Hey Xabr!
Hozirgi vaqtda, bir tomondan, qiziquvchan va qiziqarli bo'lgan ko'plab aloqa standartlari mavjud emas, boshqa tomondan, ularning tavsifi PDF formatida 500 sahifani olmaydi. Kodni ochish oson bo'lgan bunday signallardan biri bu aeronavigatsiyada ishlatiladigan VHF Omni-diectional Radio Beacon (VOR) signalidir.
VOR Beacon (c) wikimedia.org
Birinchidan, o'quvchilar uchun savol: yo'nalishni ko'p yo'nalishli qabul qiluvchi antenna yordamida aniqlash uchun signalni qanday yaratish kerak? Javob kesma ostida.
umumiy ma'lumot
tizim (VOR) o'tgan asrning 50-yillaridan beri aeronavigatsiya uchun ishlatilgan va 100-200 MGts VHF chastota diapazonida ishlaydigan nisbatan qisqa masofali radiomayoqlardan (108-117 km) iborat. Endi, gigagerts davrida, bunday chastotalarga nisbatan juda yuqori chastota nomi kulgili ko'rinadi va o'z-o'zidan gapiradi. yoshi bu standart, lekin aytmoqchi, mayoqlar hali ham ishlaydi , 400-900 kHz o'rta to'lqin oralig'ida ishlaydi.
Samolyotga yo'naltirilgan antennani joylashtirish tizimli ravishda noqulay, shuning uchun signalning o'zida mayoqqa yo'nalish haqidagi ma'lumotni qanday kodlash muammosi paydo bo'ldi. "Barmoqlarda" ishlash printsipini quyidagicha tushuntirish mumkin. Tasavvur qilaylik, bizda tor yashil yorug'lik nurini yuboradigan oddiy mayoq bor, uning chirog'i daqiqada 1 marta aylanadi. Shubhasiz, biz bir daqiqada bir marta yorug'lik chaqnashini ko'ramiz, ammo bunday chaqnash juda ko'p ma'lumotni o'z ichiga olmaydi. Keling, mayoqqa ikkinchisini qo'shamiz yo'nalishsiz mayoq nuri shimolga yo'nalishni "o'tayotganda" miltillovchi qizil chiroq. Chunki miltillash davri va mayoqning koordinatalari ma'lum; qizil va yashil miltillashlar orasidagi kechikishni hisoblab, shimoldagi azimutni bilib olishingiz mumkin. Hammasi oddiy. Xuddi shu narsani qilish qoladi, lekin radiodan foydalanish. Bu fazalarni o'zgartirish orqali hal qilindi. O'tkazish uchun ikkita signal ishlatiladi: birinchisining fazasi doimiy (mos yozuvlar), ikkinchisining (o'zgaruvchan) fazasi radiatsiya yo'nalishiga qarab murakkab tarzda o'zgaradi - har bir burchakning o'z faza siljishi mavjud. Shunday qilib, har bir qabul qiluvchi mayoq uchun azimutga mutanosib ravishda o'zining "o'z" fazasi siljishi bilan signal oladi. "Fazal modulyatsiya" texnologiyasi maxsus antenna (Alford Loop, KDPV ga qarang) va maxsus, ancha murakkab modulyatsiya yordamida amalga oshiriladi. Bu aslida ushbu maqolaning mavzusi.
Tasavvur qilaylik, bizda 50-yillardan beri ishlaydigan va Morze kodida oddiy AM modulyatsiyasida signallarni uzatuvchi oddiy mayoq bor. Ehtimol, bir vaqtlar navigator haqiqatan ham naushniklarda bu signallarni tinglagan va xaritada o'lchagich va kompas bilan yo'nalishlarni belgilagan. Biz signalga yangi funktsiyalarni qo'shmoqchimiz, lekin eskilari bilan moslikni "buzmaslik" uchun. Mavzu tanish, yangilik yo‘q... Bu quyidagicha amalga oshirildi – AM signaliga mos yozuvlar-fazali signal funksiyasini bajaruvchi past chastotali 30 Gts ohang va chastota bilan kodlangan yuqori chastotali komponent qo‘shildi. 9.96 KHz chastotada modulyatsiya, o'zgaruvchan fazali signalni uzatish. Ikkita signalni tanlash va fazalarni solishtirish orqali biz kerakli azimut bo'lgan 0 dan 360 gradusgacha kerakli burchakka erishamiz. Shu bilan birga, bularning barchasi mayoqni "odatdagidek" tinglashga xalaqit bermaydi va eski AM qabul qiluvchilar bilan mos keladi.
Keling, nazariyadan amaliyotga o'tamiz. Keling, SDR qabul qilgichni ishga tushiramiz, AM modulyatsiyasini va 12 KHz tarmoqli kengligini tanlang. VOR mayoq chastotalarini Internetda osongina topish mumkin. Spektrda signal quyidagicha ko'rinadi:
Bunday holda, mayoq signali 113.950 MGts chastotada uzatiladi. Markazda osongina taniladigan amplitudali modulyatsiya chizig'ini va Morze kod signallarini ko'rishingiz mumkin (.- - ... bu AMS, Amsterdam, Schiphol aeroportini anglatadi). Taxminan tashuvchidan 9.6 KHz masofada ikkinchi signalni uzatuvchi ikkita tepalik ko'rinadi.
Signalni WAV-da yozamiz (MP3 emas - yo'qolgan siqilish signalning butun tuzilishini "o'ldiradi") va uni GNU Radio-da ochamiz.
Dekodlash
1 bosqichma. Keling, qayd qilingan signal bilan faylni ochamiz va birinchi mos yozuvlar signalini olish uchun unga past chastotali filtrni qo'llaymiz. GNU Radio grafigi rasmda ko'rsatilgan.
Natija: 30 Gts chastotada past chastotali signal.
2 bosqichma: o'zgaruvchan fazali signalni dekodlash. Yuqorida aytib o'tilganidek, u 9.96 KHz chastotada joylashgan, biz uni nol chastotaga o'tkazishimiz va FM demodulyatoriga berishimiz kerak.
GNU radio grafigi:
Mana, muammo hal qilindi. Biz ikkita signalni ko'ramiz, ularning fazalari farqi qabul qilgichdan VOR mayoqchasigacha bo'lgan burchakni ko'rsatadi:
Signal juda shovqinli va fazalar farqini nihoyat hisoblash uchun qo'shimcha filtrlash talab qilinishi mumkin, ammo umid qilamanki, printsip aniq. Fazalar farqi qanday aniqlanganligini unutganlar uchun rasm :
Yaxshiyamki, bularning barchasini qo'lda qilishingiz shart emas: allaqachon mavjud Python da WAV fayllaridan VOR signallarini dekodlash. Darhaqiqat, uning tadqiqoti meni ushbu mavzuni o'rganishga ilhomlantirdi.
Qiziqqanlar dasturni konsolda ishga tushirishlari va allaqachon yozib olingan fayldan tayyor burchakni darajalarda olishlari mumkin:
Aviatsiya muxlislari hatto RTL-SDR va Raspberry Pi-dan foydalangan holda o'zlarining ko'chma qabul qilgichlarini yasashlari mumkin. Aytgancha, "haqiqiy" samolyotda bu ko'rsatkich quyidagicha ko'rinadi:
Rasm ©
xulosa
"O'tgan asrdan" bunday signallar, albatta, tahlil qilish uchun qiziqarli. Birinchidan, ular juda oddiy, zamonaviy DRM yoki, ayniqsa, GSM, endi "barmoqlaringiz bilan" dekodlash mumkin emas. Ular qabul qilish uchun ochiq va kalitlari yoki kriptografiyasi yo'q. Ikkinchidan, ehtimol, kelajakda ular tarixga aylanadi va ularning o'rnini sun'iy yo'ldosh navigatsiyasi va zamonaviyroq raqamli tizimlar egallaydi. Uchinchidan, bunday standartlarni o'rganish sizga o'tgan asrning boshqa sxemalari va elementlar bazasi yordamida muammolar qanday hal qilinganligi haqida qiziqarli texnik va tarixiy tafsilotlarni o'rganish imkonini beradi. Shunday qilib, qabul qiluvchi egalariga ular hali ham ishlayotgan paytda bunday signallarni qabul qilishni maslahat berish mumkin.
Odatdagidek, barchani baxtli tajribalar.
Manba: www.habr.com