13.12.2021 Формирование навигационного сигнала GPS CA с помощью gps-sdr-sim и HackRF

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:

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.

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.

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.

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:

_{Убедитесь, что антенна подключена к антенному порту HackRF}

 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

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

— Анатолий • 09:22, 24 декабря 2021 • нет комментариев

[ Хронологический вид ]Комментарии

(нет элементов)

Войдите, чтобы комментировать.