Ещё в 2015 году хотел опробовать минимальное устройство на яхте для приёма AIS сигнала через плагин OpenCPN. Поэтому заготовил информацию в 2014 году для различных применений подобного устройства.

NooElec NESDR Mini 2+ R820T SDR & DVB-T
NooElec NESDR Mini 2+ R820T SDR & DVB-T

Теперь у меня появилось такое устройство, в условиях городских помех на него и обычные станции принимаются со значительным фоновым шумом. Связано это с настройкой антенны и качеством самого приёмника. Точнее встроенных в приёмник фильтров. Точнее их отсутствие. Для фильтров надо использовать виртуальные кабели VAC Virtual Audio Cable и, например, GNURadio. Софт (HDSR) и драйвера для моего устройства можно скачать по этой ссылке.

Многофункциональное измерительное устройство

Что касается использования SDR для измерений, то гораздо больше подходит устройство OSA103 Mini с SMA разъёмами.

Это устройство может работать как SDR трансивер в 5 Ватт и это только бонус. Это в основном отличный Векторный антенный анализатор, Осциллограф, Генератор, Частотомер, Анализатор спектра, Измеритель АЧХ и ФЧХ, Измеритель LC. Устройство питается через микро USB кабель, который служит интерфейсом для графического приложения. Приложение работает под всеми основными ОС.

AIS плагин для OpenCPN

Существует несколько проектов на гитхабе с готовым исходным кодом. Посмотрим на пару наиболее популяных.

Verezano/AISradar_pi: Plugin for openCPN that displays AIS targets in a radar view style (github.com)

Этот проект имеет подробную инструкцию по компиляции. Большое количество форков и активные коммиты.

seandepagnier/rtlsdr_pi: rtlsdr plugin for opencpn for AIS vhf and more on tv tuner usb dongle (github.com)

Этот репозиторий обновлялся мерджем с форка 15 месяцев назад, а в основной код вносились изменения 3 года назад. Тем не менее стоит посмотреть отличия от предыдущего репозитория. Для Olimex OLinuXino A20. Мы используем версию OpenCPN 4.0 и это связано со средой компиляции в дистрибутиве Debian в котором есть надежная поддержка моего графического экрана. Поэтому я ориентируюсь на версию aisradar_pi-0.98.

cd OpenCPN/plugins
git clone https://github.com/Verezano/AISradar_pi.git
cd AISradar_pi
git checkout aisradar_pi-0.98
mkdir AISradar_pi/build
cd AISradar_pi/build
cmake ..
cmake --build .

Всё успешно собралось. Поэтому мы можем внести изменения в общий cmake файл чтоб аннотировать наш новый плагин.

Как работать с SDR радио в 2021 году?

"Настоящие IT" специалисты предпочитают цифровой метод решения этого вопроса (сарказм, естественно всё зависит от задачи, ресурсов, требований, времени и возможностей).

Известные мне трансмиттеры, которые доступны к покупке производятся командой Малахит. А также несколькими специалистами путём штучного или мелкосерийного производства. Китайские версии этих устройств (я говорю про приёмник Малахит) нуждаются в доработке и покупке оригинальной лицензии у разработчика. Все контакты могу прислать через личные сообщения.

Также я слышал про трансмиттер VisAir (от команды Малахит), Маламут и ещё паре подобных трансмиттеров различной ценовой категории.

Наиболее широкой сетью продажи по всему миру обладает следующее устройство SunSDR2 DX.

Так как я нахожусь в Испании, а связываться с таможней мне не захотелось, поэтому я и приобрел для яхты устройство SunSDR2 от компании Expert Electronics у местного дилера.

Также потребуется антенный тюнер или антенное согласующее устройство. Оригинальное стоит 479 евро. Подобное можно купить у китайцев набором за 24 евро или взять готовое в корпусе за 97 евро. В Испании без таможни через Амазон продают только старые версии устройства без дополнительных 2 кнопок управления и соответственно без режима тестирования и т.д.

Эту гениальную для понимая принципа согласования антенны схему разработал Давид Файнитский (ака N7DDC). Обсуждение и новую версию софта можно взять тут. А иллюстрации от процесса изготовления и запуска тут. Техническое описание на GitHub для ATU-100.

ATU-100 в корпусе N7DDC
ATU-100 в корпусе N7DDC

Если у вас несколько трансмиттеров на борту или несколько различных антенн, то пригодится этот переключатель. Он переключает либо антенны либо трансмиттеры. Смотря с какой стороны посмотреть. :-)

Ещё нужны наушники и микрофон. В принципе подойдет любая компьютерная гарнитура, но для лучшего качества более подходят устройства по ссылкам выше.

А ещё нужен набор кабелей, переходников и обжимного инструмента (кримпера).

Различные переходники для подключения трансмиттера и антенн.

Антенны

У меня есть 3 различные антенны. Одна на корме.

Антенна на корме, кабель подключён временно для теста. В рабочем положении кабель проходит внутри стойки релинга и внутри корпуса яхты.
Антенна на корме, кабель подключён временно для теста. В рабочем положении кабель проходит внутри стойки релинга и внутри корпуса яхты.

Ещё одна антенна 10 метров длинной совмещённая с ахтерштагом. Её как раз удобно использовать для дальней коротковолновой связи. Например, для того чтоб получить прогноз и метеорологическую карту на ближайший день. Обычно это удобно делать около 12 ночи, но зависит от диапазона приёма и состояния ионосферы в конкретный момент времени.

На фото оконцовка антенны и кабель который отводится к трансмиттеру
На фото оконцовка антенны и кабель который отводится к трансмиттеру

Третья антенна для топа яхтенной мачты может быть изготовлена из обычных труб PVC (Поливинилхлорид) и коаксиального кабеля RG58 и согласована, а может быть куплена готовая и проверена с помощью векторнного антенного анализатора OSA103 Mini.

Запчасти для 2-х метровой антенны на топ мачты.
Запчасти для 2-х метровой антенны на топ мачты.

Чтоб идеально использовать общий 16 морской VHF канал 156 800 кГц (Длинна волны 1.91 м) длинна антенны должна быть 95.5 см. Плюс 25 см на держатель. Дальность связи с такой антенной может достигать 60 морских миль, или 111.12 км.

Таблица соответствия количества витков, диаметра ПВХ трубы (или витков) и частоты антенны. В магазине не было трубы в 25 мм, поэтому я попробую использовать трубу в 20 мм. При этом на 5 витках максимум будет примерно на 160 МГц. Но надо будет учесть ёмкость медной трубы крепления антенны. На 5 витках - 150 МГц.

RG58 Co-ax Self Resonant Frequency (MHz)

Coil Turns

PVC Conduit Former Diameter

25mm

32mm

50mm

4

-

160

-

5

150

136

85

8

142

106

65

9

135

100

60

10

129

95

57

12

117

84

52

15

105

75

47

На верху мачты у меня стоит стандартная VHF антенна. Но предусмотрена возможность замены этой антенны на изготовленную вручную антенну любого диапазона от 2 до 6 метров.

Заземление

Трансмиттер обязательно нужно подключить к заземлению. Обычно это пара пластин металла закопанных в землю.

Временное заземление в случае стоянки на суше. Внутри просто контакт троса с кингстоном без пайки. Справа виден анод установленный в районе винта, с целью обезопасить винт от разрушения. Вместо винта разрушается анод.
Временное заземление в случае стоянки на суше. Внутри просто контакт троса с кингстоном без пайки. Справа виден анод установленный в районе винта, с целью обезопасить винт от разрушения. Вместо винта разрушается анод.

В случае яхты это должен быть кусок металла размещённый на корпусе ниже скулл яхты, таким способом чтоб течи не было. Соответственно либо используют уже готовые отверстия, либо металлические кингстоны, которые проходят через корпус. Но это не совсем верное решение, так как под действием потенциала некоторые металлы могут быстро разрушаться в солёной воде.

Подключение зеленого провода заземления к кингстону.
Подключение зеленого провода заземления к кингстону.

Поэтому лучше сделать отдельный вывод в воду для заземления. Или использовать оцинкованный хомут, который разрушится первым и не затронет кингстон.

Размыкатель сервисной батареи, шведский вольтметр и кросспанели питания и заземления для КВ радио.
Размыкатель сервисной батареи, шведский вольтметр и кросспанели питания и заземления для КВ радио.

Зелёно-жёлтый полосатый 16 мм провод разведенный проводами того же самого цвета это как раз клеммы заземления.

Питание от 220 вольт

В случае стоянки на земле или в порту радиостанцию можно запитать от общей сети. Для этого я использую вот такой импулсный блок питания от 220 вольт для преобразования в постоянные 12 вольт и 5 вольт. Также нужен провод заземления.

5 Вольт используются для подключения экрана с тачпанелью для прямого управления "мозгами" яхты собранными на Olimex OLinuXino a20.

После тестирования, все контактные разёмы нужно будет убрать в водонепроницаемый контейнер и залить отверстия выхода проводов герметиком. Когда всё устаканиться можно заменить эти соединения на стандартные водонепроницаемые. А сами обычные электрические провода на морские лужёные под слоем изоляции.

Защита во время шторма

Еще один отвод типа заземления должен быть с остальных вант, на случай удара грозы. И эти два отвода (заземлелния и громоотвод) не должны иметь непосредственного соединения. С грозой вообще всё сложно, надо делать автоматическую блокировку питания и отключение антенны (а лучше автоматический переброс на громоотвод).

Поэтому, пока, я решил упростить себе жизнь и отключать антенны вручную, а радио прятать во время шторма в водонепроницаемый контейнер (внутри я использую пакет с металлизацией, но можно использовать просто металлический контейнер) с амортизирующим пористым ложем.

Программное обеспечение

Дополнительные программы для логирования сеансов передачи телеграм по радио и другие вспомогательные программы. Ссылки на основные программы и инструкции к ним тут.

Дру/гие статьи на тему автоматизации яхтинга своими силами:

IT релокация в Сомалиленд из Испании / Хабр (habr.com)
Все «тайны» настройки софта для плагинов и периферии OpenCPN / Хабр (habr.com)
Использование OpenCPN для автоматизации производства / Хабр (habr.com)
IT техническая сторона яхтинга / Хабр (habr.com)
Шпаргалка, которая нужна на яхте / Хабр (habr.com)
IT Релокация на яхте. Из Швеции в Испанию / Хабр (habr.com)

Комментарии (16)


  1. de_mos
    10.12.2021 12:15
    +1

    Здорово, но дороговато( а как насчет Hackrf one + усилитель?


    1. ignat99 Автор
      10.12.2021 12:32

      Есть несколько альтернатив.

      OSA103 mini the first SSB QSO. - YouTube

      Вот, например использование OSA103, как чисто передатчика.

      Или Red Pitaya for Radio Amateurs - Red Pitaya

      Лично меня привлекло наличие дилера в Испании и понимание того момента что делать установку на рабочем столе из различных блоков это одно. А в море в короткий момент штиля, достать готовый моноблок с мощностью 100 Ватт из кейса и сходу отправить\получить данные - это другое...


    1. Yeahhehe
      10.12.2021 22:08
      +1

      Hackrf one, мягко говоря, не самый лучший вариант в плане чувствительности. В части усилителя я не припомню ни одного нормального, который способен раскачать милливаты hackrf. Обычно усилку требуется хотя бы 10 ватт с передатчика.


      1. ignat99 Автор
        10.12.2021 22:10

        Совершенно согласен с вами. Поэтому я вежливо и не упомянул о нём в своих комментариях выше. Но для справедливости ради, есть люди которые используют hackrf как трансмиттер. Но у меня нет информации как они это делают.


        1. de_mos
          12.12.2021 11:25
          +1

          у меня есть усилок с али который с hackrf усиливает до 5 ватт на нижних диапазонах КВ и около 2 вт на УКВ. размером со спичечный коробок. А в плане чувствительности приема могу поспорить, с балуном 1:9 чувствительность очень даже, весь мир слыно на КВ и далекие станции УКВ


          1. ignat99 Автор
            13.12.2021 10:35

            Слышал радиолюбители работают с усилителями от 100 Ватт до 600 Ватт. А у некоторых и 1200 Ватт.


  1. balamutang
    10.12.2021 14:57
    +1

    Для AIS есть же специальные девайсы.

    Они хоть и дорогие, но не дороже того чего вы купили россыпью. Кроме того можно банально использовать какую-нибудь моторолу GM300, у которой избирательность и чувствительность будет в разы лучше всяких SDR.


    1. ignat99 Автор
      10.12.2021 15:19

      Благодарю за ваш отзыв. Хотелось бы обойтись без специальных устройств и всё что возможно сделать программно. В том числе и AIS.

      Как раз и купил SunSDR2 чтобы на практике выяснить избирательность и чувствитеьность и варианты решения возможных проблем (которые могут и не возникнуть). Габариты (компактность) и сеть надёжных дилеров радио в Европе в моём случае имеют значение.

      mcHF Kit Fully Built- European Union ONLY | mcHF QRP transceiver (m0nka.co.uk)

      Есть один Европейский кит за 400 евро и сборщики из Румынии за 100 евро, что даёт в целом цену 500 евро для трансмиттера, но мне более приглянулось выбранное мной решения из-за возможности удалённого управления и использования радио через API, в том числе с мобильного устройства. Понятно что всё это можно сделать самостоятельно, но фактор времени также имеет значение.


    1. ignat99 Автор
      10.12.2021 15:44

      Вот реальная алтернатива для России\Украины\Беларуси. Но перебои с запчастями вынудили мелкосерийных производителей-специалистов остановить приём заказов в 2021 году.

      qrz.by : форум радиолюбителей Беларуси • Просмотр темы - Трансивер SW 2019 под заказ


    1. ignat99 Автор
      11.12.2021 03:23

      GM300 - подходит только для диапазона 2 метра - ультрокоротковолновой.
      А тут статья про трансмиттер для КВ диапазона (HF).

      Диапазон Полоса частот Длина волны

      Коротковолновые (КВ):
      160-метровый 1,85..1,95 МГц 162..154 м
      80-метровый 3,5..3,65 МГц 85,7..82,2 м
      40-метровый 7,0..7,1МГц 42,9..42,3 м
      30-метровый 10,1..10,15 МГц 29,7..29,6 м
      20-метровый 14,0..14,35 МГц 21,4..20,9 м
      15-метровый 21,0..21,45 МГц 14,3..14,0 м
      10-метровый 28,0..29,7 МГц 10,7..10,1 м

      Ультракоротковолновые (УКВ):

      2-метровый 144..146 МГц 2,08..2,05 м
      70-сантиметровый 430..440 МГц 69,8..68,1см


      1. balamutang
        12.12.2021 11:58

        AIS по стандарту работает в 162мгц (161,975 МГц (AIS-1) и 162,025 МГц (AIS-2)) и моторола может в него, а вы перечисляете любительские диапазоны


  1. psynix
    10.12.2021 15:02
    +1

    отличная статья, но как ответили выше как то дороговато.. .Хотя яхтинг в принципе не дешевое удовольствие.


    1. ignat99 Автор
      10.12.2021 15:24

      В тексте я привел альтернативы. Продают множество б\у трансмиттеров, в том числе и на лампах. Такие решения для данной яхты из красного дерева выпуска 1961 года смотрелись бы органично. 

      Но с ламповой техникой я знаком мало. А вот с цифровыми микропроцессорами AD работаю профессионально с 1996 - 98 года (точно уже не помню год, но в Windows было не достаточно оперативной памяти для платы расширения AD и мне пришось перейти на Linux).


  1. ignat99 Автор
    11.12.2021 07:05

    Послушать радиолюбителей можно и через интернет - hamsdr.ru


  1. nitro80
    11.12.2021 07:11
    +1

    Если вам нужен только AIS, то должно было хватить и простого свистка за 20 долларов.

    Или вы и передавать хотите?


    1. ignat99 Автор
      11.12.2021 08:02

      Если вы заметили, свисток есть (на первой фотографии в статье). Похоже нужны протоколы для голосовых каналов. Старички много воды гонят каждый день. Типа про погоду и т.д.

      Всё это можно пропустить цифрой. IMHO