Просмотр исходного текста страницы Blog:Roslyakov/13.12.2021 Формирование навигационного сигнала GPS CA с помощью gps-sdr-sim и HackRF

<summary [ hidden ]>
<center>[[File:JsPFkaOzCOA.jpg|400px]]</center>
Имитатор за копейки 
</summary>

== Формирование навигационного сигнала GPS L1 C/A c помощью GPS-SDR-SIM и HackRF One ==

''' GPS-SDR-SIM ''' — программа, позволяющая выводить двоичный файл сигналов в соответствии с указанным файлом спутниковой информации, информацией о координатах, частоте дискретизации и другими параметрами.

''' HackRF One ''' — программно-определяемое радио, способное передавать / принимать радиосигналы на частотах от 1МГц до 6 ГГц. 
Использует технологию, позволяющую с помощью программного обеспечения устанавливать / изменять рабочие радиочастотные параметры.

== Введение ==

Данная статья является инструкцией по формированию навигационного сигналы GPS L1 C/A для неподвижного потребителя. 
Для имитации GPS сигнала будет использоваться программа GPS-SDR-SIM, которая позволяет формировать выборку навигационного сигнала (НС) в соответствии с указанным файлом спутниковой информации. 
Полученный файл будет импортироваться  в радиочастотное устройство для трансляции НС в эфир.

В качестве приемопередатчика будет выступать программно-определяемое радио (англ. SDR - software defined radio) HackRF One. 
Основные характеристики устройства: диапазон частот от 1 МГц до 6 ГГц, полоса пропускания 20 МГц, 8-разрядный АЦП/ЦАП.

Рассматривается конфигурация HackRF One c расширяющей платой Portapack H2, которая позволяет работать HackRF One автономно, т.е. без подключения к компьютеру. 

В сборе HackRf One + Portapack H2 + металлический корпус, SDR выглядит следующим образом:

[[File:photo_2021-12-13_17-08-01.jpg||240px|center]]

На изображении ниже можно увидеть два SMA разъема CLKIN (ближний) и CLKOUT – вход и выход для синхронизации. 
На этой же стороне присутствует разъем  micro-USB для подключения платы к компьютеру.

[[File:photo_2021-12-13_16-51-13.jpg||400px|center]]

С противоположной стороны плата имеет антенный разъем SMA и две кнопки: Reset – для перезагрузки HackRF по питанию и DFU – для восстановления заводской прошивки. 
Над кнопками разъем для карты памяти.

[[File:photo_2021-12-13_16-48-52 (2).jpg||400px|center]]

== Последовательность действий для формирования сигнала ==


''' Шаг 1. Подключение '''

* Подключите антенну к SMA разъему на плате. 
* Подключите плату к ПК (micro-USB/USB кабель).


''' Шаг 2. Установка драйверов и пакетов на ПК (ОС: Linux) '''

*Команды в консоль:

  sudo apt update; sudo apt upgrade

  sudo apt install hackrf libhackrf-dev libhackrf0 gnuradio gnuradio-dev gr-osmosdr gqrx-sdr


''' Шаг 3. Отклик HackRF '''

* Включить плату, в открывшемся меню выбрать и нажать  кнопку HackRF.

[[file:photo_2021-12-13_16-49-51.jpg|thumb|Меню HackRF]]

* Соглашаемся на HackRF mode для управления платой через ПК.

*Команда в консоль:

  hackrf_info

*Ожидаемый ответ:

  hackrf_info version: unknown
  libhackrf version: unknown (0.5)
  Found HackRF
  Index: 0
  Serial number: 0000000000000000048866dc348258c3
  Board ID Number: 2 (HackRF One)
  Firmware Version: local-57ed3eb (API:1.04)
  Part ID Number: 0xa000cb3c 0x00614368


''' Шаг 4. Загрузить и скомпилировать код GPS-SDR-SIM '''

*Команды в консоль:

  git clone https://github.com/osqzss/gps-sdr-sim.git

  cd gps-sdr-sim && gcc gpssim.c -lm -O3 -o gps-sdr-sim


''' Шаг 5. Формированию выборки сигнала GPS '''

* Открыть консоль внутри скомпилированной программы.

* Консольная команда для формирования  8-разрядного бинарный файла сигнала по эфемеридному файлу brdc3540.14n: 

 ./gps-sdr-sim -e brdc3540.14n -l 31.603202,120.466576,100 -b 8 -d 300

где

brdc3540.14 — файл эфемерид 32-х спутников GPS;

-e — файл является общим форматом ГНСС-данных RINEX;

-l 31.603202,120.466576,100 — координаты позиции приемника;

-b 8 — разрядность чисел в выходном файле;

-d 300 —  длительность в секундах (1с = 5Мбайт).


''' Шаг 6. Формирование радиосигнала '''

На предыдущем шаге по эфемеридному файлу был создан 8-разрядный бинарный файл «gpssim.bin».

* Консольная команда для отправки сформированного файла на HackRF:
<sub>Убедитесь, что антенна подключена к антенному порту HackRF</sub>

  hackrf_transfer -t gpssim.bin -f 1575.42e6 -s 2.6e6 -a 1 -x 30 -b 5e6

где

hackrf_transfer – команда, с помощью которой можно  отправлять и получать сигналы, используя HackRF;
 
-t – пересылать данные из файла <имя файла>;

-f – несущая сигнала 1575.42 МГц;

-s – частота дискретизации 2.6 МГц;

-a – RF усилитель (1=Включен);

-x – усиление TX 30 dB;

-b – 5e6 полоса пропускания ФНЧ.


''' Шаг 7. Оценка параметров сигнала смартфоном '''

[[file:photo_2021-12-13_17-07-30.jpg|thumb|Ожижаемый результат]]

* Установить приложение GPS Test.

* Включить геолакацию.

* Включить на телефоне режим полета

== Дополнительный материал ==

Ссылки:

https://github.com/osqzss/gps-sdr-sim.git — GPS-SDR-SIM

https://russianblogs.com/article/2381493862/ — более широкая инструкция по флагам gps-sdr-sim

https://hackware.ru/?p=8249 — инструкция на русском для HackRF
{{wl-publish: 2021-12-24 09:22:02 +0400 | Roslyakov }}