Ṣiṣe ipinnu itọsọna si papa ọkọ ofurufu nipa lilo RTL-SDR ati GNU Redio

Hey Habr!

Lọwọlọwọ, ko si ọpọlọpọ awọn iṣedede ibaraẹnisọrọ ti, ni apa kan, jẹ iyanilenu ati iwunilori, ni apa keji, apejuwe wọn ko gba awọn oju-iwe 500 ni ọna kika PDF. Ọkan iru ifihan agbara ti o rọrun lati pinnu ni ifihan VHF Omni-directional Redio Beacon (VOR) ti a lo ninu lilọ kiri afẹfẹ.

Ṣiṣe ipinnu itọsọna si papa ọkọ ofurufu nipa lilo RTL-SDR ati GNU Redio
VOR Beacon (c) wikimedia.org

Ni akọkọ, ibeere kan fun awọn oluka: bawo ni a ṣe le ṣe ifihan agbara kan ki itọsọna naa le pinnu nipa lilo eriali gbigba gbogbo-omnidirectional? Idahun si wa labẹ gige.

Gbogbogbo alaye

Eto Gidigidi ga igbohunsafẹfẹ Omni-itọnisọna Ibiti (VOR) ti lo fun lilọ kiri afẹfẹ lati awọn ọdun 50 ti ọrundun to kọja, ati pe o ni awọn beakoni redio kukuru kukuru (100-200 km), ti n ṣiṣẹ ni iwọn igbohunsafẹfẹ VHF 108-117 MHz. Ni bayi, ni akoko gigahertz, orukọ igbohunsafẹfẹ giga pupọ ni ibatan si iru awọn igbohunsafẹfẹ dun dun ati ninu funrararẹ sọrọ ti ọjọ ori boṣewa yii, ṣugbọn nipasẹ ọna, awọn beakoni tun ṣiṣẹ N.D.B., nṣiṣẹ ni awọn iwọn igbi alabọde 400-900 kHz.

Gbigbe eriali itọnisọna sori ọkọ ofurufu jẹ airọrun igbekale, nitorinaa iṣoro naa dide ti bii o ṣe le fi koodu koodu pamọ nipa itọsọna si tan ina ninu ifihan funrararẹ. Ilana ti ṣiṣẹ "lori awọn ika ọwọ" le ṣe alaye gẹgẹbi atẹle. Jẹ ki a fojuinu pe a ni itanna lasan ti o firanṣẹ ina kekere ti ina alawọ ewe, atupa eyiti o yi 1 akoko fun iṣẹju kan. O han ni, lẹẹkan ni iṣẹju kan a yoo rii filasi ti ina, ṣugbọn ọkan iru filasi ko ni alaye pupọ. Jẹ ki a ṣafikun ọkan keji si tan ina ti kii-itọnisọna atupa pupa ti o tan imọlẹ ni akoko ti ina ina "kọja" itọsọna ariwa. Nitori akoko ti awọn filasi ati awọn ipoidojuko ti bekini ni a mọ; nipa ṣiṣe iṣiro idaduro laarin awọn filasi pupa ati alawọ ewe, o le wa azimuth si ariwa. O rọrun. O wa lati ṣe ohun kanna, ṣugbọn lilo redio. Eyi ni ipinnu nipasẹ yiyipada awọn ipele. Awọn ifihan agbara meji ni a lo fun gbigbe: apakan ti akọkọ jẹ igbagbogbo (itọkasi), ipele ti keji (ayipada) yipada ni ọna eka ti o da lori itọsọna ti itankalẹ - igun kọọkan ni iyipada alakoso tirẹ. Nitorinaa, olugba kọọkan yoo gba ifihan agbara kan pẹlu iyipada alakoso “ti ara” rẹ, ni ibamu si azimuth si beakoni. Imọ-ẹrọ “aṣatunṣe aaye” ni a ṣe ni lilo eriali pataki kan (Alford Loop, wo KDPV) ati pataki kan, dipo awose ẹtan. Eyi ti o jẹ koko ọrọ ti nkan yii.

Jẹ ki a foju inu wo pe a ni itankalẹ ohun-ini lasan, ti n ṣiṣẹ lati awọn ọdun 50, ati awọn ifihan agbara gbigbe ni awose AM lasan ni koodu Morse. Boya, ni ẹẹkan ni akoko kan, olutọpa naa tẹtisi awọn ifihan agbara wọnyi ni awọn agbekọri ati samisi awọn itọnisọna pẹlu oludari ati kọmpasi lori maapu naa. A fẹ lati ṣafikun awọn iṣẹ tuntun si ifihan agbara, ṣugbọn ni ọna bii ki o ma ṣe “fifọ” ibamu pẹlu awọn ti atijọ. Koko-ọrọ ti o mọ, ko si ohun titun ... O ṣe gẹgẹbi atẹle - iwọn-kekere 30 Hz ohun orin ti a fi kun si ami AM, ṣiṣe iṣẹ ti ifihan agbara-itọkasi, ati ẹya-ara igbohunsafẹfẹ giga, ti a fi sii nipasẹ igbohunsafẹfẹ. awose ni igbohunsafẹfẹ ti 9.96 kHz, ti ntan ifihan agbara alakoso oniyipada. Nipa yiyan awọn ifihan agbara meji ati afiwe awọn ipele, a gba igun ti o fẹ lati 0 si awọn iwọn 360, eyiti o jẹ azimuth ti o fẹ. Ni akoko kanna, gbogbo eyi kii yoo dabaru pẹlu tẹtisi tan ina “ni ọna deede” ati pe o wa ni ibamu pẹlu awọn olugba AM agbalagba.

Jẹ ki a gbe lati yii si adaṣe. Jẹ ki a ṣe ifilọlẹ olugba SDR, yan awose AM ati bandiwidi 12 kHz. Awọn igbohunsafẹfẹ beakoni VOR le ṣee rii ni irọrun lori ayelujara. Lori spekitiriumu ifihan naa dabi eyi:

Ṣiṣe ipinnu itọsọna si papa ọkọ ofurufu nipa lilo RTL-SDR ati GNU Redio

Ni idi eyi, ifihan agbara beakoni ti wa ni gbigbe ni igbohunsafẹfẹ ti 113.950 MHz. Ni aarin ti o le ri awọn iṣọrọ recognizable titobi awose ila ati Morse koodu awọn ifihan agbara (.- - ... eyi ti o tumo AMS, Amsterdam, Schiphol Airport). Ni ayika ni ijinna ti 9.6 KHz lati ti ngbe, awọn oke meji han, ti ntan ifihan agbara keji.

Jẹ ki a ṣe igbasilẹ ifihan agbara ni WAV (kii ṣe MP3 - funmorawon pipadanu yoo “pa” gbogbo eto ti ifihan) ati ṣii ni GNU Redio.

Yiyipada

Igbesẹ 1. Jẹ ki a ṣii faili pẹlu ifihan agbara ti o gbasilẹ ki o lo àlẹmọ kekere-iwọle si rẹ lati gba ifihan itọkasi akọkọ. Aworan GNU Redio ti han ninu eeya naa.

Ṣiṣe ipinnu itọsọna si papa ọkọ ofurufu nipa lilo RTL-SDR ati GNU Redio

Abajade: ifihan agbara igbohunsafẹfẹ kekere ni 30 Hz.

Ṣiṣe ipinnu itọsọna si papa ọkọ ofurufu nipa lilo RTL-SDR ati GNU Redio

Igbesẹ 2: pinnu iyipada alakoso ifihan agbara. Gẹgẹbi a ti sọ loke, o wa ni igbohunsafẹfẹ ti 9.96 KHz, a nilo lati gbe lọ si igbohunsafẹfẹ odo ati ifunni si demodulator FM.

Aya Redio GNU:

Ṣiṣe ipinnu itọsọna si papa ọkọ ofurufu nipa lilo RTL-SDR ati GNU Redio

Iyẹn ni, iṣoro ti yanju. A rii awọn ifihan agbara meji, iyatọ alakoso eyiti o tọka igun lati olugba si itanna VOR:

Ṣiṣe ipinnu itọsọna si papa ọkọ ofurufu nipa lilo RTL-SDR ati GNU Redio

Awọn ifihan agbara jẹ ohun alariwo, ati afikun sisẹ le wa ni ti beere lati nipari ṣe iṣiro awọn alakoso iyato, sugbon mo lero awọn opo jẹ ko o. Fun awọn ti o ti gbagbe bi a ti pinnu iyatọ alakoso, aworan kan lati aviation.stackexchange.com:

Ṣiṣe ipinnu itọsọna si papa ọkọ ofurufu nipa lilo RTL-SDR ati GNU Redio

O da, o ko ni lati ṣe gbogbo eyi pẹlu ọwọ: o wa tẹlẹ pari ise agbese ni Python, iyipada awọn ifihan agbara VOR lati awọn faili WAV. Ni otitọ, ẹkọ rẹ ṣe atilẹyin fun mi lati kawe koko yii.

Awọn ti o nifẹ le ṣiṣe eto naa ni console ati gba igun ti o pari ni awọn iwọn lati faili ti o ti gbasilẹ tẹlẹ:

Ṣiṣe ipinnu itọsọna si papa ọkọ ofurufu nipa lilo RTL-SDR ati GNU Redio

Awọn onijakidijagan ọkọ oju-ofurufu le paapaa ṣe olugba gbigbe tiwọn ni lilo RTL-SDR ati Rasipibẹri Pi kan. Nipa ọna, lori ọkọ ofurufu “gidi” atọka yii dabi nkan bi eyi:

Ṣiṣe ipinnu itọsọna si papa ọkọ ofurufu nipa lilo RTL-SDR ati GNU Redio
Aworan © www.aopa.org

ipari

Iru awọn ifihan agbara “lati ọrundun to kọja” jẹ ohun ti o nifẹ fun itupalẹ. Ni akọkọ, wọn rọrun pupọ, DRM ode oni tabi, ni pataki, GSM, ko ṣee ṣe lati pinnu “lori awọn ika ọwọ rẹ”. Wọn wa ni sisi si gbigba ati pe ko ni awọn bọtini tabi cryptography. Ni ẹẹkeji, boya ni ọjọ iwaju wọn yoo di itan-akọọlẹ ati rọpo nipasẹ lilọ kiri satẹlaiti ati awọn eto oni-nọmba igbalode diẹ sii. Ni ẹkẹta, kikọ iru awọn iṣedede jẹ ki o kọ ẹkọ imọ-ẹrọ ti o nifẹ ati awọn alaye itan ti bii a ṣe yanju awọn iṣoro nipa lilo iyika miiran ati ipilẹ ipilẹ ti ọrundun to kọja. Nitorinaa a le gba awọn oniwun olugba niyanju lati gba iru awọn ifihan agbara lakoko ti wọn tun n ṣiṣẹ.

Bi alaiyatọ, dun adanwo gbogbo eniyan.

orisun: www.habr.com

Fi ọrọìwòye kun