Дегустация Чайки. В арсенал радио-хакера

    image


    Вот бывает же так, всю жизнь учишься, работаешь, думаешь ты такой наиперцовейший перец, соль земли, и тут бац понимаешь...


    Дело было так, задумал я систему местоопределения помех навигации, сделал плату для нее. Пишу, честно так, без лукавства, дескать, вход синхронизации есть, можете подать туда сигнал точного времени PPS и делать измерения.


    И тут до меня дошло: если нет навигации, то ведь и точного времени тоже нет! (Тут я и вспомнил старика Мюнхаузена, который тоже хотел вытащить себя самого за волосы из воды) Почти все сегодня, включая меня, еще не до конца на бытовом уровне чувствуют эту технологическую и, в то же время, принципиальную связь пространства и времени, и те беды, которые несет наплевательское к нему отношение.


    Но выход, конечно же, есть. Ведь все хорошее придумано до нас.


    Есть система позиционирования Чайка. С точки зрения позиционирования, она не очень глобальная, работает регионами, но нашу страну покрывает. Ее наименование включает аббревиатуру ИФРНС, что значит импульсно-фазовая радио-навигационная система. То есть, сначала положение приемника вычисляется грубо по разнице задержек импульсов, и потом уточняется по разнице фаз.


    В США есть аналогичная система — Loran.


    Сейчас наблюдается повышенный интерес к этим системам, так как спутниковые навигационные сигналы на практике оказались легко подвержены подавлению и имитации. Особенно беспокоятся военные. И не то, чтобы эти ИФРНС были как-то имито- или помехо-защищены. Просто война предполагает использование комплекса средств, нужно задействовать все возможные средства и обрабатывать их совместно.


    Вы найдете в сети массу красивых фотографий мачт передатчиков, описаний принципов работы и многого другого. Есть статья на Хабре про обработку сигнала ИФРНС. Круто!


    Мой опыт работы с сигналом пока носит поверхностный характер. Я просто попытался увидеть его и записать. Для этого я сдул пыль со старой платы ввода USB3 с АЦП LTC2217.


    image


    АЦП здесь тупо заведена на CYUSB3014, тактируется он от генератора 40 МГц. Этого вполне достаточно для оцифровки сигнала ИФРНС с несущей частотой 100 кГц.


    Сначала я пытался увидеть структуру сигнала, прицепив провод-антенну прямо к АЦП. И делал я это в городе. Ничего обнаружить не удалось, хотя антенна была метров 15 длиной. Было все, что угодно, но не пачки из девяти или восьми радио-импульсов с периодом следования 1 миллисекунда и временем между пачками около 80 миллисекунд. Удаление от жилых кварталов ничего не дало: так как фильтра на входе не было, нужные частоты были забиты сигналами вещательных станций. Стало ясно, что антиэлиасинговый фильтр нужен обязательно. И лучше всего с усилителем.


    И мир не без добрых людей. Уважаемый СРЖ дал мне во временное пользование некое чудо инженерной мысли, которое не только пропускает частоты от 9 кГц до 30 МГц, но еще и усиливает на 15 дБ.


    image


    Но в городе увидеть сигнал все равно не вышло. Пришлось ехать в поле, подальше от людей, чтобы уже наверняка. И, о чудо, там сигнал показал нам свой округлый бочек!


    image
    image


    Больших деревьев вблизи не оказалось, антенну забросили на небольшие кусты. Антенна была симметричная — диполь, просто два провода, припаянные к плечам входной цепи фильтра-усилителя. Сначала плечи диполя были распущены полностью, длина была метров по 7. Сигнал отличный! Потом я стал уменьшать плечи, скручивая их концы кольцами методом половинного деления. При длине в восемь раз меньше сигнал уже стал уходить под шумы.


    Я не могу сказать по временной диаграмме об отношении сигнал-шум (ОСШ), и не могу раскрыть связь ОСШ с точностью позиционирования, это дело специалистов, но я хочу заметить, что при длине плеча меньше метра сигнал был виден глазом. Это дает надежду, что принимать сигнал можно будет на небольшую антенну, которую можно будет носить с собой. Как нажористая чайка на фото ниже.


    image


    И действительно, есть продающийся давно модуль от питерского РИРВа и антенна небольшого размера.


    Теперь у нас есть записи сигнала и мы можем начать разбираться с тем, как вернуть себе пространство и время, потерянное в зонах подавления и имитации спутниковой навигации.


    Мне кажется, что в недалеком будущем можно будет установить приемник ИФРНС даже на летающий беспилотник. И таким образом уйти от помех навигации.


    Прошу специалистов по ИФРНС не бить меня ногами за простоту подхода, а способствовать развитию техники. Ваше мнение и помощь в освоении приема будут очень полезными. Меня, например, интересуют получаемые точности позиционирования в разных условиях. Говорят, есть даже дифференциальные решения для ИФРНС.

    Support the author
    Share post

    Similar posts

    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 20

      +5
      Почему не попробовать магнитную антенну? Вроде, для компактного решения в диапазоне 100 кГц — самое то.
        +1
        Вот я как раз выпросил у бывших коллег сердечник с магнитной проницаемостью 2500 и буду пробовать.
          +2
          2500 много. Для ДВ и СВ используют 400, здесь, думаю, в самый раз 1000.
        +3
        Полагаю, у системы применительно к бытовому применению два недостатка: приёмник не сделать достаточно миниатюрным, чтобы поместился в смартфон, а в домах и рядом с ними не будет работать из-за тысяч импульсных блоков питания вокруг.
          0
          На счет приемника — не факт. Если у меня получится сделать маленькую магнитную антенну, то можно будет попробовать все остальное сжать. В сам смартфон не поместится, но в чехол какой-нибудь — вполне.

          А вот на счет помех я пока так же думаю. Тут нудны эксперты, которые на практике использовали систему. Они могут подсказать, как будет.
            +2
            На счет помех при приеме низких частот.
            Сам диапазон этих РНС лежит в весьма замусоренном участке — Импульсные БП, генераторы, газоразрядные лампы и т.д.
            Вариант истребить помехи почти полностью — противофазное сложение с двух одинаковых приемных антенн. Как показала практика, нужны еще узкие диапазонные фильтры, ибо усилительные элементы (без них никуда) перегружаются от мощных сигналов вне полосы приема.
            Магнитная антенна… их обычно разделают на ферритовые МА, и рамочные.
            Весьма интересное поле для исследований в плане использования с фазовым РНС, я пробовал только на КВ. Плюсы рамочных антенн — они не собирают статику (остальные ант с незамкнутым контуром собирают), т.е. не убьют ацп и они меньше подвержены сбору бытового мусора.
            Минусы — замучаешься настраивать. Что ферритовую, что рамочную. Если интересен расчет для рамочной, могу скинуть, есть в моей библии :) (ON4UN Low band DX-ing)
              0
              Рамочная. Скиньте, плиз. Спасибо за развернутый комментарий!
                +1
                А, ещё вот. Встречал в одной книге, правда, применительно к приёму сигналов точного времени. Незамкнутый экран вокруг магнитной антенны.
              +1
              Карманные китайские AM-приёмники с магнитной антенной-брусочком проводимостью в районе 600 и длиной около 70 мм вполне ловят 300 кГц на MW.
              +1
              А какая точность предполагается?
                +1

                По поводу точности:
                в ГОСТ Р 54025-2010 (п. 6.4.4) есть требования по суммарной погрешности местоопределения: 0,45мс. Секунды переводятся в метры умножением на скорость света и геометрический фактор расстановки станций относительно абонента.
                Вообще на Чайку ещё есть несколько ГОСТов: 53168, 53169… Там много ответов на вопросы.

                  +2
                  • мкс
                    0
                    Ты не мудри…
                    Ты пальцем покажи…
                    ©
                    Собсно нашел параметры.
                    scientificrussia.ru/articles/novaja-sistema-navigacii
                    Точность позиционирования подобной системы составит от 1 до 10 сантиметров по горизонтали и в пределах 15 сантиметров по вертикали.
                      +1

                      Это вряд ли. Сотни метров, да. Кстати, в конце приведенной Вами статьи то же.

                        +2
                        Это про другую систему. Локальную хотят создать. В ИФРНС будут сотни метров.
                    +1

                    В свое время на службе летали на системе навигации Марс. Не знаю сейчас еще используется.
                    Длина плеча приемной антенны 8 метров, точность 1-2 км по горизонту. Станции были по всему Союзу.

                      +1
                      господа, сколько можно? Не
                      антиэлайзинг
                      , а антиэлиасинг.
                        0
                        Спасибо! Поправил
                        +1
                        радио… — первая часть сложных слов, пишется слитно

                        Радиохакер.
                          0
                          Черт, а я думал, что с русским у меня хорошо.
                          Спасибо! Но что-то много исправлять.
                          Можно я не буду?
                          )

                        Only users with full accounts can post comments. Log in, please.