wysy\u0142a w\u0105ski snop zielonego \u015bwiat\u0142a, kt\u00f3rego \u017car\u00f3wka obraca si\u0119 raz na minut\u0119. Oczywi\u015bcie raz na minut\u0119 zobaczymy b\u0142ysk \u015bwiat\u0142a, ale taki jeden b\u0142ysk niesie niewiele informacji. Dodajemy do majaka drug\u0105 niedyrekcyjn\u0105<\/i> czerwon\u0105 lamp\u0119, b\u0142yskaj\u0105c\u0105 w momencie, gdy promie\u0144 latarni \u201eprzechodzi\u201d w kierunku p\u00f3\u0142nocnym. Poniewa\u017c znany jest okres b\u0142ysk\u00f3w oraz wsp\u00f3\u0142rz\u0119dne latarni, obliczaj\u0105c op\u00f3\u017anienie mi\u0119dzy czerwonym a zielonym b\u0142yskiem, mo\u017cna uzyska\u0107 azymut na p\u00f3\u0142noc. To proste. Pozostaje zrobi\u0107 to samo, ale z pomoc\u0105 radia. Rozwi\u0105zano to dzi\u0119ki zmianie faz. Do transmisji stosuje si\u0119 dwa sygna\u0142y: faza pierwszego jest sta\u0142a (referencyjna), a faza drugiego (zmienna) zmienia si\u0119 w skomplikowany spos\u00f3b w zale\u017cno\u015bci od kierunku promieniowania \u2014 ka\u017cdy k\u0105t odpowiada swojemu przesuni\u0119ciu fazy. W ten spos\u00f3b ka\u017cdy odbiornik b\u0119dzie otrzymywa\u0142 sygna\u0142 ze \u201eswoim\u201d przesuni\u0119ciem fazy, proporcjonalnym do azymutu na latarni\u0119. Technologia \u201emodulacji przestrzennej\u201d realizowana jest za pomoc\u0105 specjalnej anteny (Alford Loop, zob. KDPW) oraz specjalnej, do\u015b\u0107 skomplikowanej modulacji. To w\u0142a\u015bnie stanowi temat tego artyku\u0142u.<\/p>\n

Przypu\u015b\u0107my, \u017ce mamy zwyk\u0142\u0105 latarni\u0119 legacy, pracuj\u0105c\u0105 od lat 50., przesy\u0142aj\u0105c\u0105 sygna\u0142y w zwyk\u0142ej modulacji AM alfabetem Morse'a. Prawdopodobnie kiedy\u015b, nawigator rzeczywi\u015bcie s\u0142ucha\u0142 tych sygna\u0142\u00f3w w s\u0142uchawkach i zaznacza\u0142 kierunki linijk\u0105 i cyrklem na mapie. Chcemy doda\u0107 nowe funkcje do sygna\u0142u, ale tak, aby \u201enie zniszczy\u0107\u201d kompatybilno\u015bci ze starymi. Temat znany, nic nowego\u2026 Zrealizowano to w nast\u0119puj\u0105cy spos\u00f3b \u2014 do sygna\u0142u AM dodano ton o niskiej cz\u0119stotliwo\u015bci 30 Hz, pe\u0142ni\u0105cy funkcj\u0119 sygna\u0142u referencyjnego, i komponent\u0119 o wysokiej cz\u0119stotliwo\u015bci, zakodowan\u0105 w modulacji cz\u0119stotliwo\u015bci na cz\u0119stotliwo\u015bci 9.96 kHz, przesy\u0142aj\u0105c\u0105 sygna\u0142 zmiennej fazy. Oddzielaj\u0105c dwa sygna\u0142y i por\u00f3wnuj\u0105c fazy, otrzymujemy poszukiwany k\u0105t od 0 do 360 stopni, kt\u00f3ry stanowi potrzebny azymut. Przede wszystkim, nie przeszkadza to w s\u0142uchaniu latarni \u201ew zwyk\u0142y spos\u00f3b\u201d i pozostaje zgodne ze starymi odbiornikami AM. <\/p>\n

Przejd\u017amy od teorii do praktyki. Uruchomimy odbiornik SDR, wybierzemy modulacj\u0119 AM i szeroko\u015b\u0107 pasma 12 kHz. Cz\u0119stotliwo\u015bci latarni VOR mo\u017cna \u0142atwo znale\u017a\u0107 w internecie. Na widmowym obrazie sygna\u0142 wygl\u0105da w nast\u0119puj\u0105cy spos\u00f3b:<\/p>\n

\"Okre\u015blamy
\n
\nW tym przypadku sygna\u0142 latarni jest przesy\u0142any na cz\u0119stotliwo\u015bci 113.950 MHz. W centrum widoczna jest \u0142atwo rozpoznawalna linia modulacji amplitudy oraz sygna\u0142y alfabetem Morse'a (.- \u2014 \u2026 co oznacza AMS, Amsterdam, lotnisko Schiphol). Wok\u00f3\u0142, w odleg\u0142o\u015bci 9.6 kHz od no\u015bnej, wida\u0107 dwa szczyty, przesy\u0142aj\u0105ce drugi sygna\u0142. <\/p>\n

Zapiszemy sygna\u0142 w formacie WAV (nie MP3 \u2014 kompresja stratna zniszczy ca\u0142\u0105 struktur\u0119 sygna\u0142u) i otworzymy go w GNU Radio.<\/p>\n

Dekodowanie<\/h2>\n

\nKrok 1<\/b>. Otworzymy plik z zapisanym sygna\u0142em i zastosujemy filtr dolnoprzepustowy, aby uzyska\u0107 pierwszy sygna\u0142 odniesienia. Wykres GNU Radio pokazany jest na rysunku.<\/p>\n

\"Okre\u015blamy
\n
\nWynik: sygna\u0142 o niskiej cz\u0119stotliwo\u015bci z cz\u0119stotliwo\u015bci\u0105 30 Hz.<\/p>\n

\"Okre\u015blamy
\n
\nKrok 2<\/b>: dekodujemy sygna\u0142 o zmiennej fazie. Jak wspomniano wcze\u015bniej, znajduje si\u0119 on na cz\u0119stotliwo\u015bci 9,96 kHz, musimy przenie\u015b\u0107 go na cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 zerow\u0105 i poda\u0107 na demodulator FM.<\/p>\n

Wykres GNU Radio:<\/p>\n

\"Okre\u015blamy
\n
\nWszystko, zadanie zosta\u0142o rozwi\u0105zane. Widzimy dwa sygna\u0142y, a r\u00f3\u017cnica faz wskazuje k\u0105t od odbiornika do latarni VOR:<\/p>\n

\"Okre\u015blamy
\n
\nSygna\u0142 jest wystarczaj\u0105co szumiony, a dla ostatecznego obliczenia r\u00f3\u017cnicy faz mo\u017ce by\u0107 potrzebna dodatkowa filtracja, ale mam nadziej\u0119, \u017ce zasada jest jasna. Dla tych, kt\u00f3rzy zapomnieli, jak okre\u015bla si\u0119 r\u00f3\u017cnic\u0119 faz, obrazek z aviation.stackexchange.com<\/a><\/noindex>:<\/p>\n

\"Okre\u015blamy
\n
\nNa szcz\u0119\u015bcie wszystko to nie musi by\u0107 robione r\u0119cznie: istnieje ju\u017c gotowy projekt<\/a><\/noindex> w Pythonie, dekoduj\u0105cy sygna\u0142y VOR z plik\u00f3w WAV. W\u0142a\u015bciwie, jego studyjno\u015b\u0107 zainspirowa\u0142a mnie do zg\u0142\u0119bienia tego tematu.<\/p>\n

Zainteresowani mog\u0105 uruchomi\u0107 program w konsoli i uzyska\u0107 gotowy k\u0105t w stopniach z ju\u017c zapisanego pliku:<\/p>\n

\"Okre\u015blamy
\n
\nFani lotnictwa mog\u0105 nawet stworzy\u0107 sobie przeno\u015bny odbiornik z RTL-SDR i Raspberry Pi. Nawiasem m\u00f3wi\u0105c, na \u201eprawdziwym\u201d samolocie ten wska\u017anik wygl\u0105da mniej wi\u0119cej tak:<\/p>\n

\"Okre\u015blamy
\nObrazek © www.aopa.org<\/a><\/noindex><\/p>\n

Podsumowanie<\/h2>\n

\nPodobne sygna\u0142y \u201ez przesz\u0142ego wieku\u201d s\u0105 zdecydowanie interesuj\u0105ce do analizy. Po pierwsze, s\u0105 wystarczaj\u0105co proste, nowoczesny DRM czy tym bardziej GSM nie da si\u0119 ju\u017c tak \u201ena palcach\u201d dekodowa\u0107. S\u0105 otwarte do odbioru, nie maj\u0105 kluczy ani kryptografii. Po drugie, by\u0107 mo\u017ce w przysz\u0142o\u015bci odejd\u0105 w niepami\u0119\u0107 i zostan\u0105 zast\u0105pione nawigacj\u0105 satelitarn\u0105 i bardziej nowoczesnymi systemami cyfrowymi. Po trzecie, badanie takich standard\u00f3w pozwala pozna\u0107 interesuj\u0105ce techniczne i historyczne szczeg\u00f3\u0142y tego, jak problemy by\u0142y rozwi\u0105zywane na innej schematyce i elementach z przesz\u0142ego wieku. Dlatego w\u0142a\u015bciciele odbiornik\u00f3w powinni akceptowa\u0107 takie sygna\u0142y, p\u00f3ki jeszcze dzia\u0142aj\u0105.<\/p>\n

Jak zwykle, \u017cycz\u0119 udanych eksperyment\u00f3w.
\n
\u0179r\u00f3d\u0142o: habr.com<\/a> <\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

\u041f\u0440\u0438\u0432\u0435\u0442, \u0425\u0430\u0431\u0440! \u0412 \u043d\u0430\u0441\u0442\u043e\u044f\u0449\u0435\u0435 \u0432\u0440\u0435\u043c\u044f \u0441\u0443\u0449\u0435\u0441\u0442\u0432\u0443\u0435\u0442 \u043d\u0435 \u0442\u0430\u043a \u0443\u0436 \u043c\u043d\u043e\u0433\u043e \u0441\u0442\u0430\u043d\u0434\u0430\u0440\u0442\u043e\u0432 \u0441\u0432\u044f\u0437\u0438, \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u0435 \u0441 \u043e\u0434\u043d\u043e\u0439 \u0441\u0442\u043e\u0440\u043e\u043d\u044b, \u043b\u044e\u0431\u043e\u043f\u044b\u0442\u043d\u044b \u0438 \u0438\u043d\u0442\u0435\u0440\u0435\u0441\u043d\u044b, \u0441 \u0434\u0440\u0443\u0433\u043e\u0439 \u0441\u0442\u043e\u0440\u043e\u043d\u044b, \u0438\u0445 \u043e\u043f\u0438\u0441\u0430\u043d\u0438\u0435 \u043d\u0435 \u0437\u0430\u043d\u0438\u043c\u0430\u0435\u0442 500 \u0441\u0442\u0440\u0430\u043d\u0438\u0446 \u0432 \u0444\u043e\u0440\u043c\u0430\u0442\u0435 PDF. \u041e\u0434\u043d\u0438\u043c \u0438\u0437 \u0442\u0430\u043a\u0438\u0445, \u043d\u0435\u0441\u043b\u043e\u0436\u043d\u044b\u0445 \u0434\u043b\u044f \u0434\u0435\u043a\u043e\u0434\u0438\u0440\u043e\u0432\u0430\u043d\u0438\u044f, \u044f\u0432\u043b\u044f\u0435\u0442\u0441\u044f \u0441\u0438\u0433\u043d\u0430\u043b VHF Omni-directional Radio Beacon (VOR), \u0438\u0441\u043f\u043e\u043b\u044c\u0437\u0443\u0435\u043c\u044b\u0439 \u0432 \u0430\u044d\u0440\u043e\u043d\u0430\u0432\u0438\u0433\u0430\u0446\u0438\u0438. VOR Beacon (\u0441) wikimedia.org \u0414\u043b\u044f \u043d\u0430\u0447\u0430\u043b\u0430 \u0432\u043e\u043f\u0440\u043e\u0441 \u0447\u0438\u0442\u0430\u0442\u0435\u043b\u044f\u043c […]<\/p>\n","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"author":1,"featured_media":96637,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[688],"tags":[],"class_list":["post-96636","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-administrirovanie"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\n","aioseo_head_json":{"title":"\ud83e\udd47Okre\u015blamy kierunek na lotnisko za pomoc\u0105 RTL-SDR i GNU Radio | ProHoster","description":"Cze\u015b\u0107, Habr! Obecnie nie ma zbyt wielu standard\u00f3w komunikacji, kt\u00f3re z jednej strony s\u0105 ciekawe i interesuj\u0105ce, z drugiej strony ich opis nie zajmuje 500 stron w formacie PDF.","canonical_url":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/blog\/administrirovanie\/opredelyaem-napravlenie-na-aeroport-s-pomoshhyu-rtl-sdr-i-gnu-radio","robots":"max-image-preview:large","keywords":"","webmasterTools":{"miscellaneous":""},"schema":null,"og:locale":"pl_PL","og:site_name":"ProHoster | \u041a\u0443\u043f\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430\u0434\u0435\u0436\u043d\u044b\u0439 \u0445\u043e\u0441\u0442\u0438\u043d\u0433 \u0434\u043b\u044f \u0441\u0430\u0439\u0442\u043e\u0432 \u0441 \u0437\u0430\u0449\u0438\u0442\u043e\u0439 \u043e\u0442 DDoS, VPS VDS \u0441\u0435\u0440\u0432\u0435\u0440\u044b","og:type":"article","og:title":"\ud83e\udd47\u041e\u043f\u0440\u0435\u0434\u0435\u043b\u044f\u0435\u043c \u043d\u0430\u043f\u0440\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043d\u0430 \u0430\u044d\u0440\u043e\u043f\u043e\u0440\u0442 \u0441 \u043f\u043e\u043c\u043e\u0449\u044c\u044e RTL-SDR \u0438 GNU Radio | ProHoster","og:description":"\u041f\u0440\u0438\u0432\u0435\u0442, \u0425\u0430\u0431\u0440! \u0412 \u043d\u0430\u0441\u0442\u043e\u044f\u0449\u0435\u0435 \u0432\u0440\u0435\u043c\u044f \u0441\u0443\u0449\u0435\u0441\u0442\u0432\u0443\u0435\u0442 \u043d\u0435 \u0442\u0430\u043a \u0443\u0436 \u043c\u043d\u043e\u0433\u043e \u0441\u0442\u0430\u043d\u0434\u0430\u0440\u0442\u043e\u0432 \u0441\u0432\u044f\u0437\u0438, \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u0435 \u0441 \u043e\u0434\u043d\u043e\u0439 \u0441\u0442\u043e\u0440\u043e\u043d\u044b, \u043b\u044e\u0431\u043e\u043f\u044b\u0442\u043d\u044b \u0438 \u0438\u043d\u0442\u0435\u0440\u0435\u0441\u043d\u044b, \u0441 \u0434\u0440\u0443\u0433\u043e\u0439 \u0441\u0442\u043e\u0440\u043e\u043d\u044b, \u0438\u0445 \u043e\u043f\u0438\u0441\u0430\u043d\u0438\u0435 \u043d\u0435 \u0437\u0430\u043d\u0438\u043c\u0430\u0435\u0442 500 \u0441\u0442\u0440\u0430\u043d\u0438\u0446 \u0432 \u0444\u043e\u0440\u043c\u0430\u0442\u0435 PDF.","og:url":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/blog\/administrirovanie\/opredelyaem-napravlenie-na-aeroport-s-pomoshhyu-rtl-sdr-i-gnu-radio","og:image":"https:\/\/prohoster.info\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/logo-350.jpg","og:image:secure_url":"https:\/\/prohoster.info\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/logo-350.jpg","og:image:width":350,"og:image:height":350,"article:published_time":"2020-10-13T05:42:45+00:00","article:modified_time":"2020-10-13T05:42:45+00:00","article:publisher":"https:\/\/www.facebook.com\/prohoster","article:author":"https:\/\/www.facebook.com\/prohoster"},"aioseo_meta_data":{"post_id":"96636","title":null,"description":null,"keywords":null,"keyphrases":null,"primary_term":null,"canonical_url":null,"og_title":null,"og_description":null,"og_object_type":"default","og_image_type":"default","og_image_url":null,"og_image_width":null,"og_image_height":null,"og_image_custom_url":null,"og_image_custom_fields":null,"og_video":null,"og_custom_url":null,"og_article_section":null,"og_article_tags":null,"twitter_use_og":false,"twitter_card":"default","twitter_image_type":"default","twitter_image_url":null,"twitter_image_custom_url":null,"twitter_image_custom_fields":null,"twitter_title":null,"twitter_description":null,"schema":{"blockGraphs":[],"customGraphs":[],"default":{"data":{"Article":[],"Course":[],"Dataset":[],"FAQPage":[],"Movie":[],"Person":[],"Product":[],"ProductReview":[],"Car":[],"Recipe":[],"Service":[],"SoftwareApplication":[],"WebPage":[]},"graphName":"","isEnabled":true},"graphs":[]},"schema_type":null,"schema_type_options":null,"pillar_content":false,"robots_default":true,"robots_noindex":false,"robots_noarchive":false,"robots_nosnippet":false,"robots_nofollow":false,"robots_noimageindex":false,"robots_noodp":false,"robots_notranslate":false,"robots_max_snippet":null,"robots_max_videopreview":null,"robots_max_imagepreview":"large","priority":null,"frequency":null,"local_seo":null,"seo_analyzer_scan_date":null,"breadcrumb_settings":null,"limit_modified_date":false,"reviewed_by":null,"ai":null,"created":"2021-02-28 10:39:28","updated":"2022-10-01 01:10:18","focus_keyword":null,"additional_keywords":null,"truseo_locale":null},"gt_translate_keys":[{"key":"link","format":"url"}],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/96636","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=96636"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/96636\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media\/96637"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=96636"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=96636"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=96636"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}