IT радио (SDR) для яхты

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.

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 предпочитаем 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.

Так же 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 от компании SunSDR у местного дилера.

Так же 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 97евро. 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.

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.

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.

Третья антенна может быть изготовлена из обычных труб PVC (Поливинилхлорид) и коаксиального кабеля RG58 и согласована, а может быть куплена готовая и проверена с помощью OSA103.

Чтоб идеально использовать общий 16 морской 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.

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.

В случае яхте это должен быть кусок металла выведенный под днище 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.

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

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

И еще один отвод должен быть с остальных вант, на случай удара грозы. И эти два отвода не должны иметь непосредственного соединения. С грозой вообще всё сложно, надо делать автоматическую блокировку питание и отключение антенны.

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. Так же нужен провод заземления.

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

Поэтому 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:

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)