Современные технологии связи - WSPR/APRS сервер на базе RTL SDR

0 1764
+1

Современные технологии связи - WSPR/APRS сервер на базе RTL SDRБлагодаря достижениям в микроэлектронике, современные виды связи все больше проникают в нашу жизнь. Новые возможности, о которых мы не могли мечтать раньше, стали доступны каждому. Например, до недавнего времени считалось, что SSB УКВ приемник - это дорогое удовольствие, а компьютеры - это сложно и дорого. Сейчас, благодаря появлению SDR приемников и массовому промышленному производству микрокомпьютеров, дешевых телевизионных DVB устройств, стала возможна реализация сложных в техническом плане, но простых в реализации задач.

 На первом запуске высотного воздушного шара, для определения его текущего местоположения мы использовали стационарные серверы APRS (трансивер IC-910, стационарный компьютер). Позже пытались применять автомобильный комплект, состоящий из портативной радиостанции и компьютера laptop, а также RTL SDR в составе с компьютером. Следующим шагом стало использование автономных серверов на базе микрокомпьютера Raspberry-Pi (сервер) + аппаратный модем (см. фото справа) и УКВ FM радиоприемник, а также микрокомпьютер Raspberry-Pi (программный модем и сервер) + RTL SDR в качестве УКВ FM приемника.

Надо отметить, что RTL SDR приемник принимает сигналы в полосе 1-2МГц и благодаря специальным программам его можно использовать для приема сигналов практически с любой модуляцией, в том числе в SSB,  который применяют для связи в протоколе WSPR. WSPR - очень простой и увлекательный способ принять участие в настоящем эксперименте по изучению прохождения радиоволн. В Калифорнии,например, уже давно эксплуатируется радиолюбительская сеть маяков с автоматической передачей информации о принятых сигналах на специальный сервер, формирующий карту региона с текущим прохождением на УКВ.

Таким образом, микрокомпьютер Raspberry Pi, выполняющий задачи автономного не обслуживаемого сервера APRS, параллельно может работать еще и как сервер WSPR. Нам удалось связать программу WSPR  с приемником RTL SDR  и теперь устройство, которое помещается на ладони и стоит не так уж дорого, может работать как двухканальный сервер WSPR/APRS с использованием дешевого RTL SDR  в качестве УКВ приемника в режимах FM  и SSB, т.е. для работы на УКВ отныне не обязательно покупать дорогой трансивер!
 

Современные технологии связи - WSPR/APRS сервер на базе RTL SDR

 

Принцип работы WSPR не использует медленный телеграф (азбуку Морзе). Передатчик излучает сигнал с частотной манипуляцией (FSK) с небольшой девиацией и очень низкой скоростью манипуляции. По неопытности, при прослушивании WSPR частот можно подумать, что в эфире не слышно ни одного модулированного сигнала, кроме шума эфира. Секрет прост - сигнал занимает полосу шириной всего 6 Гц, поэтому очень много станций могут работать WSPR в пределах полосы 200 Гц, не создавая при этом помех друг другу.

Во время каждого включение маяк передает позывной радиостанции, QTH-локатор и излучаемую мощность (в dBm). Эти данные передаются в закодированном виде, чтобы сократить количество необходимых для передачи битов и применяется коррекция ошибок для того, чтобы увеличить шансы приема сигналов даже в крайне неблагоприятных условиях, а так же исключить ложные отчеты, отправляемые в центральную базу данных.


Каждая передача MEPT-JT длится менее двух минут и начинается в начале каждой четной минуты. Важно, чтобы передатчики и приемники были синхронизированы, поэтому одним из основных слагаемых успешной работы являются правильно установленные часы компьютера.

 

Рекомендуемые частоты WSPR

Диапазон,  Частота настройки кГц,      Рабочие частоты кГц .
160 м        1836.600                      1838.000 - 1838.200
80 м          3592.600                      3594.000 - 3594.200
60 м          5287.200                      5288.600 - 5288.800
40 м          7038.600                      7040.000 - 7040.200
30 м          10138.700                    10140.100 - 10140.300
20 м          14095.600                    14097.000 - 14097.200
17 м          18104.600                    18106.000 - 18106.200
15 м          21094.600                    21096.000 - 21096.200
12 м          24924.600                    24926.000 - 24926.200
10 м          28124.600                    28126.000 - 28126.200
6 м           50293.000                     50294.400 - 50294.600
2 м           144488.500                   144489.900 - 144490.100

APRS это протокол цифровой радиолюбительской связи. На базе этого протокола построена глобальная система связи. Её основные задачи: передача информации о координатах объектов в пространстве, обмен сообщениями, передача данных с погодных станций и многое другое.

Такая система может пригодиться, если вы делаете:

  • погодную станцию;
  • систему двухстороннего обмена текстовыми сообщениями через интернет или радиоканал в виде децентрализованной системы с использованием других пейджеров, как ретрансляторов;
  • спутниковую сигнализацию;
  • мониторинг телеметрии удаленных станций;
  • запускаете воздушный шар;

Что такое APRS?

По сути дела это стандарт, описывающий типы и форматы сообщений, которые могут передаваться по сети. Формат пакета может немного отличаться в зависимости от среды передачи (см. ниже), но содержимое и назначение пакета от этого не меняются.

Как организована сеть и из каких частей состоит?

В первую очередь это станции (подвижные и стационарные), еще есть объекты. В сеть передается позывной сигнал (Callsign) и координаты (QTH) станции или объекта. К примеру, вы хотите знать, где сейчас находится автомобиль вашего коллеги.  Сеть как раз и выполняет функцию передачи информации о координатах автомобиля и других его параметрах всем заинтересованным. Как правило, станции APRS отображаются на карте по переданным координатам. Другая станция, являясь полноценным участником сети, может отправить текстовое сообщение другой станции.

Типы сообщений:

Маяк (Beacon) — пожалуй, самое часто используемое сообщение. Оно содержит в себе позывной станции, его координаты и короткий комментарий.
Короткое текстовое сообщение (Message) — аналог СМС, содержит позывной получателя, отправителя и текст короткого сообщения.
Пакет от погодной станции (WX) — содержит информацию о метеорологических условиях в данной точке (температура, давление, влажность, сила и направление ветра).
Другие типы сообщений.

Маяки и текстовые сообщения — это самые часто используемые типы сообщений. Есть еще целый ряд типов сообщений, о которых можно узнать из стандарта. Среди них, например, сообщение о телеметрии станции, то есть можно передавать свободно определяемые параметры показаний каких-нибудь датчиков.

Почему система глобальная?

Потому что в идеальном случае пакеты от станции должны попасть в глобальную сеть Интернет. После этого любой подключенный к сети Интернет сможет получить информацию о станции. Для этого существуют мировые APRS серверы. Благодаря интернету, разрозненные части радиосети объединяются в одну мировую сеть APRS (и станции могут связаться между собой).

Kак пакеты с информацией попадают в Интернет?

Самый простой вариант, когда вы имеете прямое подключение к сети Интернет (например программа на смартфоне + GPS + мобильный интернет, либо программа на стационарном компьютере + подключение к интернет). В этом случае выполняется прямое подключение к APRS серверу и программа ведет прямой прием и отправку сообщений в мировую сеть APRS.

Для поддержки работы сети существует еще один класс станций, которые подключены к сети Интернет — они называются IGATE. Именно через них пакеты из радиоэфира попадают в мировую сеть APRS.

Как работают APRS серверы?

Мировые серверы APRS соединены между собой и обмениваются сообщениями, которые каждый из них принимает. Клиенты этих серверов это конечные станции, которые подключаются к мировой сети APRS напрямую для обмена сообщениями, либо станции IGATE, которые отправляют пакеты из эфира в мировую сеть. Другие станции, к какому бы серверу они не были подключены, получат это сообщение.

 


Источник | Опубликовал: RD3AVG


и поделитесь с друзьями в соц сетях:


Добавить комментарий

Похожие новости