Как установить связь с 36-летним космическим зондом с помощью GNU Radio

В мае 2014 года группа энтузиастов успешно установила связь ^[1] с космическим аппаратом ISEE-3, который был запущен в 1978 году, успешно закончил свою миссию в 1999 году и с тех пор был законсервирован.

Сейчас участники этого проекта опубликовали инструкции ^[2] (и готовы выслать исходный код), чтобы любой желающий мог повторить их эксперимент и послать команды зонду. Если у вас есть, конечно, достаточно большая спутниковая тарелка.

GNU Radio — программное обеспечение для цифровой обработки радиосигналов. Программы на GNU Radio могут использоваться с внешними антеннами. Для программирования подходит визуальная среда GNU Radio Companion или библиотеки на C++ и Python.

Устройство системы связи с ISEE-3 довольно простое. Главная деталь — программно-определяемая радиосистема USRP N200 ^[3], которая подключается к ноутбуку по Gigabit Ethernet.

Исходящий сигнал с радиосистемы USRP на частоте около 2,05 ГГц (S-диапазон) передаётся в помещение, где установлено управляющее оборудование спутниковой антенной. После обработки 400-ваттным усилителем сигнал подаётся на антенну.

Энтузиасты использовали жлдя передачи спутниковую антенну в обсерватории Аресибо.

Авторы говорят, что самой сложной частью было разобраться в сотнях и сотнях страниц документации НАСА. Они описывали всё: от дизайна антенны до деталей модуляции сигнала и планировки земной коммуникационной системы.

Передача сигнала осуществляется с использованием модуляции PCM/FSK/AM/PM. Размер команды — 60 бит. Сначала команда подаётся на FSK-модулятор с центральной частотой 8,25 КГц и отклонением 750 Гц.

В давние времена инженеры старались сделать радиоприёмник на космическом аппарате как можно проще. Поэтому вместо установки схемы восстановления тактового сигнала на зонде они передавали синхросигнал вместе с командой с земли. Он модулировался в AM с поднесущей FSK. Таким образом, поднесущая несла в себе и тактовый сигнал (амплитуда, зелёный график на схеме), и информацию для передачи (частота, синий график на схеме). Сигнал FSK/AM (красный график на схеме) затем модулировался для частоты 2,05 ГГц. Схема не была рассчитана для максимальной энергоэффективности или пропускной способности полосы.

Подробнее о модулировании сигнала см. здесь ^[2]. Программный код авторы вышлют по запросу.

Автор: alizar

Источник ^[4]