WSPR (oprogramowanie dla amatorów)

WSPR
Deweloperzy Joe Taylor, K1JT
Pierwsze wydanie 2008
Napisane w Python (GUI), Fortran, C
System operacyjny Międzyplatformowe
Dostępne w Angielski, włoski, hiszpański, francuski, niemiecki, japoński, polski, portugalski, rosyjski
Typ Radioamatorskie i DSP
Licencja GPL
Strona internetowa fizyka.princeton.edu/pulsar/K1JT/wspr.html

WSPR (wymawiane jako „szept”) to skrót od Weak Signal Propagation Reporter . Jest to protokół , zaimplementowany w programie komputerowym, służący do komunikacji radiowej o słabym sygnale pomiędzy krótkofalowcami . Protokół został zaprojektowany, a program napisany początkowo przez Joe Taylora, K1JT . Kod oprogramowania jest teraz open source i jest rozwijany przez mały zespół. Program przeznaczony do wysyłania i odbierania transmisji o małej mocy w celu testowania torów propagacyjnych na MF i HF Zespoły.

WSPR implementuje protokół przeznaczony do sondowania potencjalnych ścieżek propagacji przy transmisjach o małej mocy. Transmisje zawierają znak wywoławczy stacji, lokalizator sieci Maidenhead i moc nadajnika w dBm . Program może dekodować sygnały o stosunku sygnału do szumu tak niskim jak -28 dB w paśmie 2500 Hz. Stacje z dostępem do Internetu mogą automatycznie przesyłać raporty odbioru do centralnej bazy danych o nazwie WSPRnet, która zawiera funkcję mapowania.

Protokół WSPR

Typ emisji radiowej to „F1D”, kluczowanie z przesunięciem częstotliwości . Wiadomość zawiera znak wywoławczy stacji, lokalizator sieci Maidenhead i moc nadajnika w dBm . Protokół WSPR kompresuje informacje zawarte w wiadomości do 50 bitów (cyfr binarnych). Są one kodowane przy użyciu kodu splotowego o długości ograniczenia K = 32 i szybkości r = 1 / 2 . Duża długość ograniczeń sprawia, że ​​niewykryte błędy dekodowania są mniej prawdopodobne, kosztem zastąpienia wysoce wydajnego algorytmu Viterbiego prostym algorytmem sekwencyjnym w procesie dekodowania.

Specyfikacja protokołu

Standardowa wiadomość to <znak wywoławczy> + <lokalizator 4 znaków> + <moc nadawania dBm>; na przykład „K1ABC FN20 37” to sygnał ze stacji K1ABC w sieci Maidenhead „FN20”, wysyłający 37 dBm, czyli około 5,0 W (limit prawny dla 630 m ). Wiadomości ze złożonym znakiem wywoławczym i/lub 6-cyfrowym lokalizatorem wykorzystują sekwencję dwóch transmisji. Pierwsza transmisja zawiera złożony znak wywoławczy i poziom mocy lub standardowy znak wywoławczy, 4-cyfrowy lokalizator i poziom mocy; druga transmisja zawiera zaszyfrowany znak wywoławczy, 6-cyfrowy lokalizator i poziom mocy. Prefiksy dodatków mogą składać się z maksymalnie trzech znaków alfanumerycznych; sufiksy dodatkowe mogą być pojedynczą literą lub jedną lub dwiema cyframi.

  • Standardowe składowe wiadomości po kompresji bezstratnej:
28 bitów na znak wywoławczy,
15 bitów na lokalizator,
7 bitów na poziom mocy,
łącznie: 50 bitów.
  • Korekta błędów w przód (FEC):
nierekurencyjny kod splotowy z długością ograniczenia K = 32, szybkość r = 1 / 2 .
  • Liczba symboli kanału binarnego:
nsym = (50 + K − 1) × 2 = 162.
  • Szybkość kluczowania wynosi 12000 / 8192 = 1,4648 bodów.
  • Modulacja to ciągła faza 4 FSK , z separacją tonów 1,4648 Hz.
Analizator domeny modulacji Agilent 53310A pokazujący wąskopasmowy sygnał 4-FSK wytwarzany przez Raspberry Pi.
  • Zajęte pasmo wynosi około 6 Hz
  • Synchronizacja odbywa się za pomocą 162-bitowego pseudolosowego wektora synchronizacji.
  • Każdy symbol kanału przenosi jeden bit synchronizacji (LSB) i jeden bit danych (MSB).
  • Czas trwania transmisji wynosi 162 × 8192 / 12000 = 110,6 s.
  • Transmisje nominalnie rozpoczynają się od jednej sekundy do parzystej minuty UTC : np. o gg:00:01, gg:02:01 itd.
  • Minimalny sygnał S/N do odbioru wynosi około –34 dB w skali WSJT (pasmo odniesienia 2500 Hz).

Aplikacje

Raspberry Pi jako nadajnik WSPR

Protokół został zaprojektowany do testowania ścieżek propagacji w pasmach LF , MF i HF . Stosowany również eksperymentalnie na VHF i wyższych częstotliwościach.

Inne zastosowania obejmują testowanie anten, sprawdzanie stabilności częstotliwości i dokładności częstotliwości.

Zwykle stacja WSPR zawiera komputer i nadajnik-odbiornik, ale możliwe jest również zbudowanie bardzo prostych nadajników beacon przy niewielkim wysiłku.

Na przykład prosty sygnalizator WSPR można zbudować za pomocą Si 570 lub Si 5351. Raspberry Pi może być również używany jako sygnalizator WSPR.

Rozkład gęstości spotów WSPR, styczeń 2014 vs lipiec 2014, przy użyciu tylko najdalszego odbioru na spot.

Dokładny zegar jest niezbędny zarówno do transmisji, jak i dekodowania odbieranych sygnałów.

MH370

W maju 2021 r. inżynier lotniczy Richard Godfrey zasugerował zbadanie historycznych danych WSPR w celu dalszego określenia toru lotu MH370 malezyjskich linii lotniczych w dniu 8 marca 2014 r., sugerując, że istnieje „518 unikalnych ścieżek transmisji, które przecinają obszar zainteresowania wokół Malezji, Cieśnina Malakka i Ocean Indyjski. Dzięki danym WSPR dostarczanym co dwie minuty i możliwości porównywania z danymi satelitarnymi co godzinę, możliwe jest wykrycie i śledzenie MH370 z dwóch niezależnych źródeł”. W listopadzie 2021 roku Godfrey poinformował, że analiza z wykorzystaniem technologii WSPR wykazała, że ​​samolot latał w kółko przez około 22 minuty w obszarze 150 mil morskich od wybrzeża Sumatra przed zniknięciem. Później w tym samym miesiącu Godfrey ogłosił proponowany obszar poszukiwań o promieniu 40,0 mil morskich (74,1 km) wokół południowego Oceanu Indyjskiego . Ta nowa lokalizacja została zidentyfikowana na podstawie szeroko zakrojonej analizy oddzielnych zestawów danych, w tym Inmarsat , danych o osiągach Boeinga, oceanograficznych danych o dryfowaniu pływających szczątków oraz danych sieciowych WSPR.

W lutym 2022 r. Australijskie Biuro Bezpieczeństwa Transportu i Geoscience Australia potwierdziły, że przeglądają stare dane dotyczące MH370, po opublikowaniu raportu Godfreya.

Historia

WSPR został pierwotnie wydany w 2008 roku.

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=WSPR_(amateur_radio_software)&oldid=1144393977 ”