RTL-SDR اور GNU ریڈیو کا استعمال کرتے ہوئے ہوائی اڈے کی سمت کا تعین کرنا

ارے حبر!

فی الحال، مواصلات کے بہت سے معیارات نہیں ہیں، جو ایک طرف متجسس اور دلچسپ ہیں، دوسری طرف، ان کی تفصیل پی ڈی ایف فارمیٹ میں 500 صفحات پر مشتمل نہیں ہے۔ ایسا ہی ایک سگنل جسے ڈی کوڈ کرنا آسان ہے وہ ہے VHF اومنی ڈائریکشنل ریڈیو بیکن (VOR) سگنل جو ایئر نیویگیشن میں استعمال ہوتا ہے۔

VOR بیکن (c) wikimedia.org

سب سے پہلے، قارئین کے لیے ایک سوال: سگنل کیسے پیدا کیا جائے تاکہ سمت کا تعین ہمہ جہتی وصول کرنے والے اینٹینا کے ذریعے کیا جا سکے۔ جواب کٹ کے نیچے ہے۔

عمومی معلومات

نظام بہت زیادہ فریکوئنسی اومنی ڈائریکشنل رینج (VOR) پچھلی صدی کے 50 کی دہائی سے فضائی نیویگیشن کے لیے استعمال کیا جا رہا ہے، اور نسبتاً کم فاصلے والے ریڈیو بیکنز (100-200 کلومیٹر) پر مشتمل ہے، جو VHF فریکوئنسی رینج 108-117 MHz میں کام کرتا ہے۔ اب، گیگاہرٹز کے دور میں، اس طرح کی تعدد کے سلسلے میں بہت زیادہ فریکوئنسی کا نام مضحکہ خیز لگتا ہے اور خود ہی اس کی بات کرتا ہے۔ عمر یہ معیار، لیکن ویسے، بیکنز اب بھی کام کرتے ہیں۔ NDB, درمیانی لہر کی حد 400-900 kHz میں کام کرنا۔

ہوائی جہاز پر دشاتمک اینٹینا لگانا ساختی طور پر تکلیف دہ ہے، اس لیے یہ مسئلہ پیدا ہوا کہ سگنل میں ہی بیکن کی سمت کے بارے میں معلومات کو کیسے انکوڈ کیا جائے۔ "انگلیوں پر" آپریشن کے اصول کی وضاحت اس طرح کی جا سکتی ہے۔ آئیے تصور کریں کہ ہمارے پاس ایک عام بیکن ہے جو سبز روشنی کی ایک تنگ شہتیر بھیجتا ہے، جس کا چراغ ایک منٹ میں 1 بار گھومتا ہے۔ ظاہر ہے، ایک منٹ میں ایک بار ہم روشنی کا ایک چمک دیکھیں گے، لیکن اس طرح کی ایک فلیش زیادہ معلومات نہیں لے جاتی۔ آئیے بیکن میں دوسرا اضافہ کرتے ہیں۔ غیر دشاتمک ایک سرخ چراغ جو اس وقت چمکتا ہے جب لائٹ ہاؤس کی شعاع شمال کی سمت سے "گزرتی ہے"۔ کیونکہ چمکوں کا دورانیہ اور بیکن کے نقاط معلوم ہوتے ہیں؛ سرخ اور سبز چمکوں کے درمیان تاخیر کا حساب لگا کر، آپ شمال کی طرف ایزیموت کا پتہ لگا سکتے ہیں۔ یہ آسان ہے. یہ ایک ہی کام کرنے کے لئے رہتا ہے، لیکن ریڈیو کا استعمال کرتے ہوئے. یہ مراحل کو تبدیل کرکے حل کیا گیا۔ ٹرانسمیشن کے لیے دو سگنل استعمال کیے جاتے ہیں: پہلے کا مرحلہ مستقل (حوالہ) ہے، دوسرے کا مرحلہ (متغیر) تابکاری کی سمت کے لحاظ سے پیچیدہ انداز میں تبدیل ہوتا ہے - ہر زاویہ کا اپنا فیز شفٹ ہوتا ہے۔ اس طرح، ہر وصول کنندہ کو اس کی "اپنی" فیز شفٹ کے ساتھ ایک سگنل ملے گا، جو بیکن کے ایزیمتھ کے متناسب ہے۔ "مقامی ماڈیولیشن" ٹیکنالوجی ایک خاص اینٹینا (الفورڈ لوپ، کے ڈی پی وی دیکھیں) اور ایک خاص، بلکہ مشکل ماڈیولیشن کا استعمال کرتے ہوئے کی جاتی ہے۔ جو دراصل اس مضمون کا موضوع ہے۔

آئیے تصور کریں کہ ہمارے پاس ایک عام میراثی بیکن ہے، جو 50 کی دہائی سے کام کر رہا ہے، اور مورس کوڈ میں عام AM ماڈیولیشن میں سگنل منتقل کر رہا ہے۔ شاید، ایک زمانے میں، نیویگیٹر دراصل ہیڈ فون میں ان سگنلز کو سنتا تھا اور نقشے پر ایک حکمران اور کمپاس سے سمتوں کو نشان زد کرتا تھا۔ ہم سگنل میں نئے فنکشنز شامل کرنا چاہتے ہیں، لیکن اس طرح کہ پرانے کے ساتھ مطابقت کو "توڑ" نہ دیں۔ موضوع واقف ہے، کوئی نئی بات نہیں... یہ اس طرح کیا گیا تھا - AM سگنل میں ایک کم فریکوئنسی 30 ہرٹز ٹون شامل کیا گیا تھا، جو ایک ریفرنس فیز سگنل کا کام انجام دیتا تھا، اور ایک ہائی فریکوئنسی جزو، فریکوئنسی کے ذریعے انکوڈ کیا گیا تھا۔ 9.96 KHz کی فریکوئنسی پر ماڈیولیشن، ایک متغیر فیز سگنل کی ترسیل۔ دو سگنلز کو منتخب کرکے اور مراحل کا موازنہ کرکے، ہم 0 سے 360 ڈگری تک مطلوبہ زاویہ حاصل کرتے ہیں، جو کہ مطلوبہ ایزیمتھ ہے۔ ایک ہی وقت میں، یہ سب "معمول کے طریقے سے" بیکن کو سننے میں مداخلت نہیں کرے گا اور پرانے AM ریسیورز کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔

آئیے تھیوری سے پریکٹس کی طرف چلتے ہیں۔ آئیے SDR ریسیور لانچ کریں، AM ماڈیولیشن اور 12 KHz بینڈوتھ کو منتخب کریں۔ VOR بیکن فریکوئنسی آسانی سے آن لائن مل سکتی ہے۔ سپیکٹرم پر، سگنل اس طرح لگتا ہے:

اس صورت میں، بیکن سگنل 113.950 میگاہرٹز کی فریکوئنسی پر منتقل ہوتا ہے۔ مرکز میں آپ آسانی سے پہچانے جانے والے طول و عرض ماڈیولیشن لائن اور مورس کوڈ سگنلز (.- - ... جس کا مطلب ہے AMS، Amsterdam، Schiphol Airport) دیکھ سکتے ہیں۔ کیریئر سے 9.6 KHz کے فاصلے پر، دو چوٹیاں نظر آتی ہیں، جو دوسرے سگنل کو منتقل کرتی ہیں۔

آئیے WAV میں سگنل ریکارڈ کریں (MP3 نہیں - نقصان دہ کمپریشن سگنل کے پورے ڈھانچے کو "مارے گا") اور اسے GNU ریڈیو میں کھولیں۔

ضابطہ کشائی

1 مرحلہ. آئیے ریکارڈ شدہ سگنل کے ساتھ فائل کو کھولیں اور پہلا حوالہ سگنل حاصل کرنے کے لیے اس پر کم پاس فلٹر لگائیں۔ GNU ریڈیو گراف تصویر میں دکھایا گیا ہے۔

نتیجہ: 30 ہرٹج پر کم فریکوئنسی سگنل۔

2 مرحلہ: متغیر فیز سگنل کو ڈی کوڈ کریں۔ جیسا کہ اوپر بتایا گیا ہے، یہ 9.96 KHz کی فریکوئنسی پر واقع ہے، ہمیں اسے صفر فریکوئنسی پر منتقل کرنے اور اسے FM demodulator میں کھلانے کی ضرورت ہے۔

GNU ریڈیو گراف:

بس، مسئلہ حل ہو گیا۔ ہمیں دو سگنل نظر آتے ہیں، جن کا مرحلہ فرق وصول کنندہ سے VOR بیکن تک کے زاویہ کی نشاندہی کرتا ہے:

سگنل کافی شور والا ہے، اور آخر میں مرحلے کے فرق کا حساب لگانے کے لیے اضافی فلٹرنگ کی ضرورت پڑ سکتی ہے، لیکن مجھے امید ہے کہ اصول واضح ہے۔ ان لوگوں کے لیے جو بھول گئے ہیں کہ مرحلے کے فرق کا تعین کیسے کیا جاتا ہے، اس سے ایک تصویر aviation.stackexchange.com:

خوش قسمتی سے، آپ کو یہ سب کچھ دستی طور پر کرنے کی ضرورت نہیں ہے: پہلے ہی موجود ہے۔ مکمل منصوبہ Python میں، WAV فائلوں سے VOR سگنل کو ڈی کوڈ کرنا۔ دراصل، اس کے مطالعہ نے مجھے اس موضوع کا مطالعہ کرنے کی ترغیب دی۔

دلچسپی رکھنے والے پروگرام کو کنسول میں چلا سکتے ہیں اور پہلے سے ریکارڈ شدہ فائل سے ڈگری میں تیار زاویہ حاصل کر سکتے ہیں۔

ایوی ایشن کے شائقین RTL-SDR اور Raspberry Pi کا استعمال کرتے ہوئے اپنا پورٹیبل ریسیور بھی بنا سکتے ہیں۔ ویسے، ایک "حقیقی" ہوائی جہاز پر یہ اشارے کچھ اس طرح نظر آتے ہیں:

تصویر © www.aopa.org

حاصل يہ ہوا

اس طرح کے اشارے "پچھلی صدی سے" تجزیہ کے لیے یقیناً دلچسپ ہیں۔ سب سے پہلے، وہ کافی آسان، جدید DRM یا خاص طور پر GSM ہیں، اب "اپنی انگلیوں پر" ڈی کوڈ کرنا ممکن نہیں ہے۔ وہ قبولیت کے لیے کھلے ہیں اور ان کے پاس کوئی کلید یا خفیہ نگاری نہیں ہے۔ دوم، شاید مستقبل میں وہ تاریخ بن جائیں گے اور ان کی جگہ سیٹلائٹ نیویگیشن اور مزید جدید ڈیجیٹل سسٹمز لے لیں گے۔ تیسرا، اس طرح کے معیارات کا مطالعہ آپ کو دلچسپ تکنیکی اور تاریخی تفصیلات جاننے کی اجازت دیتا ہے کہ پچھلی صدی کے دوسرے سرکٹری اور عنصر کی بنیاد کا استعمال کرتے ہوئے مسائل کو کیسے حل کیا گیا۔ لہذا وصول کنندہ کے مالکان کو مشورہ دیا جا سکتا ہے کہ وہ کام کرتے ہوئے بھی ایسے سگنل وصول کریں۔

ہمیشہ کی طرح، خوش تجربات سب.

ماخذ: www.habr.com