Radio Skimmers | Μέρος 1/3

topsv1cdnΗ αύξηση της ισχύος των προσωπικών υπολογιστών μαζί με μια πληθώρα προγραμματιστικών πλατφόρμων προσφέρουν εύκολη, γρήγορη και αποδοτική ανάπτυξη λογισμικού ανάλυσης και επεξεργασίας ράδιο σημάτων. Το δε Διαδίκτυο αποτελεί ένα σύνολο από εργαλεία που ενώνουν όλες τις εφαρμογές λογισμικού μεταφέροντας τα δεδομένα που αυτές παράγουν. Εξυπηρετητές που λειτουργούν κάπου μέσα στον παγκόσμιο ιστό αποθηκεύουν και διαχειρίζονται αυτά τα δεδομένα. Πως θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε όλα αυτά προς όφελος του χόμπυ μας;

Ένας από τους πυλώνες του Ραδιοερασιτεχνισμού είναι η παγκόσμια επικοινωνία. Τα βραχέα και μεσαία κύματα προσφέρονται για μια εύκολη και γρήγορη διεξαγωγή ενός  QSO με αυτό τον σκοπό. Από τα πρώτα μηχανήματα που αποκτά ένας ραδιοερασιτέχνης είναι συνήθως ένας πομποδέκτης HF, που μαζί με μια απλή κεραία διπόλου του δίνει την δυνατότητα να συνομιλήσει με συναδέλφους από όλη την υδρόγειο.

Πάνω σε αυτά τα χνάρια κινήθηκα και εγώ. Το στήσιμο του πρώτου μηχανήματος στο shack και οι πρώτες επαφές στους 14 και 7 μεγάκυκλους αποτελούν εμπειρίες που δεν θα ξεχάσω πότε. Το πάθος της ακρόασης στα HF σε διαφορετικές μπάντες και διαμορφώσεις – modes επικοινωνίας είναι μια δραστηριότητα που πάντοτε θα επιδιώκω να έχω.

Πάνω από είκοσι χρόνια πέρασαν από τότε, οι καιροί άλλαξαν και η κοινωνία της πληροφορίας εισέβαλε στην ζωή μας. Όμως το μεράκι και η ανάγκη για QSO και ακρόαση δεν μπορεί να αλλάξει με τίποτα. Αντιθέτως μπορεί να γίνει καλύτερη με την χρήση των νέων εργαλείων που μας προσφέρουν συνάδελφοι από όλο τον κόσμο.

Στην απλούστερη περίπτωση χρήσης ένας ραδιοερασιτέχνης θα άνοιγε τον πομποδέκτη του και θα συντονιζόταν στις επιτρεπόμενες συχνότητες ψάχνοντας από την αρχή μέχρι το τέλος της μπάντας να ακούσει τους αλλούς σταθμούς που εκπέμπουν. Η λειτουργία που ουσιαστικά εκτελείται με αυτή την ενέργεια είναι μια σειριακή αναζήτηση στο εύρος των συχνοτήτων και παύση προς αποκωδικοποίηση – ακρόαση σε ένα και μοναδικό σήμα – σταθμό. Αν και μια τέτοια δραστηριότητα έχει την δικιά της μαγεία, μήπως στην σημερινή εποχή θα μπορούσαμε να έχουμε μια παράλληλη και ταυτόχρονη αποκωδικοποίηση πολλαπλών σημάτων; Με αυτόν το τρόπο όχι μόνο δεν θα χάναμε σταθμούς που δεν θα εξέπεμπαν την στιγμή που σειριακά περνούσαμε πάνω από την συχνότητα τους, αλλά θα μπορούσαμε και εύκολα να διαλέξουμε επαφή για το QSO μας.

Με όποιον τρόπο και να γίνει αυτή η αναζήτηση των σταθμών που εκπέμπουν, θα ήταν δύσκολο αν όχι αδύνατο για έναν ραδιοερασιτέχνη να καταγράψει όλους τους σταθμούς που έχει ακούσει και πόσο μάλλον να τους απεικονίσει πάνω σε έναν παγκόσμιο άτλαντα. Ακόμη και αν μια τέτοια διαδικασία ήταν εφικτή, για πόσο συνεχόμενο χρονικό διάστημα μπορεί να εκτελεστεί; Έχοντας ένα εργαλείο όπως ο ηλεκτρονικός υπολογιστής, δεν θα μπορούσε να αυτοματοποιηθεί η διαδικασία που θα μας έδινε σαν αποτέλεσμα μια λίστα σταθμών που έχουμε ακούσει σε διαφορετικά modes και ταυτόχρονα την απεικόνιση τους στον χάρτη αλλά και την καταγραφή τους σε κάποια βάση δεδομένων προς μελλοντική αναζήτηση ή άλλων εργασιών πάνω σε αυτά τα δεδομένα;

Αν λοιπόν υπήρχαν αρκετοί αυτοματοποιημένοι σταθμοί παγκοσμίως που καταγράφουν και μοιράζονται τους σταθμούς που ακούνε, δεν θα μπορούσαμε να δούμε σε πραγματικό χρόνο πως περνάει η κάθε μπάντα;

Μια δεύτερη απλή δραστηριότητα με σκοπό την επικοινωνία είναι η επιλογή μιας συχνότητας και η εκπομπή σήματος γενικής κλήσης CQ. Η ικανοποίηση που προκύπτει από την απάντηση σε αυτή την κλήση είναι απερίγραπτη. Αν όμως αυτή δεν έρθει ποτέ, τι μπορεί να φταίει; Ένας βασικός έλεγχος του σταθμού μπορεί εύκολα να γίνει και λογικά θα έχει προηγηθεί πριν από την όποια κλήση. Ο πιο έμπειρος ραδιοερασιτέχνης θα έχει μελετήσει και την διάδοση των βραχέων κυμάτων στην ιονόσφαιρα επιλέγοντας την κατάλληλη συχνότητα για CQ. Γιατί λοιπόν να μην έρχεται η πολυπόθητη απάντηση ή μόνο Ευρωπαίοι συνάδελφοι να μας καλούν όταν εμείς θέλουμε Αμερική ή Ιαπωνία; Δεν φτάνουν τα σήματα μας μέχρι εκεί ή απλά δεν υπάρχει κανείς να μας απαντήσει; Δεν θα μπορούσε να υπάρχει ένας τρόπος να διαπιστώσουμε εύκολα και άμεσα αν κάτι τέτοιο συμβαίνει;

Έχοντας όλες τις παραπάνω απαιτήσεις κατά νου, ξεκίνησα την αναζήτηση των κατάλληλων εργαλείων λογισμικού και υπηρεσιών που θα τις ικανοποιούσαν.

Από τα πρώτα προγράμματα που παρείχαν δυνατότητα παράλληλης και ταυτόχρονης αποκωδικοποίησης ψηφιακών σημάτων τύπου BPSK31 ήταν, και ακόμη είναι, το Ham Radio Deluxe – HRD. Στην εφαρμογή Digital Master – DM ενσωμάτωσε το επονομαζόμενο SuperSweeper. Με αυτό ο χρήστης μπορούσε να «διαβάσει» ταυτόχρονα πάνω από 20 διαφορετικά QSO την ίδια χρονική στιγμή και σε ένα εύρος ακουστικής λήψης περίπου των 4KHz, έχοντας συντονίσει τον δέκτη του σε συγκεκριμένη και σταθερή συχνότητα. Με το πέρασμα των χρόνων αλλά και την εξέλιξη που έφεραν πολλαπλές καινούριες τεχνολογίες, εμφανίστηκαν παρόμοια προγράμματα που έφεραν στο όνομα τους την Αγγλική λέξη «skimmer«. Το πιο ευρέως διαδεδομένο είναι ο CW Skimmer από τον VE3NEA. Μια από τις πολλαπλές ερμηνείες που έχει το ρήμα skim είναι η αφαίρεση των σπουδαιότερων ή ευκολότερα αποκτήσιμων περιεχομένων από κάτι, όπως του βουτύρου από το χτυπημένο γάλα. Οι προγραμματιστές χρησιμοποιώντας μεταφορικά την λέξη skimmer ονόμασαν έτσι τις εφαρμογές τους. Η βασικότερη λειτουργία που εκτελούν είναι η ανίχνευση σε πραγματικό χρόνο μέσα από ένα εύρος ράδιο συχνοτήτων, εκείνων των σημάτων που φέρουν πληροφορία. Η ανίχνευση αλλά και η αποκωδικοποίηση αυτής γίνεται ταυτόχρονα και παράλληλα για όλα αυτά τα σήματα!

Έχοντας τα παραπάνω υπόψη, εύκολα μπορεί να γίνει κατανοητό πως ο CW Skimmer χρησιμοποιείται για CW QSOs. Αν και δελεαστικό, θεωρώ πως η λήψη κώδικα morse για προσωπική χρήση αποτελεί μια από τις ικανότητες του ραδιοερασιτέχνη.   Οι           skimmers έχουν άμεση συσχέτιση με τα ψηφιακά mode επικοινωνίας. Τα πιο διαδεδομένα μέχρι στιγμής είναι τα RTTY, BPSK31, BPSK63 ακόμη και BPSK125. Ο Skimmer που καλύπτει και τα τέσσερα αυτά mode είναι ο RCK Skimmer από τον DL4RCK. Μπορεί να ανιχνεύσει μέχρι και 4KHz εύρος ακουστικών       συχνοτήτων συνδέοντας απλά την AF έξοδο ενός LSB δέκτη στην κάρτα ήχου ενός προσωπικού υπολογιστή. Αν και το εύρος είναι περιορισμένο, υποστηρίζει έλεγχο CAT του δέκτη (μέσω της ευρέως διαδεδομένης εφαρμογής OmniRIG) και έτσι μπορεί εύκολα να τον συντονίζεισεδιαφορετικά «κομμάτια»των 4KHz στην ίδια ή σε διαφορετικές μπάντες. Η δε αλλαγή στο συντονισμό εκτελείται χρονικά με έναν αποδοτικό αλγόριθμο.

rs001-1
Εικόνα 1 RCK Skimmer

Αν και ο RCK Skimmer αποτελεί το πιο βασικό μέρος της όλης λύσης, δεν καλύπτει απαιτήσεις όπως την απεικόνιση των σταθμών που ελήφθησαν σε έναν παγκόσμιο χάρτη. Για αυτό το λόγο γίνεται χρήση του DX Atlas λογισμικού από τον VE3NEA. Ο δισδιάστατος χάρτης που προσφέρει συνοδεύεται από την δυνατότητα απεικόνισης σε αυτόν πληροφοριών από άλλα προγράμματα, χρησιμοποιώντας τεχνικές προγραμματισμού OLE Automation & Component Object Model – COM.

Ο συνάδελφος DL4RCK έχει κάνει άριστη δουλεία στο λογισμικό RCK Skimmer που δημιούργησε. Όμως για επιπλέον λειτουργίες όπως η ταξινόμηση, επεξεργασία, παρουσίαση και ανάλυση αυτών των δεδομένων απαιτείται η χρήση ενός τρίτου προγράμματος. Αυτό είναι το ViewProp από τον ZL2HAM. Λαμβάνει τα δεδομένα από έναν Skimmer τα οποία χρησιμοποιεί για να εκτελέσει τις εξτρά λειτουργίες και ταυτόχρονα απεικονίζει τους σταθμούς στον χάρτη του DX Atlas. Το ViewProp είναι γραμμένο σε .NET framework, το οποίο απαιτείται να είναι εγκατεστημένο, αν και όλες οι σύγχρονες εκδόσεις των MS Windows το περιλαμβάνουν. 

Εικόνα 2 Λογισμικό ViewProp
Εικόνα 2 Λογισμικό ViewProp

 

Εικόνα 3 Λογισμικό DX Atlas και spots από ViewProp
Εικόνα 3 Λογισμικό DX Atlas και spots από ViewProp

Τα τρία αυτά λογισμικά που προαναφέρθηκαν μπορούν να εγκατασταθούν στον ίδιο προσωπικό υπολογιστή ενος ραδιοερασιτέχνη ικανοποιώντας αρκετές από τις αρχικές απαιτήσεις. Θα μπορούσαν ακόμη να χρησιμοποιηθούν αυτόνομα. Ο RCK Skimmer μπορεί να ανιχνεύσει ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων χωρίς έλεγχο του δέκτη, το ViewProp να συνδεθεί σε άλλους παγκόσμιους εξυπηρετητήτες – servers Skimmer μέσω του διαδικτύου – internet και το DX Atlas στην απλούστερη χρήση σαν ένας ραδιοερασιτεχνικός ηλεκτρονικός χάρτης. Συνδιάζοντας όμως και τα τρια μαζί με μια σύνδεση στο διαδίκτυο ολοκληρώνουμε τον σχεδιασμό της λύση με την οποία ασχολούμαστε.

Το πλήθος των πληροφοριών που συγκεντρώνουμε από τον Skimmer μπορεί εύκολα μέσω του διαδικτύου να χρησιμοποιηθεί και από άλλους συναδέλφους. Ένα απο τα online συστήματα που αποθηκεύει τέτοια δεδομένα είναι το PSK REPORTER. Σε αυτό ανεβάζουν στοιχεία δεκάδες αν όχι εκατοντάδες Skimmers παγκοσμίως κάθε ημέρα. Φυσικά και υποστηρίζεται από τον RCK Skimmer με χρήση σύνδεσης internet. Αν και μέσω της εφαρμογής web που διαθέτει μπορεί ο ενδιαφερόμενος συνάδελφος να πάρει απεικόνιση των σταθμών σε έναν δισδιάστατο Google maps χάρτη (ακόμη και αυτών που άκουσε ο δικός του Skimmer), μονάχα οι σταθμοί που καλούν CQ θα είναι ορατοί. Για να εμφανιστούν και οι σταθμοί που απαντούν με DE (αφού ουσιαστικά και αυτοί έχουν ακουστεί στον RCK Skimmer), θα πρέπει να γίνει η χρήση του VIEWPROP με έξοδο στον DX Atlas τοπικά στο προσωπικό shack και μόνο. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι πως ο Google maps χάρτης περιέχει πληροφορίες των τελευταίων είκοσι τεσσάρων ωρών, περιορισμός που δεν ισχύει στην τοπική λύση. Το project PSK REPORTER όμως συγκεντρώνει δεδομένα από μια πληθώρα ψηφιακών mode καθώς και CW, προσφέρει επιπλέον στατιστικές πληροφορίες και φυσικά είναι εύκολα προσβάσιμο από όλους.

Εικόνα 4 Online χάρτης από PSK REPORTER project
Εικόνα 4 Online χάρτης από PSK REPORTER project

Το πρώτο mode για το οποίο συγκέντρωθηκαν πληροφορίες στο PSK REPORTER ήταν φυσικά το PSK. Κατά την πορεία εξέλιξης του προστέθηκαν και άλλα. Μέσα σε αυτά είναι και το CW, αλλά με αρκετά περιορισμένο πλήθος δεδομένων. Ένα παρόμοιο project που προηγήθηκε χρονικά είναι το REVERSE BEACON NETWORK – RBN. Στις αρχές του 2008 ο VE3NEA δημιούργησε τον γνωστό πια CW Skimmer και λίγο αργότερα ξεκίνησαν από τον N4ZR οι εργασίες για την δημιουργία του RBN. Το σύστημα σχεδιάστηκε από το μηδέν για να συνεργαστεί με τον CW SKIMMER και για αυτό τον λόγο έχει τουλάχιστον πέντε φορές περισσότερους online Skimmers σταθμούς, που ανεβάζουν δεδομένα (spots) για CW QSOs μέσω διαδικτύου σε αυτό. Επιπλέον, το λογισμικό CW Skimmer έχει εξελιχθεί και υποστηρίζει δεκτές αρχιτεκτονικής Software Defined – SDR. Οι τελευταίοι μπορούν σαρώσουν την ίδια χρονική στιγμή αρκετά μεγαλύτερο (ακόμη και εκατό φορές περισσότερο) εύρος συχνοτήτων από τα 4KHz ενός κλασικού Skimmer, αυξάνοντας έτσι την πιθανότητα ανίχνευσης σταθμών που καλούν (CQ) ή απαντούν σε κλήση (DE).

Εικόνα 5 RBN project online - απεικόνιση σταθμών που άκουσαν το CQ του SV1CDN
Εικόνα 5 RBN project online – απεικόνιση σταθμών που άκουσαν το CQ του SV1CDN

Ανεβάζοντας τους σταθμούς που λαμβάνονται από τον Skimmer μας σε αυτά τα online συστήματα, εξυπηρετούνται όχι μόνο οι υπόλοιποι συνάδελφοι παγκοσμίως αλλά και εμείς κάνοντας χρήση των υπηρεσιών που αυτά προσφέρουν. Ενώ ο RCK Skimmer μπορεί να ανεβάσει spots απευθείας στον PSK REPORTER, για να γίνει το ίδιο με το RBN απαιτείται η χρήση επιπλέον λογισμικού που φέρει όνομα Aggregator. Διατίθεται ως ένα απλό εκτελέσιμο αρχείο .exe απο τον ιστότοπο του RBN project. Όμως απαιτείται και για αυτό να έχει εγκατασταθεί το .NET framework της Microsoft. Το λογισμικό δίνει επιπλέον την δυνατότητα δημιουργίας αντιγράφων των spots και τοπικής διαθεσιμότητας τους, με το να επιτρέπει την σύνδεση σε αυτό μέσω telnet άλλων προγραμμάτων όπως του ViewProp.

Η συνολική λύση απαρτίζεται από τις παρακάτω οντότητες και μονάδες λογισμικού:

  • RCK SKIMMER
  • OMNIRIG
  • RBN AGGREGATOR
  • VIEWPROP
  • DX ATLAS
  • PSK REPORTER PROJECT ONLINE
  • RBN PROJECT ONLINE

και φυσικά έναν δέκτη βραχέων κυμάτων. Ακολουθεί ένα block διάγραμμα που δείχνει την σύνδεση μεταξύ μονάδων λογισμικού και οντοτήτων.

Εικόνα 6 Μπλόκ διάγραμμα λύσης
Εικόνα 6 Μπλόκ διάγραμμα λύσης

Συνοψίζοντας, η γενική διαδικασία χρήσης καθώς και η ροή πληροφορίας έχουν ως εξής: Ο δέκτης HF συντονίζεται σε μια αρχική συχνότητα λήψης και σε διαμόρφωση LSB. Εκτελείται το πρόγραμμα RCK Skimmer το οποίο έχει σαν είσοδο τα 4KHz ακουστικού σήματος από το δέκτη. Ταυτόχρονα γίνεται έλεγχος από τον Skimmer στην συχνότητα λήψης μέσω χρήσης του λογισμικού OmniRIG. Οι σταθμοί – spots που λαμβάνονται μεταφέρονται μέσω του διαδικτύου στο PSK REPORTER project απευθείας, ενώ τρέχοντας τον AGGREGATOR ενημερώνεται μέσω διαδικτύου το RBN project. Ο AGGREGATOR τροφοδοτεί ταυτόχρονα το πρόγραμμα VIEWPROP με spots προς τοπική διαχείριση αλλά και απεικόνιση σε χάρτη, κάτι που γίνεται εφικτό με το πρόγραμμα DX ATLAS.

Ακολουθούν κάποια screenshots που προέκυψαν από διαφορετικές περιπτώσεις χρήσης, καθώς και σύνδεσμοι για προγράμματα & online συστήματα. Στο επόμενο μέρος του άρθρου θα ασχοληθούμε με την αναγκαία εγκατάσταση και παραμετροποίηση του λογισμικού, όπως και με διαφορετικές περιπτώσεις χρήσης της όλης λύσης.

Εικόνα 7 Απεικόνιση σταθμών στον DX Atlas μέσω ViewProp, που ακούστηκαν από τον SV1CDN
Εικόνα 7 Απεικόνιση σταθμών στον DX Atlas μέσω ViewProp, που ακούστηκαν από τον SV1CDN
Εικόνα 8 Απεικόνιση σταθμών στο PSK REPORTER
Εικόνα 8 Απεικόνιση σταθμών στο PSK REPORTER

Ιστοσελίδες για το λογισμικό και τις οντότητες που προαναφέρθηκαν:

Επικοινωνήστε μαζί μου ή απευθείας με τον Rick για την τελευταία και σταθερή έκδοση του ViewProp.

sv1cdn {at} yahoo.com

Translate »