EHB Satellite Tracker/Orbitron Interface

EHB Satellite Tracker/Orbitron 연동

위성 추적 소프트웨어 Orbitron 에 연계 작동 되도록 만들었 습니다. 지금은 안테나 방위/고도각 컨트롤러 연계 작동인데 제가 FT-897D가 있으니 CAT도 주파수 추적도 추가해 볼까봐요... 요즘 HF 안테나는 여건이 불가하여 위성통신에 집중해 보려고 궁리중입니다. 하늘 쳐다보기가 눈으로 보기 뿐만 아니라 전파도 관측해보려구요. ㅎㅎㅎ

E1P Satellite's Telemetry AFSK 1200 Decoding Test

 E1P Satellite's Telemetry AFSK 1200 Decoding Test

전자공작 카페( http://cafe.daum.net/elechomebrew )에 위성 수신 데이터 문의가 있어서 올린 글입니다. E1P라는 위성인데 SSB 음성 대역에 텔리메트리 데이터를 AFSK 1200bps로 송신하고 있군요. 외국의 수신 음성 파일로는 디코딩이 잘되는데 자신이 수신한 음성 신호로는 디코딩 되지 않는다고 하는군요.

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E1P 위성이 어떤 것인가 찾아 봤더니 60년대 미국 최초 위성중 하나인 익스프로러(Explorer)호 발사를 기념해서 궤도에 올려진 소형 위성이라는 군요. 원래 익스프로러호와 같은 임무를 수행하게 만들었다고 합니다. 태양으로부터 방출되는 강력한 방사능으로부터 보호해주는 반 앨런대의 존재를 확인하는 임무라고 하네요.

http://en.wikipedia.org/wiki/Explorer-1_Prime
http://www.pe0sat.vgnet.nl/satellite/cube-nano-picosats/e1p/

각설하고....

외국에서 받았다는 신호 파일은 잘 디코딩 되는데 직접 수신한 파일은 않된다고 하니 왜그런지 분석해 보기로합니다.

디코딩이 잘되는 파일에서 신호 일부분을 일부분 만을 잘라 HDSDR 소프트웨어로 들여다 봤습니다. 이런 모습이군요. 주파수 스펙트럼을 보면, 싱크 비트가 2Khz 위에 있고 (1200bps이니 변조용 반송파는 2400Khz는 되여야 겠지요) 변조된 신호 성분들이 그 아래를 차지하고 있습니다.

실험을 위해 잘라낸 WAV 파일


HDSDR에서 모노럴 웨이브 파일의 스펙트럼을 분석하려면 USB모드로 하고 Tune 주파수를 0.000로 둬야 합니다. 대역폭은 SSB 수신음이니 3Khz정도로 하십시요. 그러면 아래와 같은 모습을 볼수 있습니다.

 이번에는 직접 수신했다는 파일을 보죠. WMA 파일 이네요. 실험용으로 채집할때는 WMA나 MP3 같은 손실 압축하시면 원음이 손상됩니다. 가능하면 연구를 위한 데이터 수집에는 손실이 없거나 적은 데이터 포맷을 사용하십시요. WMA를 WAV로 변환 했습니다. 모노 신호를 스테레오로 녹음 했더군요. 그래서 한쪽 채널로 분리해서 모노 웨이브로 저장했습니다.

음원 편집 소프트웨어로 깨끗해 보이는 신호 일부분 만을 찾아 저장했습니다.

 

소리가 작아서 상당히 증폭했구요. 이렇게 간단히 왜곡없이 증폭할 수 있는 것은 디지털 신호처리의 장점이죠. 그냥 산수 곱하기면 되니까. 이렇게 저장한 WAV 파일.

 

HDSDR소프트웨어에서 재생시키고 AFSK 1200 Decoder 소프트웨어에서 받아들여 디코딩 하려면 SPK와 MIC 를 스테레오 케이블로 간단히 루푸-백 연결 시킵니다.

AFSK 1200 Decoder
http://sourceforge.net/projects/qtmm/files/1.0.37/

자 이제 HDSDR로 수신한 WAV 파일을 열어봅시다. 스펙트럼 모습이 뭔가 이상하죠. 싱크 비트음의 위치와 신호 스펙트럼 분포가 뒤집어 져 있군요. 아마 수신할 때 사이드밴드 모드 선택을 잘못한 것 같습니다. 그나마 수신된 신호의 모습이 아주 선명하군요.

맨처음 디코딩이 잘되는 신호처럼 스펙트럼을 뒤집어야 겠습니다. 그래서 LSB로 바꾸고, 튠 주파수를 3.2Khz 정도로 이동 시켰습니다. 이재 재생되는 신호의 스펙트럼이 디코딩 잘되는 신호와 비슷하게 됐지요. 디코더 소프트웨어에서도 반응이 나오는 군요.

 

요약하자면....

싱글 사이드밴드 수신시 USB와 LSB가 바뀌면 스펙트럼이 뒤집어집니다. 그러면 디코딩을 못합니다.
소형 실험 위성들은 전력효율을 위해 싱글 사이드밴드 음성으로 변조한 신호를 보냅니다.

EHB Satellite Tracker/PAN-TILT Controller

EHB Satellite Tracker/PAN-TILT Controller

인공위성 추적용 팬-틸트 컨트롤러 입니다. 이거 만들어 봐야 겠다고 생각만 하고 있다가 거의 2년만에 이제야  만들었네요. 게으름이 웬수 입니다. hihi~

방위각 고도 제어기는 CCTV용 PAN-TILT를 활용 했습니다. 모델명은 VICON V3400APT 입니다. 양축 모터는 AC/24V로 구동 됩니다.

AC 모터를 제어하기 위해 BT136과 MOC3021로 4쌍의 실리콘 릴레이를 사용했고 컨트롤러는 ATmega8 입니다. 제어는 PC에서 USB를 통해 방위각과 고도를 제어합니다.

PC에서 USB를 통해 일방적으로 팬-틸트를 구동합니다.  구동부에 자세 센서를 사용하려고 했으나 연장선이 많이 나와야 하는 번거로움도 있고  위성의 통신 지역 범위가 넓으므로 아주 엄밀한 조준이 필요할 것 같지도 않구요. 정확한 자세 제어를 위해 현재 자세를 읽어와야 하지만 센서가 없으므로 구동 시간을 계산하여 일방적으로 명령을 내리는 방식입니다.

제어 범위는 방위각으로 0~359도, 고도 0~90도 입니다. 제어 간격은 1도. 제어 방식은 모터 전원을 켜고 끄는 방식으로 일방적으로 명령을 내립니다. 센서를 달지 않아 현재 자세를 확인하는 루푸-백(Loop-Back)은 없습니다. 실제로 AC모터를 양방향으로 무작위로 돌려보니 어느 정도 각도가 맞아 들어갑니다. 기어드 교류모터(Geared AC-Motor)가 나름 힘도 있고 정밀하군요.

ATmega8의 주요 펌웨어는 PC와 USB 통신을 위한 V-USB와 위치 값을 받아서 양축 모터의 4방향 제어, 백래쉬가 상당해서 이를 보정하는 기능을 간단하게 넣어 뒀습니다. 단순하게 모터를 켜고 끄는 방식으로 회전 시키는데 실제 안테나를 적재했을 때 제어 각도가 변할 경우를 대비해 지연 시정수를 조정할 수 있게 했구요. 제어기에는 영점 조정용  4방향 키를 별도로 달아 두어서 PC에서 각도 명령을 주거나 수동 조작도 가능합니다.

제어 소프트웨어 모습입니다. 무척 간단하죠. 하긴 각도만 주면 되니까요. hihi~ 방위-고도각을 줄 수 있고, 1도 움직임을 위해 시간 지연을 조정할 수 있습니다. 시간은 미리-초 단위라 상당히 정밀(?)하게 조정가능 합니다.

안테나는 Arrow Portable Satellite Antenna 를 사용할 예정입니다.
 http://www.arrowantennas.com/arrowii/146-437.html

이제 막 만들었기 때문에 아직 안테나를 올려 시험해보진 않았습니다.  지붕에 고정할 용도는 못되고 마당이나 야외 공원에 나가 인공위성 추적용으로 활용해 볼려고 합니다.

성능이 괜찮으면 SAT32나 Orbitron 같은 인공위성 추적 소프트웨어와 연동시킬 방안도 생각해 봐야 겠군요.

http://youtu.be/JUgp39ohil4

EHB Satellite Tracker/PAN-TILT Controller

EHB Satellite Tracker/PAN-TILT Controller

인공위성 추적용 팬-틸트 컨트롤러 입니다. 이거 만들어 봐야 겠다고 생각만 하고 있다가 거의 2년만에 이제야  만들었네요. 게으름이 웬수 입니다. hihi~

방위각 고도 제어기는 CCTV용 PAN-TILT를 활용 했습니다. 모델명은 VICON V3400APT 입니다. 양축 모터는 AC/24V로 구동 됩니다.

AC 모터를 제어하기 위해 BT136과 MOC3021로 4쌍의 실리콘 릴레이를 사용했고 컨트롤러는 ATmega8 입니다. 제어는 PC에서 USB를 통해 방위각과 고도를 제어합니다.

PC에서 USB를 통해 일방적으로 팬-틸트를 구동합니다.  구동부에 자세 센서를 사용하려고 했으나 연장선이 많이 나와야 하는 번거로움도 있고  위성의 통신 지역 범위가 넓으므로 아주 엄밀한 조준이 필요할 것 같지도 않구요. 정확한 자세 제어를 위해 현재 자세를 읽어와야 하지만 센서가 없으므로 구동 시간을 계산하여 일방적으로 명령을 내리는 방식입니다.

제어 범위는 방위각으로 0~359도, 고도 0~90도 입니다. 제어 간격은 1도. 제어 방식은 모터 전원을 켜고 끄는 방식으로 일방적으로 명령을 내립니다. 센서를 달지 않아 현재 자세를 확인하는 루푸-백(Loop-Back)은 없습니다. 실제로 AC모터를 양방향으로 무작위로 돌려보니 어느 정도 각도가 맞아 들어갑니다. 기어드 교류모터(Geared AC-Motor)가 나름 힘도 있고 정밀하군요.

ATmega8의 주요 펌웨어는 PC와 USB 통신을 위한 V-USB와 위치 값을 받아서 양축 모터의 4방향 제어, 백래쉬가 상당해서 이를 보정하는 기능을 간단하게 넣어 뒀습니다. 단순하게 모터를 켜고 끄는 방식으로 회전 시키는데 실제 안테나를 적재했을 때 제어 각도가 변할 경우를 대비해 지연 시정수를 조정할 수 있게 했구요. 제어기에는 영점 조정용  4방향 키를 별도로 달아 두어서 PC에서 각도 명령을 주거나 수동 조작도 가능합니다.

제어 소프트웨어 모습입니다. 무척 간단하죠. 하긴 각도만 주면 되니까요. hihi~ 방위-고도각을 줄 수 있고, 1도 움직임을 위해 시간 지연을 조정할 수 있습니다. 시간은 미리-초 단위라 상당히 정밀(?)하게 조정가능 합니다.  

안테나는 Arrow Portable Satellite Antenna 를 사용할 예정입니다.
 http://www.arrowantennas.com/arrowii/146-437.html

이제 막 만들었기 때문에 아직 안테나를 올려 시험해보진 않았습니다.  지붕에 고정할 용도는 못되고 마당이나 야외 공원에 나가 인공위성 추적용으로 활용해 볼려고 합니다.

성능이 괜찮으면 SAT32나 Orbitron 같은 인공위성 추적 소프트웨어와 연동시킬 방안도 생각해 봐야 겠군요.

LCOGT: Virtual Planetarium

LCOGT ( http://lcogt.net/ )
Las Cumbers Observatory/Global Telescope Network

Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, building a global network of telescopes for professional research and citizen science


LCOGT Virtual Sky
http://lcogt.net/virtualsky/embed/custom.html