MLAB wiki

Máte načtenou starší verzi dokumentu! Pokud ji uložíte, vytvoříte tím novou aktuální verzi.

====== Radiová Meteorická Detekční Stanice RMDS01A ======

===== Konfigurace Hardware detekční stanice =====

Většina použitých dílů pochází z projektu [[http://www.mlab.cz/| Modulární elektronické stavebnice MLAB]].

==== Potřebné vybavení ====

- Přijímač [[cs:sdrx|SDRX01B]] [[http://www.ust.cz/shop/product_info.php?cPath=29&products_id=76 | e-shop UST]]
  - [[http://www.mlab.cz/Modules/Clock/CLKGEN01B/DOC/DG8SAQ_emulator.cs.pdf|Kmitočtový syntezátor]] laditelný přes USB [[http://www.ust.cz/shop/product_info.php?products_id=90 | e-shop UST]]
  - 2x napájecí modul [[cs:unipower|UNIPOWER02A]]  [[http://www.ust.cz/shop/product_info.php?cPath=22_35&products_id=127 | e-shop UST]]
  - 2x síťový napájecí zdroj 12V  [[http://www.ust.cz/shop/product_info.php?cPath=30_50&products_id=115 | e-shop UST]] 
  - Koaxiální kabel RG58 [[http://www.ust.cz/shop/product_info.php?cPath=30_43&products_id=174 | e-shop UST]]
  - Předzesilovač [[cs:lna|LNA01A]] [[http://www.ust.cz/| UST]] 
  - 3x SMA konektory na kabel [[http://www.ust.cz/shop/product_info.php?cPath=30_59_71&products_id=207 | e-shop UST]]
  - UHF konektory zásuvka do panelu a vidlice na kabel (pro konstrukci antény).
  - PC s dostatečným výpočetním výkonem pro zpracování signálu. Vyzkoušeným minimem je Intel Atom N270 1,6GHz 1GB RAM pro vzorkování 48kHz.
  - Kvalitní zvuková karta. Např. [[http://www.muziker.cz/studio-podium/nahravaci-studio/usb-externi-zvukove-karty/p/7903-behringer-UCA-202-U-CONTROL | Behringer UCA 202 U-CONTROL ]]
  - Internetová konektivita.

==== Přijímací anténa ====

Konstrukcí antén se zabývá stránka [[http://wiki.bolidozor.cz/doku.php?id=cs:antennas|Antény pro příjem signálů odražených od meteorů]]

==== Koaxiální kabely ====

Vhodné je použít kvalitní 50 Ohm koaxiální kabel s dobrým stíněním, které zabrání průniku rušení (například z PC) do vstupu přijímače jinak než přes anténu.  Zatím obvykle používáme kabely typu RG58, konkrétní typ je [[http://www.gme.cz/koaxialni-kabely-50r/rg-58u-96fa-p651-301/|RG-58U/96FA]].  Vyrábí se ale i kvalitnější kabely například [[http://www.gme.cz/koaxialni-kabely-50r/rg-58-ekh-155-p651-320/|RG-58-EKH-155]] nebo LMR 195.

Vhodné je používat minimální potřebnou délku koaxiálního kabelu, aby nedocházelo ke zbytečným ztrátám signálu ve svodu.

==== Přijímač SDRX01B ====

Je softwarově definovaným přijímačem primárně vyvinutým pro radioastronomické experimenty, jeho vlastnosti jsou proto více než dostatečné i pro detekci meteorů. [[cs:sdrx|Další informace o jeho parametrech]]

=== Digitalizace signálu ===

== Zvuková karta ==

Pro digitalizaci nízkofrekvenčního signálu z přijímače je možné využít zvukovou kartu počítače se stereo vstupem. Důležitým parametrem zvukové karty je dobrý odstup signál šum (S/N minimálně 80dB). Co se týká vzorkovací frekvence, tak lze meteory detekovat i se vzorkováním 48 kHz. Je tím ovšem snížena časová rozlišovací schopnost stanice.

Vzhledem k poměrně velkým nárokům, které jsou kladeny na kvalitu zvukové karty a v důsledku její vysoké ceny je v poslední době tendence od použití zvukové karty ustoupit a použít nějaký vlastní digitalizační hardware.

===== Konfigurace software detekční stanice =====

Nastavení softwaru stanice je rozděleno na dva kroky, prvním je naladění přijímače na frekvenci, kde vysílá radar GRAVES a v dalším kroku nastavení detekce meteorů v přijímaném pásmu.

==== Lokální oscilátor přijímače ====

Jako lokální oscilátor přijímače je třeba použít modul [[cs:clkgen|CLKGEN01B]], který se nativně ovládá přes sběrnici I²C.  Je jej možné ale připojit přidáním dalších modulů i na jiná rozhraní.

=== USB rozhraní ===

Pro připojení lokálního oscilátoru na USB lze použít konstrukci [[http://www.mlab.cz/Modules/Clock/CLKGEN01B/DOC/DG8SAQ_emulator.cs.pdf|USB kmitočtový syntezátor]]. Způsob zacházení s lokálním oscilátorem se liší podle zvoleného operačního systému na detekčním počítači. 
Obecně ale po  [[cs:sdrx&#ladeni_lokalniho_oscilatoru|instalaci nutného  softwaru]] je potřeba naladit LO na frekvenci blízkou kmitočtu na kterém vysílá GRAVEs. Nejčastěji se používá o něco nižší frekvence než skutečná nosná frekvence radaru (například 143,0395 MHz).

=== Přímé připojení na I²C ===

V případě, že máme na počítači rozhraní I2C je vhodné připojit lokální oscilátor přímo k němu, neboť se tím vyhneme problémům s přechody mezi jednotlivými vrstvami protokolů. Jedním ze zařízení, které má přímo rozhraní I2C je ARM počítač  [[cs:odroid-x2|ODROID-X2]]. K tomuto počítači je nutné připojovat [[cs:clkgen|CLKGEN01B]] opatrně, neboť jeho pracovní napětí je na IO rozhraních je pouze 1.8 V. Tento problém lze ale bezpečně řešit zařazením modulu [[cs:i2chub|I2CHUB01A]], který kromě převodu napěťových úrovní funguje zároveň i jako rozbočovač, na jehož porty lze připojovat další I²C zařízení.

Samotné připojení oscilátoru k ODROIDu provedeme podle návodu v sekcí [[cs:odroid-x2#pripojeni_i_c|O připojení I2C]]. Podrobný popis způsobu zacházení s I²C je pak na stránce [[cs:i2c|I²C a MLAB]].  Ve stručnosti je ale modul správně připojen pokud jej vidíme na sběrnicí. To lze zjistit tímto postupem:

Zkontrolujeme, že na sběrnici vidíme modul [[cs:i2chub|I2CHUB02A]]. V tomto příkladu je vidět a má adresu 0x70

linaro@linaro-ubuntu-desktop:~/repos/MLAB-I2c-modules/examples$ sudo i2cdetect -y 1 
       0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
  00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  10: UU -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  70: 70 -- -- -- -- -- -- --                         
  linaro@linaro-ubuntu-desktop:~/repos/MLAB-I2c-modules/examples$

Na něm je nyní potřeba aktivovat kanál ke kterému je připojen modul [[cs:clkgen|CLKGEN01B]], protože na nemáme připojeného nic jiného. tak si můžeme dovolit aktivovat všechny kanály volbou //0xff//

linaro@linaro-ubuntu-desktop:~/repos/MLAB-I2c-modules/examples$ sudo ./i2chub02_example.py 1 0x70 0xff
  Get initial I2CHUB setup:
  I2CHUB channel setup: 0b0
  Setup I2CHUB to channel configuration: 0b11111111
  final I2C hub channel status: 0b11111111
  linaro@linaro-ubuntu-desktop:~/repos/MLAB-I2c-modules/examples$ sudo i2cdetect -y 1 
       0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
  00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  10: UU -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  50: -- -- -- -- -- 55 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
  70: 70 -- -- -- -- -- -- --                          
  linaro@linaro-ubuntu-desktop:~/repos/MLAB-I2c-modules/examples$
  
Nyní vidíme i připojený modul [[cs:clkgen|CLKGEN01B]] se kterým můžeme komunikovat a ladit jej například kernolovským modulem pro [[https://github.com/MLAB-project/si570/wiki/Install|Si570]].

Je třeba dodat, že bez změny implicitních nastavení je potřeba mít nezapojenou žádnou volbu na jumperu 'SLAVES' na modulu I2CHUB, neboť to způsobí přípojení dalších pull-up rezistorů, které už obsahuje modul CLKGEN. A sběrnice I2C pak v takovém případě nemusí fungovat správně. 
=== Automatické naladění lokálního oscilátoru ===

Lokální oscilátor je třeba vždy po zapnutí stanice vždy znovu naladit. K tomu je připraven init skript, který naladění provede automaticky během zavádění systému **Tento skript ale zatím předpokládá pouze oscilátor připojený přes USB**. Do systému jej nainstalujeme následujícím postupem:

wget http://www.mlab.cz/Designs/Measuring_instruments/RMDS01A/SW/Scripts/setup_lo
  sudo mv setup_lo /etc/init.d/
  sudo chmod 555 /etc/init.d/setup_lo

Po stažení a nakopírování skriptu je potřeba ještě nastavit frekvenci na kterou má být lokální oscilátor vždy naladěn. Ta se vlivem výrobních tolerancí oscilátorů může na jednotlivých stanicích lišit. Nastavení se provede přímo v ladícím skriptu na řádku 44 kde je  v příkladu nastavená hodnota //freq=142.997918// MHz.

Po úpravě skriptu necháme vygenerovat odkazy do spouštěcích adresářů následujícím příkazem:

sudo update-rc.d  setup_lo defaults
  
=== Kontrola kalibrace LO ===

Občas je potřeba při ladění lokálního oscilátoru zkontrolovat jeho správnou kalibraci. To lze vyzkoušet například na informačních majácích řízení letového provozu. V Praze například dobře funguje služba VOLMET na 125.525 MHz Pro jiná místa lze frekvence najít v 
[[http://www.kmitocty.cz/?page_id=335|tabulce kmitočtů jiných stanic]]. Všechny letecké vysílače vysílají amplitudovou modulací s nepotlačenou nosnou. Lokální oscilátor je proto možné zkalibrovat na nosný kmitočet i v případě, že samotná modulace je nesrozumitelná.

{{ :cs:sdr:volmet_narodni.jpg?200 |Ukázka naladění služby VOLMET národní v programu SpectrumLab}}

Na obrázku je ukázáno naladění signálu na 125,525 MHz. Lokální oscilátor je ale naladěn na 125,515 MHz, proto je signál viditelný na přibližně 10 kHz v audiopásmu.

==== Detekční software ====

Pro detekci meteorů je aktuálně vyvíjen nový software [[https://github.com/MLAB-project/radio-observer|Radio-observer]]

==== Publikace dat ====

Proto aby měřená data mohla získat nějaký vědecký význam je třeba je dát k dispozici ostatním pozorovatelům. Za tímto účelem vzniklo již několik celosvětových databází, kam lze data ukládat. V současné době se jedná o centralizovaném úložišti pro data pozorovatelů provozovaného Českou astronomickou společností. Zatím je záloha dat řešena uploadem na provizorní server pomocí [[http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&path=%2FDesigns%2FMeasuring_instruments%2FRMDS01B%2FSW%2FTools%2F#_Designs_Measuring_instruments_RMDS01B_SW_Tools_|bash skriptů]].

======= Upgrade na verzi RMDS01B =======

Přidáním setu na synchronizaci času vznikne detekční stanice verze 01B. Celé zařízení se pak skládá z následujících modulů:

Hlavní rozdíl je v přidání komponentů z konstrukce [[cs:time_sync|synchronizátoru času]].

====== Parametry stanic ======

===== Detekční limity =====

Citlivost systému dosud nebyla experimentálně ověřena, protože chybí srovnávací data z jiných zdrojů. Citlivost stanice na odrazy meteorů je také ovlivněna [[cs:meteory_rusenie|různými druhy rušení]].

===== Frekvenční stabilita =====

Frekvenční stabilita přijímače stanice je ovlivněna hlavně teplotou lokálního oscilátoru. Na následujícím obrázku je vidět odhadovaná teplotní závislost vycházející ze změřeného teplotního posuvu. Změna frekvence byla pozorována na kompletní soustavě i se zvukovou kartou SoundBlaster USB External 24bit live.

{{:cs:sdr:sdr_temp_calib.png?300|Odhad vlivu teploty na přijímací sestavu detektoru meteorů}}

Použitý počítač byl Asus EEE, který se obecně dobře hodí pro použití v přenosném detektoru.

====== TODO ======

* Prozkoumat možnost ovládání Si570 přímo ze SpectrumLabu http://www.qsl.net/d/dl4yhf///////speclab/settings.htm
  * Připravit .deb balíček pro instalaci na Linuxové stanici.

Vyplňte, prosím, všechna písmena v poli, abyste dokázali, že nejste robot. Z P H W R Ponechte prosím toto pole prázdné:

Komentář k úpravám

Poznámka: Tím, že editujete tuto stránku, souhlasíte, aby váš obsah byl licencován pod následující licencí: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International