OpenATS续篇:搭建自己的卫星地球站

2017-11-27 969618人围观 ,发现 53 个不明物体 其他无线安全

*本文作者:OpenATS;本文属 FreeBuf 原创奖励计划,未经许可禁止转载。

搭建自己的卫星地球站

继上篇文章:DIY天线自动追踪系统OpenATS 的发表已经一年多了,这一年多的时间都没有更新这个小项目,因为我本人真的是太懒了。

其实OpenATS存在的缺点太多太多,开环,没有反馈。如果想继续完善,几乎需要重构。发表出来就是希望靠大家的力量来完善它,结果能按照我的文章做出来的人少之又少,一个是需求的人不多,再一个比较复杂,硬件方面就足够难倒很多人了。但现在我想继续抛砖引玉,用OpenATS来做一个属于自己的卫星地球站。我们经常看到上面类似的图片,这就是国家建设的卫星地球站,控制、接收地球上方的卫星,让卫星的数据传回地面,供计算机来解码出我们想要的数据。

这里我重点实验气象卫星,因为能直观地获取一些让我们兴奋的东西。气象卫星分极轨和静止轨道卫星。极轨气象卫星的轨道高度一般在650~1500km,每天每颗卫星过境两次。我国FY-3及国际上NOAA, METOP, NPOESS, Meteor等典型极轨气象卫星配置包括成像遥感仪、大气垂直探测仪、微波遥感仪、臭氧探测器、地球辐射收支仪、UPS探测仪、空间环境探测器等等载荷。

而静止卫星就是位于赤道上方大概35786km的卫星,绕地球旋转一周的时间刚好与地球自转时间相同,相对于地球地面来说是静止不动的,也是比较稀缺的轨道资源。由于高度高覆盖广,部署三颗便可以覆盖整个地球。像我们常见的卫星电视,我们的卫星天线都是静止不动的,指向的卫星就是静止卫星。静止气象卫星的技术也是非常复杂,因为距离我们较远,所以对卫星的分辨率还有精确度都是有着非常高的要求,毕竟角度偏一点点,相距这么远偏的就是十万八千里。所以现在的静止卫星采用的三轴稳定平台,精度能达到几百米,可想而知技术多厉害,只有部分发达国家能掌握静止卫星的一些关键技术。而我们所熟悉的西昌酒泉发射中心大部分发射的都是静止轨道卫星。

我国前阵子刚发射的中星9A就是发射后由于火箭的问题,没有将它送到预定的轨道,最后经过工作人员日夜奋战,精确计算,靠着卫星自身携带的燃料将它送到了预定轨道。这里就牵扯到静止卫星的一个特点,由于需要不断调节自身的轨道,卫星体内大部分都是燃料,在定位后要不断通过地面地球站来调节它的位置,防止它偏离轨道,还要在退役的时候,离开轨道把有限的轨道资源让出来。所以中星9A虽然到达了预定的轨道,但也消耗了很多燃料,大概剩下的燃料只能让它在轨道上运行5年左右的时间了。

美国去年年底发射的GOES-R入轨后改名为GOES-16,GOES-S将于明年年底发射。它发射GRB、HRIT、LRIT等等协议的数据,当然它在西半球上空,我们接收不到。但我们可以接收韩国的CMOS-1、我国的风云2F/2G/4A等含有HRIT/LRIT下行的卫星。风云4A为目前全球最先进的静止气象卫星,与GOES-R还有日本的Himawari-8/9等,性能均排在世界前列。

下面就让我们来搭建属于自己的卫星地球站。

我们搭建的地球站的几大重要的组成部分为:天线系统、控制系统、接收系统、解码系统、授时系统

天线系统

天线系统为整个接收系统的很重要的部分,玩无线电的朋友可能都会听过,无线电其实玩的就是天线,可见天线的重要性。

想接收静止卫星的数据,就需要一个面积较大的抛物线天线,1.8m以上直径的天线加上高增益LNA通过实验可以在大部分地方能完好的接收HRIT以及ABI模式数据。LRIT仅需要1米以上便可以成功接收。

想要接收极轨卫星,用OpenATS作为控制系统就好了,天线直径最低为0.9米,并且需要一个L波段的LNA来完成对信号的放大。

这里我的天线完全是用的船载卫星通信天线,如果你想自己制作的话,可以按照图自己制作天馈。

                         搭建自己的卫星地球站

一般气象卫星的极化方式为圆极化,分左旋和右旋。螺旋天线的制作请参照此网站(http://jcoppens.com/ant/helix/calc.en.php)的计算器来进行自己设计,材料使用铜丝和铝板便可以,不难的。反射面的话用卫星电视的大锅改造下就可以了,最好用大口径锅,也就是中六天线,因为中六为C波段正馈,接收L波段效果比Ku波段的中九偏馈天线要好。

天线相关照片:

搭建自己的卫星地球站  

  搭建自己的卫星地球站

控制系统

这一系统是接收HRPT的前提,否则是无法继续的。这一系统中,最重要的为自动追踪系统。这也是前阵子我制作OpenATS的目的,文章发表后反响不错,但本人太懒,一直没有进行更新和改进。而今年的9月1日开始,对OpenATS进行了进一步的改造和升级。

OpenATS V2.0

OpenATS的研发之初就是为了让无线电爱好者们能自己制作一款开源的追踪天线,而追踪天线的重要部分,控制部分便是OpenATS的核心。

当时做好后,没有对修正角度的功能进行测试,对函数库的理解错误,所以之前的代码中,角度修正实际上修正的并非角度而是脉冲数,在新的版本中改进了。新的系统中,如果发送:X 30.6 便是将30.6度的方位角重新定义为方位角的0度,这样便可以不需要手动去调整室外的天线了。相对应的,输入:Y -20 便是将仰角的-20度重新设置为仰角的0度。

新的OpenATS改的地方很多,添加了S(sleep/stop)睡眠、W(wake up)唤醒、L(lock)锁定和U(unlock)解锁功能。新的系统中,发送L命令后,天线保持当前角度,直接将步进电机的电源切断,而LNA的电源继续开启。这样在操作者想接收静止卫星的时候(比如风云2F/2G、COMS-1等),关闭步进电机来达到省电的目的。发送U命令,天线解除锁定。如果发送S命令后,天线将归零,延时一些时间后,继电器关闭,继电器可以接到天线的24V电源上。也就是说,输入S后,天线回归0点,在一定时间(几十秒)后,将会自动切断步进电机的电源,从而达到省电的目的。发送W命令唤醒处于S命令的天线。

每颗极轨气象卫星过境时间仅为几分钟至十几分钟,天线大部分时间都保持不动。由于步进电机在静止时,也会有较大的电能损耗,这方面在设计OpenATS之初是没有想到的,静止的步进电机依然保持着静止扭矩。而这时电流虽然不如运转时电流大,但由于静止时间太长,所以耗电量比运行天线都多出好几倍。所以添加了一个双路继电器模块,Arduino接收到睡眠命令时,控制继电器关闭,切断天线电机和LNA(如果你愿意)的电源,这样整个天线系统中,待机电流只有Arduino这一微小的设备了(天线的计算机我用物联网开关控制达到省电目的),这样设计才能长久监控卫星。当发送唤醒命令时,Arduino会控制继电器模块打开天线供电电源,再进行卫星的追踪。细节设计的非常细心,唤醒时会延时一部分时间,让整个系统先通电稳定后,再进行追踪。关闭电源之前会先让天线归零,再关闭。由于Arduino是顺序执行,你不能在程序中加入简单的delay延时,那样的话整个系统都会失去意义。

那如何给天线足够的时间来返回零点再切断电源呢?找了很多资料,查到了大名鼎鼎的Arduino多线程库ProtoThreads,学习了一下,然后打算用在OpenATS上。但又不想重构,所以程序中含有部分没有使用的ProtoThreads代码,为以后的OpenATS研发更多的功能来预留的。当得到了关电源的命令时,开始计数,程序循环一次便+1,一直到我们设置好数值后(数值也可以自行根据天线运转速度修改,但要保留足够时间让天线回到零点),激活继电器关掉电源。这样既不耽误天线归零,又不耽误切断电源的延时。如果你有更好的思路,本人智商有限,普通工人非职业程序员,请多多指教谢谢。

改进的地方还有追踪角度的切换,之前的OpenATS代码中存在漏洞,在一定条件下,卫星经过0度线(正北方向),天线会反转,新的版本修正了此问题。

还改变了步进电机控制针脚,将5、6、9、10针脚用来控制步进电机(因为Arduino数字接口的3、5、6、9、10、11支持原生pwn),而mega的外部中断接口有2、3…所以将3接口预留了出来,为以后天线改进预留了外部中断接口。

如果手动控制,控制反馈界面也改变了很多,变得更实用。发送角度后,新的角度会显示出来,好让你看到之前发送的历史记录。如果S命令切断电源,软件会告诉你天线电源切断,并且不再接受新的控制命令,会有提示发送W唤醒。直到你发送W命令唤醒后再开启天线(L命令和U命令同样如此)。

还有一个更大的改变,控制软件的改变。这部分需要详细说明一下,如果不感兴趣的可以跳过此部分。

新的OpenATS分了两个版本,一个版本为原来的使用WXtrack软件的Easycomm协议来追踪,成熟稳定,但缺点是由于WXtrack作者对软件输出做出了时间限制,最快也是1秒发送一次角度数据,这就造成了天线自动追踪时的缺点,运行时流畅度不好,虽然不影响信号的接收但不好看。而WXtrack的作者David tylor 设计了一款简单的应用,名字叫做FastWXtrack,这款软件的作用是读取注册表中的WXtrack的参数,包括你的坐标以及卫星的轨道和频率参数,来进行快速的计算卫星的下行频率,设计了DDE的服务端,这样著名的SDRsharp软件的DDE追踪插件,便可以连接上此软件来进行更快的频率追踪,保持频率居中。

而我发现此程序输出的角度值,却是整数,没有输出小数。在联系了作者,跟作者聊了很多,作者将软件更新了新的版本。新的版本为9月29日更新的1.1.2.15,更新了更高精度的DDE参数,让FastWXtrack输出更快的角度信息,来用到我的OpenATS系统中,作为新的OpenATS控制软件。然后用了一个DDE转串口输出软件来将FastWXtrack角度信息传送给OpenATS。传送速度是每秒20次,非常快,Arduino经常由于通信较快偶尔出现串口掉包现象,但不影响使用。我实在没脸让作者再修改修改了…然后我做的是将原来16细分的设置,改为了8细分,这样pwm输出频率降低一些,追踪速度也会快一些,但没有用WXtrack作为控制软件的方案成熟,目前追踪速度超过1°/S的卫星,会造成天线追踪跟不上卫星的情况,但此情况少见,多见于国际空间站那种飞行速度较快的卫星,或者是天线以高仰角经过上空,这样方位角变化角度飞快,但虽然追踪不上卫星,由于高仰角的方位角重要性会减弱,所以影响不大。可能很多人看不懂,以后自己在研究的时候会明白的。

无论哪个版本,都有自己的优点和缺点。

WXtrack的Easycomm协议作为控制软件的话,那么请将Arduino上传WXtrack版本的OpenATS。

优点:软件成熟,可以实现完全自动化,设置卫星优先级等高级设置;

缺点:追踪频率1秒一次,比较低。由于HRPT解码软件目前需要采用DDE协议,所以只能一个WXtrack控制天线,一个用来控制解码器。

如果使用WXtrack+FastWXtrack+DDE client作为控制软件的话,请上传FastWXtrack版本的程序。

优点:HRPT解码器和控制天线都采用一个软件。追踪频率快,天线运行流畅;

缺点:由于串口数据频率过快导致发送脉冲频率过快,天线运行慢,追踪快速卫星会悲剧。并且无法自动追踪多颗卫星。

推荐使用WXtrack版本,无论哪个控制软件,OpenATS都很好的支持协议,并且都带有自动断电、自动唤醒功能。

关于OpenATS,还有很多复杂的地方,这些话不足以概括所有,有兴趣制作的,可以留言,我尽量给你们提供讲解和帮助,并需要你们的力量变得更好。

图片:

搭建自己的卫星地球站

 搭建自己的卫星地球站

控制盒子有改动,更复杂没有拍照,用的半成品照片。

  搭建自己的卫星地球站

天线控制电脑用的是凌动D525低功耗平台,开启了VNC,加上路由器端口转发,在任何地方都可以用电脑或者手机连接天线进行控制。

搭建自己的卫星地球站

卫星站实录视频,看不到?点这里

接收系统

此系统也非常重要。

接收系统最前端为低噪声放大器LNA,L波段的LNA并非随便取材,需要对弱信号有很好的放大能力才可以,目前国际气象卫星的HRPT、HRIT、LRIT等下行频率大多为1.7Ghz左右,不需要下变频,使用常见的SDR便可以解调。我注意到国内运营商的GSM网络中,有1800Mhz的频段,又称为DCS。淘了几个DCS直放站的低噪声放大器,用来做接收系统的LNA,实测增益高,噪声低,做工稳定,是不可多得的好东西,毕竟运营商采购的这些设备都是长时间运行的,价格也是非常高的。一般直放站的上行线路中,会有LNA。但DCS1800频段的设备不多见,1800频段的研发之初就是因为900Mhz不够用。而运营商的频率带宽都比较高,一般在30Mhz以上,所以设备研发的频率范围也都比较宽。

其中移动的GSM1800Mhz的频率范围为:上行1710-1725MHz/下行1805-1820MHz;联通的为上行:1745-1755MHz/下行1840-1850MHz。我使用的联通DCS中的LNA,在1745Mhz的频率左右,工作正常。由于没有网络分析仪等高端设备,不清楚具体增益等参数,标签上看,在正常工作频率范围的增益为55dB,噪声系数为0.7dB。上行便是手机到基站的方向,可以理解为因为基站比较高,用户手机端比较低,所以手机发往基站的数据被称为上行。由于手机功率较低,而基站天线接收到信号后,需要对微弱的信号进行高增益的放大,才能被系统识别,所以LNA的作用非常重要,LNA的重要参数有噪声系数和增益。因为在整个接收线路中,处在接收系统的前端,LNA的噪声影响着整个系统,低噪声变得尤为重要。LNA要尽可能接近天线端,这是无线电的常识。

接收的SDR我们可以采用很多人玩的Hackrf ,还有目前比较火的Airspy、sdrplay、USRP等等。

Airspy性能不错。当然sdrplay也很好,覆盖短波,是国内无线电爱好者比较追崇的一款产品,但经各方人士测试,接收灵敏度不及Airspy。Airspy其实是国内代工的,淘宝可以直接从代工厂家购买。airspy mini性价比非常好,如果不是特别需要大的带宽以及别的复杂的功能接口,完全可以买这个。我这里有一个airspy mini,还有几个国内BH3CS仿的sdrplay产品-SDR3CS,由于是仿冒人家的产品,所以没有大面积推广,只在部分玩家之间流通。但经过测试,也是非常不错,跟原版的Sdrplay SP1性能几乎一样,并且设计上还要比原版好一些。

Airspy就是著名的SDR#软件开发商开发的产品,也是rtl-sdr的升级产品,12bit的采样率要比Hackrf还有rtl-sdr的8bit好出好几个量级。软件方面支持非常好,官方还发布了spyserver等通过网络来传输的服务端,就如同rtl_tcp一样,可以通过网络传输数据,就不必在乎馈线引起的损耗了。sdrplay同样也有支持,windows平台下美国爱好者自己开发的rspstreamer免费公开使用。可以通过GitHub下载。具体使用方法文档中有说明,安装好SDRPLAY的官方软件后拷贝SDRplay/API/x86下的mir_sdr_api.dll还有mir_sdr_api.lib到rspstreamer同一目录中。运行spyserver 或者rspstreamer来通过网线传输数据给解码软件。可以采用树莓派、香蕉派(推荐这个,因为有千兆网口)等小计算机来进行网络IQ数据传输,实际在使用过程中,airspy mini在6MSPS模式下完整IQ的传输网络速度为20多M/s,所以请使用千兆网络环境来进行IQ数据传输。

如果有人想用Hackrf,那暂时只能使用GNU Radio。

接收部分的照片:

搭建自己的卫星地球站

搭建自己的卫星地球站

搭建自己的卫星地球站

搭建自己的卫星地球站

解码系统

当然非常重要。

我们先来用计算机解码气象卫星的HRPT高清云图。

想玩软件无线电,就离不开著名的GNU Radio,里面集成了众多无线电的模块,可以供我们研究和使用。想更多了解这方面内容的朋友,可以去搜索和学习,GNU Radio比较复杂,需要有计算机编程基础还有无线电的基础。而GNU Radio里面集成了gr-noaa的HRPT解码模块,所以如果你想解码NOAA卫星的数据,可以用GNU Radio来进行解码,输出的RAW16格式的原始无线电数据文件,再通过David tylor的HRPT Reader来解码出高清HRPT云图(美国的NASA其实也有采用此软件)。不过过程复杂,不太适合大众,我就不在这文章里搞了,装作很牛逼的样子然而群众很难学到知识也没什么用处。

好在美国的无线电爱好者(twitter:@usa-satcom)自己编写了HRPT解码软件xhrpt-decoder,能解码输出RAW16文件供HRPT Reader来解码。简单实用,收费100美元。跟作者联系要来了软件,试用期30天(已被我破解)。运行于Windows平台的xhrpt-decoder需要.Net的环境,有的计算机上运行出错,作者给的方法是安装完整的VC++ 5.0需求控件。

巴西的Lucas也有一个很好的HRIT/LRIT开源解码软件—OpenSatelliteProject(OSP),他编写的OSP就可以很好的解码GOES卫星的HRIT、LRIT等高清云图。并且作者在不断完善。而美国那伙计的XRIT decoder就是用的他的轮子。对OpenSatelliteProject感兴趣的请在Github关注一下。我国的风云气象卫星使用的CHRPT格式,还有欧洲卫星有采用AHRPT格式,使用的是常见的QPSK解调,暂时我们只能采用GNU Radio来解码,usa-satcom的解码软件已经能很好支持AHRPT和CHRPT,由于我没有拿到手,想要软件解调的,等待更新吧。HRPT的星下点分辨率为1.1km。

GNURadio项目图片:

搭建自己的卫星地球站

HRPT解码软件截图:

搭建自己的卫星地球站

搭建自己的卫星地球站

HRIT/LRIT

LRIT工作于L波段,1691Mhz左右频率,直径大点儿的抛物线天线(1.2m以上)加上一个好的LNA就可以成功接收。由于卫星静止,天线不需要追踪,每十几分钟便可以出一幅全图,能覆盖1/3个地球。现在也是气象行业很重要的观测手段。

HRIT同样工作于L波段,对计算机的处理能力有一点点要求,这里就不得不提到OpenSatelliteProject(OSP),OSP是个很好的开源项目,目前又更新了OpenCL来进行图像渲染,还有GOES的GRB模式解码程序,作者来自巴西的Lucas个非常友好的人,我也跟作者是好朋友。由于写OSP的时候是以美国的GOES卫星的HRIT/LRIT格式来研发的,而我们在东半球,不能接收到美国的GOES卫星,我们东半球上空有几个HRIT/LRIT卫星,但格式并非跟GOES完全一样,lucas和来自澳大利亚东部的Sam已经开始在研究韩国的COMS-1卫星的格式,我也将跟他们合作参与研发和测试,未来也会渐渐研究我国的最新风云4A卫星的数据(极化方式为线极化),将会带来更震撼的效果。而日本的向日葵8号需要下变频,接收成本高我们暂且不研究。

COMS-1的LRIT信号:

 搭建自己的卫星地球站

COMS-1的HRIT信号:

搭建自己的卫星地球站

OpenSatelliteProject可以非常稳定地工作在Windows系统和Linux(最好Ubuntu)下,目前不支持HRPT的解码,lucas告诉我将马上支持HRPT了,感谢这些为无线电领域贡献的大佬们。

lucas以及美国几位大牛爱好者,已经在使用支持DVB-S2解码的电视卡(正在测试我国制造的TBS-6903卫星电视卡),成功解码出比HRIT更具优势的GRB高清卫星云图,实在是感谢他们的付出。

给你们看看GRB以及HRIT的放大后局部分辨率:

搭建自己的卫星地球站

搭建自己的卫星地球站          

我希望我们能在未来解码目前气象卫星的前沿技术:MODIS(中分辨率成像光谱仪),是目前AVHRR等载荷的未来方向。最高分辨率可以实现250米和500米还有1000米几个等级,数据分好几级。由于下行传输为X波段,带宽要求较大。所以对整个接收系统来说比较复杂,成本较高。目前暂时不做深入研究。

授时系统

唯一一个不太重要的,又对高精度追踪很重要的…

计算机可以通过网络授时来对时间进行校正。但追求完美的人来说,可以在这授时系统上下点儿功夫,可以为以后更深入研究做好基础。我们用GPS来授时,这时候就要一个GPS模块了。很多朋友会说,这个我有,但我猜大部分人的模块都不能用来授时。GPS授时需要的是支持1PPS输出的专用的授时芯片,跟普通的GPS定位芯片用途不一样。GPS授时的芯片可以将时间精确到30纳秒左右,1纳秒就是10亿分之一秒。GPS授时模块内自带的授时算法能尽量降低与GPS卫星时钟的误差,我们常见的手机基站,大多采用的就是GPS授时。最新研发的1588授时也不错,降低了这方面的成本和维护费用。

我这里用的是ublox的LEA-6T模块,专用的GPS授时芯片,我也是淘的基站时钟盒子,然后找出TTL接口再经过TTL转USB连接到电脑,进行1PPS的授时。由于转了USB接口,USB2.0接口的询问速度较慢,所以授时达不到几十纳秒级别。可以用TTL转串口来进行低延迟的授时。订购的TTL转RS232模块已经在路上。

授时系统采用Linux,我用的是Debian

首先安装所需要的软件:

apt-get install gpsd gpsd-clients python-gps ntp

安装完成后,我们通过gpsd的F命令将usb端口映射到gpsd.sock上

killall gpsd

gpsd /dev/ttyUSB0 -F /var/run/gpsd.sock

然后我们重新启动下ntpd服务

service ntp restart

这时候我们输入cgps -s看看能不能读取到GPS设备的数据。

下面将ntp的配置文件修改,让ntpd的时钟来源设置为GPS。

vim /etc/ntp.conf

找到下面的pool后面的ntp服务器地址,将网络服务器全部注释掉。

加上我们GPS时钟

server 127.127.28.0 minpoll 4

fudge 127.127.28.0 time1 0.0 refid NMEA

保存后killall gpsd再重新运行gpsd /dev/ttyUSB0 -F /var/run/gpsd.sock

再将ntp服务重启,这时候如果接入正常,我们输入cgps -s 便可以看到GPS接收的各种信息了。

我们还可以输入ntpdc -p 来查看ntp服务的来源,能看到GPS时钟源的输入,一定要有PPS来源,授时精度才能保证。

由于GPS授时知识点太多,而搭建授时系统复杂,所以很多东西我这里就不多说了,详细说的话这一篇文章也说不完,这里推荐一篇国外详细讲解搭建GPS授时系统的文章,里面涵盖的知识比较全面,请感兴趣的人去学习和研究。地址:http://catb.org/gpsd/gpsd-time-service-howto.html

自己搭建的授时系统截图:

搭建自己的卫星地球站

搭建自己的卫星地球站

HRPT高清云图,受上传文件大小影响,高清图请看网盘:

搭建自己的卫星地球站

2017-11-13_114212.jpg

搭建自己的卫星地球站

搭建自己的卫星地球站

搭建自己的卫星地球站

搭建自己的卫星地球站

搭建自己的卫星地球站
                                                               

我们可以从最后一张图中,明显看出渤海湾的水温要比辽宁半岛与朝鲜半岛水温要高。                                    

由于测试天线暂时没有放在楼顶,仅仅在露台上测试,并且位于城市中,没有加滤波器,干扰较厉害,所以云图质量不是很好。但没关系,依旧是国内业余无线电界的第一个成功接收HRPT高清云图的例子吧。

其实手动追踪也可以的,虽然较累但也能成功接收成功,感兴趣的朋友可以试一下。

HRIT/LRIT国外解码云图:

(全盘的高清HRIT的image文件大概在30M左右,GRB更大,所以分辨率可以很高的)

 搭建自己的卫星地球站

搭建自己的卫星地球站

GRB模式全盘影像:

搭建自己的卫星地球站

我的地球站使用了太阳能发电供电,增强了市电停电等异常断电处理能力,目前用了80W太阳能发电板和14AH电瓶(暂时手上只有这容量电瓶了),足够天线运转几天了。

我搭建的卫星地球站照片(含本人178cm对比照):

搭建自己的卫星地球站

微信图片_20171111221015.jpg

搭建自己的卫星地球站

搭建自己的卫星地球站

搭建过程,需要注意的事情很多,包括电子学中的关于接地、用磁环屏蔽等各种方法减少系统中的脉冲干扰等对信号造成的干扰。对天线的选址、水平度、对准等都要很细心。尽量避免高电压接入天线,牢记安全第一。很重要很重要很重要的一点,天线一定要配重好,也就是说当天线断电后,天线应该保持静止而不是偏重自动下垂。                                                                

有什么用

我经常在我的微信朋友圈,晒我做天线的过程、经验、以及实验的照片,许多人都在问我:“你做这个东西有什么用?”每次看到这个问题,我都有点儿怕。的确,不是为了气象预报,国家的气象预报都是免费的,并且可以从官网获得更清楚、更详细的卫星数据。我做这些真的是没什么用,但不是所有的事情都要以用处来衡量的。就像谈恋爱、找对象,也要以有什么用来衡量吗?通过做这些东西,我学会了很多电子、计算机、无线电方面的知识,也增强了自己的动手能力。有了自己的追踪天线,我可以为以后研究太空无线电提供了硬件的基础。更重要的,在这期间认识了一些同样爱好的国外技术大牛们,他们不但擅长无线电知识,还擅长计算机编程,擅长分享自己的技术和经验,更擅长去深入研究、探索一样东西。一点点积累,一点点进步,一点点创造。让我们的眼光变得更长远,让我们之前看似不可能的事情变成了可能。如果有人需要这方面的帮助,看到了这些文章,并且帮助了他们,这就是我最大的荣幸。

所以没什么用,可以看成这是对技术和爱好的一种追求。

结尾

有些话还是想说一些,国内的无线电爱好者人数不少,但总是停留在那些:CQ! CQ! CQ!除了通联很少有别的比较有意义的项目。一个RTL_2832U多少年了,网上一搜总是一堆堆的模仿,模仿别人接收个APT,模仿别人接收个收音机,模仿别人接收个ADS-B。爱好者们家里总是以无线电台的数量、型号来定位这个人在无线电爱好上的造诣。总有那么几个业界的“大佬”,很多崇拜他因为他的各种高端电台,又或者家里电脑显示器6个摆在一起,看看电脑显示器上的东西,就大概知道没啥水平的。真的是国内无线电爱好者的悲哀.

现在社会已经进入了新的时代,SDR的发展早已成了未来的方向。软件无线电跟计算机的强强联合可以将无线电的领域变得更精彩,当然需要很好的计算机基础。国内爱好者大部分人都不会自己去下载驱动,只会按照教程去一点点做。模仿成功了,晒个图,就没有然后了。计算机、英语基础成了限制他们进步的最大障碍。这也是我为什么这篇文章没有将GNU Radio的项目贴出来,我希望更多的人去学习它,应用它,而不是模仿别人。

看到国外Twitter上,Arduino、树莓派、Hackrf等等开源硬件的强强联合,爱好者们自己写代码,自己做小项目,自己做小卫星,自己做射电望远镜。希望我国的无线电爱好者能多学习一些新的技术,赶上时代的进步。此文章中,我尽量用比较容易懂的语言,将细节都讲解了出来,但很多知识还是没有贴出来,避免让人看了太高大上,就胆怯了。

最后关于法律

可能有人知道,我国《卫星电视广播地面接收设施管理规定》(此情况好像不太符合)规定:个人不得安装和使用卫星地面接收设施。(著名的广电局第129号令第八条),这也是为什么安装卫星的电视是违法的法律依据,很多人说此禁令取消了,然而并没有,取消的仅仅是商家权益而非个人。此规定已经成了多少年来备受关注的焦点了,所以请谨慎。当然目前来看松了很多,因为不符合目前国情的发展需求了。

《气象预报发布与传播管理办法》规定,除气象台外,其他任何组织或个人不得以任何形式向社会发布气象预报,违者最高处以5万元以下罚款。国家的区域HRPT高清云图好像还是收费的,所以各位爱好者,自己研究就好。请勿随便发射,干扰正常通信的运营。也勿随便自己公布天气预报,干扰别人正常生活,仅供技术研究。

本文中的所有相关软件以及解码卫星HRPT云图还有实拍的照片,都放在了网盘上。

网盘地址: https://pan.baidu.com/s/1slbU0f7   

OpenATS的Github项目地址:https://github.com/OpenATS/OpenATS

OpenSatelliteProject的Github项目地址:https://github.com/opensatelliteproject

至此本人结束了,本章可能较长,但很多知识还是略过。因为OpenATS是一个小项目,而搭建卫星地球站却不是一个小项目,而是一个复杂的工程。需要搭建者有计算机、地理、数学、电子、无线电等各方面知识,还要有很好的动手能力。而搭建一个小小的地球站仅仅是开始,为以后研究卫星通信、更好玩的无线电等各方面做好基础。

希望更多的爱好者们可以扩大我们的力量,让一切看似不可能的事情变成可能。

*本文作者:OpenATS;本文属 FreeBuf 原创奖励计划,未经许可禁止转载。

这些评论亮了

  • whatsme 回复
    我去....好牛逼!
    )57( 亮了
  • Secirity 回复
    (已被我破解)、工人非职业程序员,我了个去,让你说的如此简单,霸气侧漏啊!膜拜大神,光这些电路接线就不是一般人能理解透的,更别说...
    )19( 亮了
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