Praca z satelitami amatorskimi tradycyjnie oznacza łączenie kilku programów. Jeden zapewnia obliczanie pozycji satelity i przewidywanie lotu, drugi kontroluje SDR, iný rieši Dopplerov posun a pri príjme telemetrie, SSTV lub danych cyfrowych, dodawanych jest więcej narzędzi. SkyRoof podchodzi do tego problemu inaczej. Jest to 64-bitowa aplikacja typu open source dla systemu Windows, która łączy funkcje śledzenia satelitarnego i SDR w jednym środowisku roboczym.
Przeczytasz w artykule
Czym jest SkyRoof i komu może się przydać
SkyRoof przeznaczony jest dla radioamatorów i użytkowników zajmujących się odbiorem i obsługą za pośrednictwem satelitów. Program może działać również bez SDR lub nawet bez podłączonego radia, w takim przypadku funkcje śledzenia i informacji pozostają dostępne. Jednak po podłączeniu SDR otwierają się główne opcje programu - wodospad, odbiornik, śledzenie Dopplera, dekodowanie telemetrii i inne funkcje związane z odbiorem sygnałów satelitarnych.
Przy pierwszym uruchomieniu SkyRoof wymaga lokalizatora składającego się z co najmniej sześciu znaków. Opcjonalnie można wprowadzić znak radioamatora i wysokość. Następnie program pobiera dane satelitarne i przygotowuje konfigurację FFT. Dane satelitarne zostaną automatycznie zaktualizowane później; lista satelitów pobierana jest co siedem dni, a dane TLE co 24 godziny.
Śledzenie i przewidywanie lotów
Trackingová časť poskytuje aktuálnu polohu vybranej družice a predikciu jej budúcich preletov. Dôležitou súčasťou je databáza satelitov, v ktorej možno vyhľadávať podľa názvu, volacej značky alebo NORAD ID. Záznamy možno filtrovať podľa pásma, typu rádiového systému a služby. Pre rádioamatérsku prevádzku je praktická možnosť vytvárať vlastné skupiny družíc, napríklad podľa pásma alebo spôsobu prevádzky.
SkyRoof współpracuje z czterema sposobami wizualizacji pozycji i wiaduktów. Sky View pokazuje niebo z punktu widzenia stacji naziemnej, Earth View widok Ziemi z boku satelity. Oś czasu umieszcza wiadukty na osi czasu, a lista przejść dostarcza danych o przewidywanych wiaduktach. Poszczególne panele można zadokować, przenieść, pogrupować w karty lub pozostawić pływające, jeśli zajdzie taka potrzeba.
Wodospad SDR dla pasm satelitarnych
Jedną z najciekawszych funkcji SkyRoof jest bezpośrednie połączenie części śledzącej z wodospadem SDR. Program korzysta z interfejsu SoapySDR i posiada w instalacji sterowniki dla Airspy, AirspyHF+, SDRplay, RTL-SDR i HackRF. Obsługiwane są także inne urządzenia SDR, jeśli istnieje dla nich kompatybilny 64-bitowy moduł SoapySDR. Program umożliwia także zdalny dostęp do SDR poprzez SoapyRemote.
Wodospad jest połączony z satelitarną bazą danych. Skala częstotliwości może wyświetlać nazwy satelitów i poszczególne segmenty transponderów, których położenie dostosowuje się do przesunięcia Dopplera. operator nie pracuje tylko z anonimowym widmem. Na obrazie wodospadu odbiera kontekst – wie, który sygnał należy do konkretnego satelity i gdzie znajduje się jego łącze w dół lub część transpondera.
Przesunięcie Dopplera i automatyczne śledzenie częstotliwości
W przypadku pracy satelitarnej przesunięcie Dopplera jest niezbędne, szczególnie w przypadku satelitów LEO. SkyRoof oblicza korekcję Dopplera przy użyciu algorytmu SGP4. W dokumentacji podano, że przy dokładnych danych wejściowych dokładność obliczeń w przypadku satelitów LEO zwykle sięga kilkudziesięciu herców. Bezpośredni wpływ na wynik ma prawidłowy lokalizator stacji, dokładny czas systemowy, korekcja PPM SDR, aktualny TLE oraz korekta aktualnej częstotliwości nadajnika satelitarnego.
Korekta PPM to zatem nie tylko szczegół kalibracji. Błąd częstotliwości SDR odbija się na strojeniu podczas pracy z satelitami i może pogorszyć wynik śledzenia Dopplera. SkyRoof umożliwia wprowadzenie wartości PPM bezpośrednio do konfiguracji SDR. Ponadto dane TLE są automatycznie aktualizowane co 24 godziny, a w razie potrzeby można je również załadować ręcznie z pliku.
Odbiornik SSB, CW i FM
SkyRoof zawiera odbiornik SDR dla SSB, CW i FM ze śledzeniem RIT i Dopplera. Strojenie ma charakter wizualny - częstotliwość można zmieniać bezpośrednio na obrazie wodospadu za pomocą myszy. Taki sposób pracy jest praktyczny przy szybko poruszającym się sygnale satelitarnym, ponieważ operator widzi zarówno bezpośrednie położenie sygnału, jak i jego ruch w czasie.
Dźwięk można skierować do wybranego urządzenia audio. SkyRoof obsługuje także wyjście surowych danych I/Q lub demodulowanego dźwięku za pośrednictwem wirtualnego kabla audio lub UDP. Przesyłane strumieniowo dane są przesyłane jako 32-bitowe wartości zmiennoprzecinkowe z częstotliwością próbkowania 48 kHz. Dzięki temu możliwe jest powiązanie SkyRoof z aplikacjami zewnętrznymi tam, gdzie wbudowana funkcja programu nie jest wystarczająca.
Telemetria bezpośrednio z SDR
W przypadku obsługiwanych satelitów do dekodowania danych telemetrycznych może nie być wymagany oddzielny program. Wbudowany panel telemetryczny może przetwarzać obsługiwane formaty modulacji i kadrowania bezpośrednio z SDR. W dokumentacji wymienia się na przykład FSK, GFSK, MSK, GMSK, AFSK, BPSK i DBPSK. Parametry modulacji, szybkości transmisji i ramkowania uzyskiwane są z danych nadajnika znajdujących się w bazie danych.
Zaletą jest to, że dekoder wykorzystuje to samo pasmo z korekcją Dopplera co odbiornik. Dzięki temu operator nie musi tworzyć osobnej ścieżki audio pomiędzy odbiornikiem a dekoderem. W przypadku niekompletnych lub nieprawidłowych parametrów istnieje możliwość ręcznej korekty parametrów nadajnika, a nowsze wersje SkyRoof posiadają także funkcję automatycznego wyszukiwania odpowiednich parametrów z samego odbieranego sygnału.
SSTV, SSDV i Codec2
SkyRoof rozróżnia analogowe SSTV od danych obrazowych przesyłanych w strumieniu telemetrycznym. SSTV posiada wbudowany dekoder przeznaczony do pracy w trybie robota satelitarnego i PD. Tryb jest wykrywany automatycznie na podstawie nagłówka VIS i struktury synchronizacji. Otrzymany obraz jest stopniowo komponowany podczas lotu i po zakończeniu automatycznie zapisywany w formacie PNG.
SSDV działa inaczej. Obraz dzielony jest na fragmenty danych, które przesyłane są w strumieniu telemetrycznym. SkyRoof potrafi złożyć te fragmenty, a jeśli obsługiwany jest format SSDV, może połączyć otrzymane części z kilku lotów. Jest to praktyczne w przypadku niekompletnego odbioru, gdy podczas jednego lotu brakuje części danych.
Kolejną funkcją jest dekodowanie krótkich wiadomości głosowych w formacie Codec2. Mogą one być przesyłane jako część ramek telemetrycznych. SkyRoof rekonstruuje je i umożliwia odtwarzanie bezpośrednio w panelu Telemetrii; odebrane wiadomości są zapisywane w formacie WAV.
FT4, logowanie i rejestracja lotu
SkyRoof zawiera własną konsolę FT4 przeznaczoną do połączeń FT4 za pośrednictwem satelitów z transponderem liniowym. Odbiór FT4 może być używany bezpośrednio przez SDR lub kartę dźwiękową podłączoną do transceivera. Podczas nadawania możliwe jest ustawienie poziomu wyjściowego, XIT i watchdoga czasowego. Program może także wysyłać pakiety UDP zgodne z formatem WSJT-X.
QSO można nagrywać bezpośrednio w programie i eksportować w formacie ADIF. W przypadku wybranego nadajnika satelitarnego pasmo, tryb i satelita są wstępnie wypełnione zgodnie z bieżącym wyborem. Program zawiera także Harmonogram QSO i możliwość nagrywania estakad audio. Tworzy to użyteczną ścieżkę od samego odbioru, poprzez dekodowanie, aż do archiwizacji wyniku.
CAT, rotator i transwerter
SkyRoof może sterować zewnętrznym transiwerem poprzez CAT. W tym celu wykorzystuje skycatd.exe z SkyCAT lub rigctld.exe z Hamlib. Komunikacja CAT odbywa się poprzez protokół TCP, dzięki czemu sterowane radio może znajdować się także na innym komputerze w sieci. Konfiguracja pozwala na oddzielne połączenia RX i TX CAT, dzięki czemu SDR może służyć jako odbiornik, a transceiver jako nadajnik.
W przypadku systemu antenowego sterowanie rotatorem można wykorzystać za pomocą pliku rotctld.exe z pliku HamLib. Można ustawić zakresy azymutu i elewacji, poprawki, stopień obrotu i pozycję parkowania. SkyRoof może w ten sposób uzupełnić śledzenie o automatyczny kierunek anteny zgodnie z obliczoną pozycją satelity.
Interesująca jest także obsługa transwerterów. Jeśli SDR lub transceiver działa na częstotliwości IF, SkyRoof może wewnętrznie przekonwertować częstotliwość RF satelity na odpowiednią częstotliwość IF. Rzeczywista częstotliwość RF pozostaje wyświetlana na ekranie. Z tej funkcji można korzystać na przykład w przypadku SDR pracującego na częstotliwości 28–30 MHz i transwertera na długości 2 m lub 70 cm.
Jedno miejsce pracy zamiast łańcucha oddzielnych programów
Największe zainteresowanie SkyRoof zatem nie jest to jedna konkretna funkcja, ale sposób, w jaki poszczególne części są połączone. Śledzenie określa pozycję satelity i czas lotu, TLE dostarcza dane orbitalne, SDR dostarcza widmo i dane I/Q, śledzenie Dopplera dostosowuje częstotliwość, a wbudowane dekodery mogą bezpośrednio przejść z odebranego sygnału do telemetrii, obrazu lub wiadomości głosowej. Sterowanie CAT, rotator i transwerter można podłączyć jednocześnie.
Dla radioamatora, który chce nie tylko monitorować, ale także technicznie analizować ruch satelitarny, ten sposób pracy jest interesujący właśnie dlatego, że poszczególne funkcje nie są izolowane. SkyRoof tworzy wspólne środowisko do śledzenia, odbioru SDR, korekcji Dopplera, dekodowania cyfrowego, FT4 i zarządzania stacją. W przypadku stacji satelitarnej może zatem stanowić ciekawą alternatywę dla połączenia kilku odrębnych zastosowań.