HFDL. Спостерігаємо за літаками з допомогою радіо та без інтернету.

    Я з вами давно не бавився моніторингом. Саме моніторингом літаків. В мене в блозі описані дві станції моніторингу  (ось тут)  та пристуні деякі роздуми з приводу вірного встановлення антени для спостереження за тим хто куди і коли летить. Але практика каже, що максимум, наскільки далеко ви побачите літака при цих умовах - це радіус 400 кілометрів. Погодьтеся, що це немало, але можна й більше. Це пов'язано з тим, що зв'язок між літаком і землею в основному здійснюється на УКХ та НВЧ. Але якщо літак знаходиться поза зоною досяжності  наземної станції через обмежений «радіогоризонт» цих діапазонів (зрозуміло що в цьому кривизна планети та властивості розповсюдження хвиль цих діапазонів є головними чинниками), він повинен підтримувати зв’язок через супутник або КХ. 

    Для використання в цих цілях КХ, людство розробило протокол передачі інформації HFDL (High Frequence Data Link). Він був розроблений корпорацією ARINC. Ознайомитися з ним можна в специфікації 635-4. Передача HFDL ведеться на КХ у верхній боковій смузі з піднесучою 1400 кГц та швидкістю до 1800 бод. Модуляція 2-PSK, 4-PSK або 8-PSK з ефективним бітрейтом 300, 600, 1200 або 1800 біт/сек.

    Система зв'язку HFDL складається з 15 наземних станцій (Ground Station), стратегічно розкиданих по всій земній кулі. Місця вибрані таким чином, щоб незалежно від місцезнаходження літака в повітрі, він міг би обмінюватися інформацією з однією з них. Враховані також частоти, на яких працюють ці станції, в незалежності від стану іоносфери, зміни дня та ночі. 

    Ось на мапі DxAtlas зображені всі станції. Вони позначені жовтими прямокутниками з написами GS та порядковими номерами.

    Система використовує понад 150 КХ-частот з TDMA-слотами синхронізованими з допомогою GPS. Початку передачі інформації передує несуча (попередній ключ або сквіттер). Я в інтернеті знайшов декілька малюнків, що це показують. Один цикл довжиною 32 секунди складається з 13 часових інтервалів (слотів) TDM, починаючи з сквіттера довжиною 249 мс, який генерує наземна станція у слот «0». Він досить потужний в порівнянні з іншими сигналами, які як правило більш слабкі. Програмне забезпечення автоматично синхронізується з цим сквіттером.

 

 

    Режим є високоефективним і передачі також містять власну позначку часу (UTC) і таблицю всіх активних частот/станцій мережі. Це все забезпечує синхронність передачі даних та повноту інформації про мережу. Нижче на малюнку відображені наземні станції, та частоти на яких вони працюють. В списку відсутні станції №10 та №12. №10 знаходилася в Аннаполісі, а №12 в Анкоріджі. На даний момент вони не працюють.  

    Низькі частоти використовуються вночі, високі - вдень. Швидкі зміни частоти відбуваються в широкому діапазоні поблизу сходу/заходу сонця. Принаймні дві різні частоти на одну наземну станцію, якщо це дозволяють ресурси цих станцій.

    Орієнтуйтеся на наступний розклад частот на яких працюють наземні станції. Зелені прямокутники - час коли ця частота активна. Сірий прямокутник - темний період доби в даній місцевості. Час відображено в UTC. А для DX-інгу згенеруйте прогноз проходження хвиль у вашій місцевості з допомогою програми Voacap.

 

    Станції відображені в алфавітному порядку. 

 

    Досить цікавий сайт  присутній в інтернеті. Раджу ознайомитися з його вмістом. Тут ви знайдете багато цінної інформації щодо вмісту пакетів, що передаються між літаками та наземними станціями. Не хочу тут повторюватися та копіпастити що там є, але обов'язково туди зазерніть.

    Найпоширенішими програмами-декодерами HFDL є MultiPSK та PC-HFDL. Тут ви разом зі мною покрутите PC-HFDL. Програма досить популярна серед тих, хто захоплюється спостеріганням за літаками в такий спосіб. 

    Для "тренування", або спроби побавитися в "а це що таке ?" надаю розгорнуту портативну версію цієї програми. Вам достатньо лише буде розгорнути архів в зручний для вас каталог та запустити програму. Якщо сподобається і будете користуватися на постійний - обов'язково її придбайте. Програма платна.

    Отже скачайте архів.

    Станьте курсором миші на файл, натисніть праву кнопку і в меню виберіть "Видобути все..."

    Запустіть застосунок PCHFDL2042

    
    Виберіть System Option -> Soundcard Configuration

    Виберіть звукову карту, з допомогою якої будете приймати пакети. Покладіть відмітку на Select Mic Input потім натисніть OK.

    Подайте на мікрофонний вхід звукової карти сигнал з приймача (зрозуміло, що приймач перед цим потрібно налаштувати на відповідну частоту та вибрати режим верхньої бічної смуги USB).

    Ось і пішли перші пакети

    Щодо налаштувань. Найкращі результати моніторингу будуть досягнуті з такими налаштуваннями:

PREAMBLE ON - для керування зміщенням звукової частоти приймача
SPDU OFF - потрібно лише тимчасово увімкнути, щоб побачити сквіттери нової        невідомої наземної станції
MPDU ON - переглядати пакети MPDU
LPDU ON - переглядати LPDUs в MPDU
BDU ON - переглядати BDU
VERBOSE ON - побачити більше деталей, як-от реєстрацію літака з адресою ICAO24
HFNPDU ON - дивіться регулярні звіти про положення
HEX OFF - потрібно лише для налагодження

    Ось так це буде виглядати в програмі.

     В опціях можна відображати результати декодованих пакетів з допомогою сторонніх програм: Google Earth та DxAtlas. Потрібно лише покласти галку  навпроти назви програми, яку будете використовувати. Наприклад Google Earth.

    Тоді в кореневому каталогу де встановлена PC-HFDL з'явиться два файли aircraft та groundstation 

 

    Файл з розташуванням наземних станцій можна скачати звідси . Клікніть по  ньому два рази. Запуститься Google Earth і в списку зліва розкрийте groundstation.kml Для прикладу виберіть GS5 - станцію що знаходиться в Окленді (Нова Зеландія).

    

    На зображенні планети  відобразиться Нова Зеландія з вказанням місцезнадження ціє наземної станції.

    Збільшість масштаб.

   Ще збільшіть. Ось так вона виглядає.

    Галка у вікні Sys Table розповість про ідентифікатори станцій, їх місцезнаходження, кількість частот, що використовуються та які саме.

    Галка у вікні Squitters відобразить поточний стан станцій

     А коли в опціях ви виберете замість Google Earth Dx Atlas, 

  тоді будуть відображатися на площині місцеположення рейсів на даний час.

або азимутальна карта

або глобус. На ваш смак, лише кнопки вчасно натискай.

    А тепер про можливу проблему та костиль що її вирішить. Якщо при запуску програми ви побачите наступне повідомлення - я вас вітаю. Ви виграли в лотерею.

    При спробі вибрати звукову карту, що вбудована в комп'ютер, видасть що вона відсутня.

        Ситуацію рятує дешева китайська USB звукова карта. Хто би міг подумати, що станеться така халепа.

     Наостанок анонсую додаткову програму, що дозволить "виймати" з прийнятих пакетів дані та привести їх для зручного аналізу. Програма називається PC-HFDL-DISPLAY. Її інтерфейс зображений нижче на малюнку.

     Нажаль, вона не дуже розповсюджена в інтернеті. Сайт розробника лежить, тому архів  можете скачати звідси .

    Але розмова про неї буде наступного разу.  

До зустрічі !

73 ! de UT2YR