Прием спутников Inmarsat при помощи RTL-SDR

27 мая 2020

Некоторое время назад я натолкнулся на статью Inmarsat: принимаем и декодируем сигнал со спутника у себя дома за авторством DmitrySpb79. Стало понятно, что история с Inmarsat совсем обошла меня стороной. Мне захотелось разобраться, что это за спутники такие, и вправду ли принять и декодировать сигнал от них настолько просто.

Хорошие статьи про спутники Inmarsat доступны на Википедии и sigidwiki.com. В двух словах, это сеть геостационарных спутников, предоставляющих ряд сервисов, таких, как передача факса и голоса между самолетами и наземными станциями. Передача данных осуществляется на частотах от 1545 до 1547 МГц в модуляции PSK. Данные передаются в открытом виде, что позволяет любому желающему наблюдать за ними в эфире.

Для приема сигнала было решено воспользоваться RTL-SDR v3. Антенну я хотел было делать самостоятельно, но вспомнил, что моего Rigol DSA815-TG в сочетании с КСВ-мостом хватит лишь до 1500 МГц. Антенну можно настроить, используя в качестве анализатора спектра RTL-SDR с генератором шума. Но способ этот крайне неудобный, и связываться с ним не хотелось. Прошлый опыт показывает, что изготовление антенны по размерам, без какого-либо антенного анализатора, дает скверные результаты. Поэтому было решено приобрести готовую антенну «Active L-Band 1525-1637 Patch Antenna Set» в магазине rtl-sdr.com:

Active L-Band 1525-1637 Patch Antenna

Для декодирования я использовал программу JAERO за авторством Jonti Olds из Новой Зеландии. Приложение написано на C++ и Qt, имеет открытый исходный код и является кроссплатформенным. Для Windows существуют готовые сборки, а под Linux программа может быть собрана из исходников на GitHub. Также мне удалось скомпилировать программу под MacOS. Как это сделать я подробно описал здесь. Заметьте, что для декодирования звука необходимо собрать отдельную библиотеку libaeroambe и положить ее в одну директорию с JAERO.

Для приема я использовал программу Gqrx. Антенна была закреплена на окне и направлена по максимальному уровню сигнала. Она имеет встроенный LNA (малошумящий усилитель, МШУ), то есть, является активной и требует питания. Питание подается по тому же коаксиальному кабелю, по которому ВЧ сигнал идет в приемник. На жиле кабеля должна быть постоянная составляющая напряжения относительно экрана, и эта разность потенциалов служит для питания антенны. Это называется bias tee. Такая фича есть не во всяком SDR, но в RTL-SDR v3 она имеется. Для ее активации в Gqrx нужно указать device string rtl=0,bias=1.

В Gqrx должна быть выбрана модуляция USB, а звук из Gqrx необходимо перенаправить в JAERO. В MacOS для этого я использую программу Loopback. Под Linux может быть использовано приложение pavucontrol. Вариант с Linux и pavucontrol ранее был описан в статье SSTV: обмен картинками на коротких волнах. Как то же самое можно сделать под Windows, мне, к сожалению, неизвестно. Я много лет не использую эту ОС.

Если все было сделано правильно, мы увидим, как JAERO что-то декодирует (кликабельно, PNG 3072x1920, 1.2 Мб):

Декодирование Inmarsat при помощи Gqrx и JAERO

Выглядит как перечень спутников и частот, на которых они работают.

Выше по частоте мне удалось поймать пример передачи ACARS (кликабельно, PNG 3072x1920, 1.1 Мб):

Передача ACARS, принятая на RTL-SDR

Выглядит то ли как прогноз погоды, то ли как отчет о метеоусловиях. Увы, я не знаю, как это правильно читать, и разбираться не очень хотелось. Обратите внимание, что сигнал идет с более широкой полосой, а также что Speed выбран 10500 bps, а не 600 bps, как на предыдущем скриншоте.

Дополнение: В комментариях domov0y подсказал, что это информация о погоде в аэропортах в формате METAR.

Наконец, по соседству мне удалось поймать и пример передачи голоса (кликабельно, PNG 3072x1920, 1.1 Мб):

Пример передачи голоса через спутники Inmarsat

В отличие от предыдущих сигналов, которые присутствуют на водопаде постоянно, эти то появляются, то исчезают. Звук при этом воспроизводится в колонках. Обратите внимание на очередное отличие в полосе и скорости передачи информации.

Для радиолюбителей Inmarsat представляет такую же ценность, что и любые другие сигналы в эфире. Тут можно бесконечно самореализовываться путем изготовления антенн, приемников, декодеров и всякого такого. При этом используются довольно высокие частоты, что добавляет интереса. Спутники являются геостационарными, поэтому они доступны в любое время дня и ночи, а также не подвержены эффекту Допплера. Это выгодно отличает их от тех же метеоспутников.

Метки: , .