空中で何が聞こえますか? 最も興味深い信号を受信して​​デコードします。 パート2、VHF

こんにちは、Habr。



最初の部分では 、長波と短波で受信できるいくつかの信号について説明しました。 同様に興味深いのはVHFバンドです。ここでも何か面白いものを見つけることができます。









最初の部分と同様に、コンピューターを使用して独立してデコードできる信号を検討します。 誰がそれがどのように機能するかを気にし、カットの下で続けた。



最初の部分では、オランダのオンライン受信機を使用して、長波と短波を受信しました。 残念ながら、VHFには同様のサービスはありません-周波数範囲が大きすぎます。 したがって、以下に説明する実験を繰り返したい人は、30ドルで購入できるRTL SDR V3を最も安く購入できる独自の受信機を入手する必要があります。 このような受信機は最大1.7 GHzの範囲をカバーし、以下で説明するすべての信号が正確に受信されます。



それでは始めましょう。 最初の部分と同様に、信号は増加する周波数で考慮されます。



FMラジオ



FMラジオ自体は誰も驚かせる可能性は低いですが、RDSに興味があります。 RDS(Radio Data System)の存在により、FM信号の「内部」でデジタルデータを転送できます。 復調後のFMステーションの信号スペクトルは次のようになります。







パイロットトーンは19KHzの周波数にあり、RDS信号は57KHzの3倍の周波数で送信されます。 波形では、両方の信号を一緒に出力すると、次のようになります。



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位相変調を使用すると、1187.5 Hzの周波数の低周波信号がここでエンコードされます(ちなみに、1187.5 Hzの周波数も偶然選択されません-これは19 kHzパイロットトーン周波数を16で割ったものです)。 さらに、ビットごとのデコード後、非常に多くのタイプのデータパケットが復号化されます。たとえば、テキストに加えて、ラジオ局の代替放送周波数を送信でき、別のエリアに入ると、受信機は新しい周波数に自動的にチューニングできます。



RDS Spyプログラムを使用して、ローカルステーションのRDSデータを受信できます。 図に示すように、FM変調、120KHzの信号幅、192KHzのビットレートを選択した場合、HDSDRを介して接続できます。







次に、仮想オーディオケーブルを使用してHDSDRからRDS Spyに信号をリダイレクトするだけで十分です(VAC設定では、192KHzのビットレートも指定する必要があります)。 すべてが正しく行われた場合、通常の家庭用ラジオ番組よりもはるかに多くの、RDSに関するすべての情報が表示されます。







ところで、FMに加えて、DAB +をデコードすることもできます。それについては別の記事がありました。 ロシアではまだ機能していませんが、他の国では関係があるかもしれません。



エアレンジ



そのため、歴史的に、航空では、振幅変調(AM)と118〜137 MHzの周波数範囲が使用されます。 パイロットとコントローラーの間のネゴシエーションは暗号化されておらず、誰でも受け入れることができます。 約20年前、普通の安価な中国のラジオがこれを「引っ張った」-局部発振器コイルを押すだけで十分であり、運がよければ、範囲はより高い周波数にシフトします。 「デジタル考古学」に興味がある人は、2004 radioscanner forumで議論読むことができます。 その後、中国のメーカーがユーザーに会いに行き、Air Rangeをレシーバーに追加しました(Tecsun PL-660またはPL-680を推奨した最初の部分のコメントで)。 しかし、もちろん、より特殊なデバイス(AOR、Icomレシーバーなど)を使用する方がより望ましいです-ノイズが低減されます(信号がなく、ヒスが絶えないときに音がオフになります)。



各主要空港はかなりの数の周波数を使用しています。たとえば、ラジオスキャナーのウェブサイトから取得したプルコボ空港の周波数です。







ところで、さまざまなロシアの都市(モスクワ、サンクトペテルブルク、チェリャビンスクなど)からの講演の放送は、 http://live.radioscanner.netでオンラインで聞くことができます。



私たちにとって、空の範囲では、 ACARS (航空機通信アドレス指定および報告システム)デジタルプロトコルが興味深いです。 その信号は、131.525および131.725 MHzの周波数で送信されます(ヨーロッパ標準、異なる地域の周波数は異なる場合があります )。 これらは2400または1200bpsのビットレートのデジタルパーセルであり、このようなシステムの助けを借りて、パイロットはディスパッチャーとメッセージを交換できます。 MultiPSKでデコードするには、AMモードで信号に調整し(信号帯域幅が5KHzを超えるためSDRレシーバーが必要です)、仮想オーディオカードを使用してサウンドをリダイレクトする必要があります。



結果はスクリーンショットに示されています。







ACARS信号形式は非常にシンプルで、SA Freeで表示できます。 これを行うには、録音フラグメントを開くだけで、「内部」AM録音に実際に周波数変調が含まれていることがわかります。







さらに、記録に周波数検出器を適用すると、ビットストリームを簡単に取得できます。 実際には、これを行う必要はほとんどありません。 ACARSをデコードするための既製のプログラムは長い間書かれています。



気象衛星NOAA



飛行士の交渉を聞いた後、あなたはさらに高く登ることができます-宇宙へ。 NOAA 15NOAA 18NOAA 19の気象衛星は、137.620、137.9125、137.100 MHzの周波数で地球の表面の画像を送信しています。 WXtoImgプログラムを使用して信号をデコードできます。



受信した画像は次のようになります(radioscanner Webサイトの写真)。







残念ながら(物理の法則はだまされず、地球は丸いですが、誰もが信じているわけではありません)、衛星信号は私たちの上を飛ぶときにのみ受信でき、これらの飛行は常に地平線上の便利な時間と角度を持っているとは限りません。 以前は、次のフライトの日付と時刻を確認するために、 Orbitronプログラム(2001年以来既に存在していた長命のプログラム)をインストールする必要がありましたが、現在はhttps://www.n2yo.com/passes/?s=25338、https : //www.n2yo.com/passes/?s=28654およびhttps://www.n2yo.com/passes/?s=33591



衛星からの信号は非常に大きく、ほとんどすべてのアンテナと受信機で聞くことができます。 しかし、高品質で写真を撮るためには、特別なアンテナと水平線の良好な視野が依然として望ましいです。 興味のある方、YouTubeで英語のチュートリアルをご覧になるか、 詳細な説明をご覧ください。 個人的に、私は物事を成し遂げる忍耐を持っていませんでしたが、他の人はより幸運かもしれません。



ページングメッセージFLEX / POCSAG



ロシアの法人顧客向けにページング通信がまだ機能しているかどうかはまだわかりませんが、ヨーロッパでは完全に機能しており、消防士、警察、さまざまなサービスで使用されています。



HDSDRおよび仮想オーディオケーブルを使用してFLEXおよびPOCSAG信号を受信できます。デコードにはPDWが使用されます。 2004年にすでに作成されており、インターフェイスには対応するインターフェイスがありますが、奇妙なことに、それでも非常にうまく機能します。







Linuxで実行されるmultimon-ngデコーダーもあり、そのソースはgithubで入手できます。 POCSAG転送プロトコルについての別の記事もありました;希望する人はそれをより詳細に読むことができます



キーチェーン/ワイヤレススイッチ



433 MHzのさらに高い周波数には、ワイヤレススイッチとソケット、ドアベル、自動車のタイヤ空気圧センサーなど、さまざまなデバイスがあります。



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これらは多くの場合、単純な変調を備えた安価な中国製デバイスです。 暗号化はなく、単純なバイナリコードを使用します(OOK-オン/オフキーイング)。 そのような信号の解読は別の記事で考えられました。 ここからダウンロードできる既製のrtl_433デコーダーを使用できます







プログラムを実行することにより、さまざまなデバイスを表示し、(近くの駐車場がある場合)隣の車のタイヤの空気圧などを調べることができます。 これには実用的な意味はほとんどありませんが、純粋に数学的な観点から見ると、非常に興味深いです。これらの信号のプロトコルはデコードが簡単です。



ちなみに、そのようなワイヤレススイッチを購入する人は、いかなる方法でも保護されていないことを覚えておく必要があります。理論的には、HackRFまたは同様のデバイスの存在下であなたの隣人のハッカーは、最も不適切な瞬間にトイレのライトを悪意でオフにしたり、同様のことをしたりする可能性があります。 個人的には気にしませんが、セキュリティの問題が関連する場合は、フルキーと認証(Z-Wave、Philips Hueなど)を備えたより深刻で高価なデバイスを使用できます。



テトラ



TETRA (Terrestrial Trunked Radio)は、十分に大きな機能(グループコール、暗号化、複数のネットワークの結合など)を備えたプロフェッショナルな企業無線通信システムです。 また、その信号は、暗号化されていない場合、コンピューターとSDR受信機を使用して受信できます。



Linux用のTETRAデコーダーは長い間存在していましたが、その構成は些細なものではなく、約1年前にロシアのプログラマーがSDR#のTETRA受信するためのプラグインを作成しました。 この問題は、2回のクリックでほぼ文字通り解決されます。プログラムを使用すると、システムに関する情報を表示したり、音声メッセージを聞いたり、統計を収集したりできます。







プラグインは標準のすべての機能を実装するわけではありませんが、基本的な機能は多かれ少なかれ機能します。



ウィキペディアによると、テトラは救急車、警察、鉄道輸送などで使用できます。ロシアでの分布については知りません(ワールドカップ2018でテトラネットワークが使用されていたが、これは不正確です)、誰でも自分でチェックできます-テトラ信号は簡単に認識できます。スクリーンショットに見られるように、25KHzの幅があります。



もちろん、ネットワークで暗号化が有効になっている場合(Tetraにはこのような機会があります)、プラグインは機能しません-スピーチの代わりに、「ゴロゴロ」しかありません。



ADSB



周波数がさらに高くなると、航空機のトランスポンダーの信号は1.09 GHzの周波数で送信され、FlightRadar24などのサイトで飛行中の航空機を表示できます。 このプロトコルはすでに研究されているので、ここでは繰り返しません(記事は大きくなります)。希望する人は最初2番目の部分を読むことができます。



おわりに



ご覧のとおり、30ドルのレシーバーを使用しても、空中にたくさんの興味深いものを見つけることができます。 すべてがここにリストされているわけではないので、何かを見逃したかわからないでしょう。 希望する人は自分で試してみることができます-これは特定のシステムがより良く機能するという原則に対処する良い方法です。



私はアマチュア無線通信を考慮しませんでしたが、それはVHFにもありますが、記事はまだ公式通信に関するものです。



PS:特にkulkhackersにとって、 50年ほどの間、何も秘密は空中放送されていないと言うことができます。そのため、この観点から、時間とお金を無駄にしないでください。 しかし、通信の原理とさまざまなエンジニアリングシステムを研究するという観点から見ると、実際のネットワークの実際の作業に慣れることは非常に興味深く、有益です。



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