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2020
APRS via satellites et HF (théorie et pratique)
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APRS via satellites et HF (théorie et pratique)

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11 mai 2020 15:17

Je souhaite rassembler sur cette page toutes les informations sur l'utilisation du répéteur à bord de l'ISS (Station Spatiale Internationale) et d'autres satellites opérationnels (PSAT) pour transmettre des paquets APRS.

Présentation

À bord de la station spatiale internationale se trouve une station de radio Kenwood D710, fonctionnant avec l'indicatif d'appel RS0ISS.
Il fonctionne à bord de l'ISS en mode répéteur numérique automatique APRS. Modulation - AFSK 1200 bps, fréquence 145,825 MHz. Si l'ISS est en ligne de mire, un radioamateur peut transmettre un paquet APRS à bord de l'ISS, auquel d'autres radioamateurs peuvent répondre. La connexion est comptée si le paquet a été relayé via l'ISS - le symbole * est ajouté au message APRS - signe de relais.

Orbites de l'ISS

Le calcul du temps des orbites futures pour votre localité peut être effectué sous Linux dans le programme gprédire
ou sur le site internet https://www.amsat.org/track/index.php.

Pour le travail, j'utilise les programmes Xastir + soundmodem, comme décrit dans l'article précédent. Par rapport au APRS 144.800 terrestre, les changements de réglages sont les suivants.

Configuration de Xastir pour APRS via ISS

Pour travailler via l'ISS dans Xastir, vous devez ajouter une deuxième interface au menu Interfaces - une copie de celle précédemment configurée pour 144.8.

Interfaces )

Dans la deuxième interface (qui est activée lors du survol de l'ISS), vous devez éditer les champs :

  • premier champ "chemin" remplacer la valeur habituelle WIDE 2-2 par ARISS.
  • indiquez ARISS dans les commentaires (notez que l'interface est pour l'ISS).
    paramètres d'interface détaillés )
    Remarques:
    1. path peut contenir deux valeurs, par exemple,ARISS,PSSAT, mais le relais de paquets sur l'ISS utilise uniquement la première valeur - c'est-à-dire ARISS. Plus le chemin est long, plus le transfert est long, il est donc préférable de raccourcir le chemin le plus court possible.
    2. à mon avis, et les données des forums qrz.com, ISS je ne répondrai pas, si "RS0ISS" ou est spécifié, cette valeur erronée ne fonctionne pas. Cela n'a également aucun sens d'ajouter le mot APRS devant, par exemple APRS,ARISS - des caractères supplémentaires encombrent la ligne de chemin et n'améliorent pas les performances.

Le répéteur de l'ISS insérera lui-même son indicatif d'appel RS0ISS et un astérisque (*) dans le message espace vers Terre relayé. Le symbole astérisque signifie que le paquet a été reçu et relayé depuis l'ISS.

Votre indicatif d'appel et votre carré doivent être inclus dans le message lui-même. Par exemple, comme ceci : « FRANK, FM19SX ».

La fréquence APRS du répéteur ISS est de 145,825 (la réserve 437,550 MHz n'est pas utilisée pour le moment).

Procédure de communication radio par paquets via l'ISS

Les messages destinés à l'ISS sont divisés en groupes :

  1. Coordonnées GPS via APRS. (« Balises GPS ») sans préciser le destinataire. Facultatif.
  2. envoyez des messages APRS pour le QSO. Tels que les appels dirigés À : APPELER. -Recommandé.
  3. messages non APRS - par exemple, un PAQUET régulier envoyé depuis un terminal, par exemple, un BBS (non recommandé)
  4. service messages APRS (demande directe de la station) - non recommandé. Exemples de tels messages : ?APRST ?IGATE

Le plus simple est de transmettre vos coordonnées au moment du passage de l'ISS (commande Interfaces - Transmettez maintenant !) Positions de coordonnées GPS - elles seront relayées via l'ISS et affichées sur la carte pour les autres radioamateurs.

Il est plus correct d'appeler en utilisant le passage de messages comme indiqué ci-dessous :

Règles pour réaliser des QSO à l'aide de messages APRS

Appel général

Messages à tous : sur le terrain APPEL spécifier le texte du message C.Q..
appeler-cq

Ou indiquez un indicatif d'appel spécifique (appel dirigé) dans le champ CALL, par exemple RZ1PVT.
direct

Le texte du message est arbitraire. Vous pouvez spécifier un carré ou QTH et un nom,KO59, op. Vladimir..

Répondre à un appel

Sur le terrain APPEL indiquer l'indicatif d'appel du correspondant, dans le champ message (texte) - tout message de réponse jusqu'à 40 caractères en anglais. Il convient de noter que plus le message est long, plus la probabilité d'erreurs lors du décodage est élevée en raison d'un niveau faible ou de QSB (évanouissement du signal).

Exemples de messages de réponse courts :
*Bonjour de SPb

  • *TNX 59 73 GL*
    73 de call, CU**

Les indicatifs d'appel dans les champs de service FROM et TO, ainsi que les coordonnées de la station sont automatiquement saisis dans le package APRS par les programmes Xastir et soundmodem.

Vérification du relais de paquets

Les paquets relayés doivent être reçus par le récepteur et décodés par le programme. Comme avec un répéteur numérique classique, votre paquet doit être suivi de bruit – la réponse de la station spatiale. Votre paquet apparaîtra alors avec un astérisque *, ce qui signifie qu'il a été relayé par la station vers la Terre.

Les paquets capturés par l'ISS (ISS) peuvent être vérifiés sur les sites Web suivants :
http://www.ariss.net/
http://www.findu.com/cgi-bin/ariss/index.cgi

Suivi de l'ISS

La trajectoire de l'ISS dans le ciel dépend principalement de la latitude géographique

LO53ac KO59ct

Étant donné que la ville de Saint-Pétersbourg est située à 60 degrés de latitude nord, la hauteur de l'ISS au-dessus de l'horizon ne dépasse pas 23 degrés, donc travailler avec l'ISS à distance 1100...2200 km, tandis qu'au sud l'ISS au moment du passage est à distance 435...2200 km.

Les instants de passage de la station (heure UTC) peuvent être déterminés à l'aide du localisateur QTH
*https://www.amsat.org/track/index.php

Calcul du budget énergétique du parcours

Ce calcul n'est pas nécessaire si vous pouvez travailler avec des antennes simples et que les paquets voyagent des deux côtés.
Dans mon cas, des difficultés inattendues sont survenues - l'ISS n'entend pas et est difficile à entendre, malgré le fait que SWR = 1,1.

(Calcul avec gain côté émetteur (antenne yagi de 3 éléments) G=7 dBi, côté récepteur G=0 dBi) :

Perte d'espace libre 600 km 1800km 2200km
124 dB 134 dB 136 dB
Puissance reçue du côté réception 600 km 1800km 2200km
-80 dBm -90 dBm -92 dBm

La puissance moyenne du signal côté réception est de -90 dBm.

Relevés du compteur S côté réception 600 km 1800km 2200km
S9+10 S9 S9

L'affaiblissement de trajet calculé par gpredict - de 139 à 132 dB est inclus dans la même plage (valeur moyenne de 134...136 dB).
pertes

Les lectures du S-mètre (avec une puissance d'émetteur de 10 W) devraient être S9 (ce qui a été remarqué sur une autre fréquence - répéteur vocal 145.800, téléconférences avec des écoliers). Mais cela n'est pas observé.

Conclusion: 3 éléments d'uda-yaga devraient suffire pour communiquer avec l'ISS (ARISS, RS0ISS) « d'horizon en horizon ».

Même calcul pour le pin Plan de masse 145,82 MHz(le gain est pire que celui du yagi de 5 dB. Les pertes dans les câbles sont encore de 2 dB)
Il suffit de soustraire 7 dB aux résultats obtenus précédemment. Il s'avère

600 km 1800km 2200km
131 dB 141 dB 143 dB
-96 dBm -106 dBm -108 dBm
S8 S7 S7

Ainsi, la liaison ISS-sol, en théorie, devrait également fonctionner avec une broche GP ordinaire, d'une puissance de 10 W au niveau S8, c'est-à-dire assez bruyante.
En pratique, cela ne se produit pas en 2020. Soit l'antenne de l'ISS est « émoussée », soit le seuil de sensibilité du récepteur a été augmenté, soit la puissance de la station radio APRS par paquets a été réduite ?

Mesures pratiques du niveau de communication par paquets ISS pour 2 et 5 éléments uda-yagi.

  • Polarisation verticale-S4...S6.
  • Polarisation horizontale-S4...S6.
    En polarisation verticale, je l'ai entendu un peu plus fort, d'un demi-point.
    On ne parle pas de niveaux S9 depuis l'ISS en 2020 !

Les raisons de l'échec des travaux via l'ISS, à mon avis :

  1. Le signal est trop faible. Puissance et antennes inappropriées pour un budget de liaison donné. L'intensité du champ diminue rapidement avec la distance à la station spatiale (distance au carré).
  • Le signal le plus puissant de l'ISS (ISS) est celui qui passe par le zénith. Vous pouvez utiliser une antenne orientée vers le haut, par exemple un dipôle horizontal, un uda-yagi à 2 éléments ou une antenne tourniquet.
  • À une altitude de station spatiale de 90 à 60 degrés au-dessus de l'horizon, selon les messages provenant d'Internet, il est possible de transmettre les coordonnées GPS des stations de radio portables vers des antennes standard « en caoutchouc » de faible puissance de 5 W. Par exemple, sur Yaesu FT-2DR/DE, Kenwood TH-D74 avec tracker GPS APRS intégré.
  • À une altitude au-dessus de l'horizon de 60 à 30 degrés, à moyenne distance, il faut ajouter 10 dB au gain de la broche - des antennes à 3-5 éléments (G=8-12 dbi) d'élévation fixe (45°) ou variable conviennent. La puissance requise est la même 10 W.
  • À une altitude de 30 à 10 degrés, l'ISS commence à moins bien entendre votre signal en raison de la distance ; vous devez ajouter 2 dB supplémentaires à la transmission. Par exemple, augmentez la puissance 2 à 3 fois jusqu'à 20...30 W. Pour la réception, un amplificateur à faible bruit (LNA) avec un facteur de bruit de NF=0,5 dB est hautement souhaitable. Antenne - 6-8 éléments.

  • Lorsque la hauteur de l'ISS est comprise entre 10 et 0 degrés, des obstacles locaux (bâtiments à plusieurs étages) peuvent interférer. Nous avons besoin d'une position suburbaine avec une visibilité d'horizon d'ouest en est.
    !!!2. réglage incorrect du champ PATH (forme le chemin UNPROTO) - seul ARISS ou RS0ISS doit être spécifié. Toutes sortes de WIDE2-2, RELAY, ~~SGATE sont des valeurs erronées.
    !!!3. modulation large au lieu d'étroite. L'écart de fréquence n'est pas défini. Il est important de sélectionner soigneusement la largeur de modulation AFSK en réduisant progressivement le volume sur l'ordinateur jusqu'à ce que le signal devienne haute fréquence et sonne à l'oreille. Sur WebSDR, vous pouvez voir que le signal est constitué de nombreuses lignes fines, c'est-à-dire qu'il est clair et non flou. Le répéteur local doit répondre aux messages du premier coup.
    !!!3. Le message était trop long et a été décodé avec des erreurs.
    !!!4. La correction du décalage de fréquence Doppler sur la transmission n'a pas été effectuée (bien que l'écart de fréquence par rapport à 145,825 soit faible +2 kHz au début et -2 kHz à la fin, la communication peut se détériorer au début et à la fin du tour en raison de l'effet Doppler).
    !!!5. Les pertes dans les câbles des côtés émission et réception sans utilisation de LNA entraînent une mauvaise réception.
    !!!6. Une situation difficile avec des interférences du côté sud de la maison, sur le site où est installée la station au sol de réception de l'ISS (surcharge du récepteur due aux émissions hors bande, manque de plage dynamique, effet de réduction de la sensibilité du récepteur).
    !!!7. Signal APRS déséquilibré avec une tonalité inférieure de 1 200 Hz et une tonalité supérieure de 2 200 Hz - réponse en fréquence inégale. Par exemple, un manque ou un excès de hautes fréquences.

    Liens :

  • Modélisation des liens, planification du budget radio :
  • Calcul de la perte (db) lors de la propagation dans l'espace -https://www.pasternack.com/t-calculator-fspl.aspx
  • Calcul du budget de liaison - voir.https://www.pasternack.com/t-calculator-link-budget.aspx
  • Conversion de la puissance de réception dbm en divisions de l'échelle de réception de l'unité S -https://www.giangrandi.org/electronics/radio/smeter.shtml

Pratique

Pour une antenne directionnelle avec 3 éléments uda-yaga, le signal avec un satellite au-dessus de l'horizon de 5 à 10 degrés est S4 (la polarisation verticale ou horizontale n'a pas d'importance), pour 5 éléments il n'est pas supérieur à S6.
Un niveau S-mètre de 4 points correspond à une puissance de –123 dBm, même si en théorie l'ISS devrait être audible dans de telles conditions à -108 dBm même sur la « broche » GP. Sur la même antenne, un court yagi 144/433 MHz, j'entends les satellites XW-2B et XW-2C jusqu'à 5 points sur le S-mètre. La puissance du XW-2B est de 20 dBm (décibel milliwatt - dBm) ou 100 mW dans l'antenne du plan de sol. La puissance de la station de radio APRS sur l'ISS à 145,825 s'est avérée, à en juger par l'audibilité, encore inférieure à celle du XW-2B. Moins de 0,1 W. La réception est similaire - peut-être utilisent-ils un atténuateur de 15 à 20 dB à bord de l'ISS ? Ceci est également confirmé par une photo de la chaîne Telegram de l'ISS, avec une photo "sur la table avant d'être envoyée dans l'espace" de la station Kenwood APRS. Mais ce ne sont que mes suppositions ; personne n'a annoncé la puissance actuelle de 145,825 MHz en 2020.

Autres satellites APRS

Satellite NO-44 - ne fonctionne pas.

Satellite SPAT- Carte et paquets APRS du satellite PSAT (NO-84) à la fréquence 145,825 MHz,
la hauteur au-dessus de l'horizon à Saint-Pétersbourg peut atteindre 10 degrés (vole aux latitudes sud et au-dessus de l'équateur).

Paramètres APRS : utilisez le texte PCSAT dans le chemin UNPROTO. Vous pouvez essayer le texte ARISS,PCSAT.
La puissance de l'émetteur PSAT n'est que de 300 mW.
Avec une perte en espace libre de 130...140 dB et la puissance spécifiée, l'intensité du champ à l'emplacement de réception est de -100...-110 dBm ou environ S7 points.

Sources :

Liens vers les articles et forums APRS via ISS :

A propos du travail dans les bandes HF de 20 et 30 mètres

Sur ondes courtes, l'APRS utilise la même modulation AFSK, mais la vitesse 300 bauds et distance entre les transporteurs 200 Hz. Vous pouvez utiliser n'importe quelle tonalité espacée de 200 Hz, par exemple 1 600 et 1 800 Hz ; des réglages plus précis sont effectués sur l'émetteur-récepteur à l'aide du bouton de réglage.

En raison de la faible activité solaire, une mauvaise transmission ne permet pas de transmettre vos coordonnées ou d'effectuer des communications radio à l'aide d'un répéteur sur de simples antennes.

Fréquences APRS sur ondes courtes 10147.6,10.149.2,14,098,3 kHz. Vous pouvez ajuster plus précisément la fréquence de transmission à l'aide d'un récepteur WebSDR, en ajustant votre signal aux signaux d'autres radioamateurs en ondes.

Un bon guide sur l'APRS sur ondes courtes :

P.S. Après avoir publié cet article, j’ai découvert sur AMSAT que « je ne suis pas le seul à avoir des problèmes » avec l’APRS via ISS :
*https://www.amsat.org/pipermail/amsat-bb/2020-May/077599.html

Les réponses recommandent de vérifier la qualité de la formation AFSK - soi-disant, le discriminateur de l'appareil Kenwood TH-D710 à bord de l'ISS ne perçoit pas les signaux AFSK 1200 avec des hautes fréquences accentuées (préfère les signaux « plats »). Dans mon cas, le son dans l'interface CAT passe à travers un condensateur, ce qui peut entraîner des fréquences plus élevées, ce qu'on appelle la préaccentuation.
Dans le cas du répéteur au sol 144.800, cela n'a pas d'importance, mais l'ISS digi d'après s'est avéré plus pointilleux.



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