Дегустация Чайки. В арсенал радио-хакера

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 ^[1], сделал плату ^[2] 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 ^[3]. 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 ^[4].

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 ^[5] 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.

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 антиэлайзинговый 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.

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!

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 веден глазом. Это дает надежду, что принимать сигнал можно будет на небольшую антенну, которую можно будет носить с собой. Как нажористая чайка на фото ниже.

И действительно, есть продающийся давно модуль ^[6] от питерского РИРВа и антенна ^[7] небольшого размера.

Теперь у нас есть записи сигнала ^[8] 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.

Автор: itsar

Источник ^[9]