Funkpeilung über das Internet mittels Software Defined Radio
Hallo zusammen,
seit einiger Zeit bin ich mit dem Thema Software Defined Radio beschäftigt, habe mittlerweile mehrere Empfänger/Sender nach diesem Prinzip aufgebaut, entwickle selbst Firmware in diesem Bereich, mache Experimente mit LimeSDRs und HackRFs und habe mittlerweile auch zwei weitere Monitorempfänger von 10 kHz - 3.8 GHz im Netz Remote laufen. Einen an der Ostseeküste, einen in der Schweiz. Es ist sehr interessant zu hören was da so an unterschiedlichen Bandbelegungen zusammen kommt. Viele SDRs haben die Möglichkeit die gesampelten Daten mit einem hochgenauen Zeitstempel zu versehen. Damit lassen sich mehrere Empfänger im Netz syncronisieren und die Empfangsdaten vergleichen und Schlüsse daraus ziehen!
Wie wir ja alle wissen breiten sich die Funkwellen vom Sender zum Empfänger praktisch mit Lichtgeschwindigkeit aus und obwohl das Signal in einer Millisekunde knapp 300 km zurücklegt, lassen sich mit hochgenauen Uhren Laufzeitunterschiede zu den einzelnen Empfängern nachweisen. Umgedreht ist es dadurch möglich die Entfernung vom Empfänger zum Sender zu bestimmen. Nun diese Prinzip ist alt und ich habe es vor einiger Zeit schon bei einem Hobbyfreund in Stockholm mit in Anwendung gebracht um dort fehlerhafte ADS-B Aussendungen von Flugzeugen dazu zu benutzen, eine "Triangluation" vorzunehmen, um die Position eines Flugzeuges zu bestimmen. Nun gib es nicht nur die interessante Frequenz 1090 MHz, sondern auch noch viele andere Frequenzbänder auf dem so eine Peilung nach dem TDoA - Verfahren (Time difference of arrival) möglich ist. Was eigenet sich da besser als die "Schwarmintelligenz" vernetzter SDRs zu nehmen? Glücklicherweise gibt es genug Betreiber im Netz die Ihre Empfänger der Öffentlichkeit zur Verfügung stellen und am Besten eignen sich Geräte die mittels der Software "OpenWebRX" im Netz hängen. Im Netz findet man auf der Webseite https://sdr.hu/ eine Übersicht aller im Netz befindlichen SDR, die genau mit diesem OpenWebRX im Netz hängen. OpenWebRX unterstützt eine Liste voll unterschiedlicher Emfänger und noch nicht unterstützte Geräte lassen sich mittels einer übersichtlichen API leicht einbinden.
Aber nun zu Peilung. Ein Experiment mit meinem Haus- und Hof Sender, dem DCF77.
1. Zunächst wählen wir uns mit einem HTML5-tauglichen Webbrowser einen freien SDR auf der Liste auf dieser Seite ( https://sdr.hu/ ) aus:
Wir stellen im Webbrowser die Frequenz von DCF77, 77.5 kHz, ein. Als Demodulationsart nehmen wir CW-Narrow, ggf. ist das Signal mit dem digitalen Filter noch besser einzustellen. Das angepeilte Ziel sollte möglichst rauschfrei reinkommen, das erleitert die spätere Peilung.
2. Nun wählen wir in der Auswahlbox "extension", die TDoA Erweiterung die wir zur Peilung des Senders nutzen aus, siehe grüner Pfeil.
3. Nachdem die TDoA-Erweiterung gestartet ist, werden zwei weitere Fenster eingeblendet.
Zunächst einmal das Bedienpanel links unten, dort werden alle Referenzempfänger gelistet die wir oben in der Karte auswählen. Auch die Funkpeilung starten wir hier.
4. Jetzt suchen wir uns auf der Karte passende Referenzempänger für die Peilung. Diese Empfänger sollten natürlich das zu peilende Signal auch empfangen können, denn sonst sind sie wertlos für unser Vorhaben.
Das Hinzufügen der Referenzsender in die TDoA-Erweiterung erfolgt einfach durch das Anklicken der Geräte in der Landkarte,
Haben wir eine genügende Anzahl von Referenzempfängern ausgewählt (mindestens drei sind ideal), drücken wir die Taste "submit".
5. Mit drücken von "submit" bestätigen wir unsere Auswahl an Peilempfängern und starten nun eine 30 Sekunden dauernde Aufnahme aller GPS-syncronisierten Daten von allen ausgewählen Radios.
Wurden die Daten gesammelt und vom TDoA-Plugin ausgewertet erhalten wir die Hyperbellinien, die sich aufgrund der Signallaufzeiten ergeben, in einer Karte eingezeichnet.
6. In einem anderen Kartentyp werden diese Hyperbeln nocheinmal "gemittelt" und wir bekommen die wahrscheinliche Position des Signals angezeigt.
Und damit haben wir richtig gut ins Schwarze getroffen!
Das Ganze funktioniert natürlich nun auch mit anderen Aussendungen im kompletten Empfangsbereich der vernetzten Geräte. Wichtig ist halt nur der weitestgehend störungsfreie Empfang der anzupeilenden Station (Radiosender, Amateurfunker, Baken, ....) in den jeweils ausgewählten Referenzempfängern!
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Re: Funkpeilung über das Internet mittels Software Defined Radio
Hallo Bernhard,
ganz, ganz, feiner Beitrag und sehr schön und liebevoll ausgearbeitet. Was ich ganz besonders interessant finde, hier verbindet sich analoge und digitale, web- basierte Technik und bietet dem Radio- oder Funkfreund ganz neue Möglichkeiten beim Aufspühren von Signalen. Was ist denn das? Wo kommt das ungefähr her? Das werde ich ausprobieren und bin schon gespannt.... wie genau solch eine Ortung ist.
Re: Funkpeilung über das Internet mittels Software Defined Radio
Hallo zusammen,
die Peilunsicherheit und damit die Grösse der Fehlerdreiecke in den Resultaten hängt von verschiedenen Faktoren ab:
- Frequenzbereich - Stabiltät der Ausbreitungsbedingungen - Peilverfahren - Anzahl der Peilstellen, mininal 3 - Antennencharakteristik
Im Lang- und Längstwellenbereich mit geringerem Einfluss der Ionosphäre sollten gute Ergebniss kein grosses Problem sein. Sobald es sich um Kurzwellenpeilungen handelt, werden sich Peilverfahren, die ihr Ergebnis ausschliesslich aus Laufzeiten beziehen, schwer tun. Die Ionospäre ist sehr inhomogen und instabil, ihre Höhe zeitgleich an verschiedenen Orten unterschiedlich. Es hat sich gezeigt, dass in den meisten Fällen erst manuelle Auswertungen beim Einsatz der traditionellen Watson-Watt-Peiler ein halbwegs eindeutiges Ergebnis erlauben. Peilungen sind zu unterschiedlichen Zeiten zu wiederholen und zu mitteln. Peilungen von Orten, die bezogen auf den zu peilenden Sender besonders nahe liegen, sind mit grosser Skepsis zu betrachten. Sind diese Orte gerade soeben ausserhalb der toten Zone, kann man die Peilung meistens vergessen. Auch ist es so, dass hier die Reflexion oft schon über die viel tiefer liegende E-Schicht stattfindet.
Man muss oft eher von einer Beugung als von einer Reflexion in der Ionosphäre ausgehen. Die Wellenfront verläuft oftmals recht lange in der Ionosphäre selbst, ehe sie zur Erdoberfläche zurückkehrt.
Es gibt auch noch andere Überraschungen bei der Peilerei: Peilung des Zielgebietes des Senders, wenn dieser eine Richtantenne verwendet oder Peilung der "Back-Scatter-Region".
Re: Funkpeilung über das Internet mittels Software Defined Radio
Ein wildes rumklicken und wahlloses Aussuchen von Referenzempfängern bringt natürlich nicht den Erfolg. Grundsätzlich ist die Signalqualität bei jedem(!) Empfänger vor(!) der Peilung zu überprüfen. Idealerweise fängt man zunächst mit zwei bis max. drei Empfänger an um eine grundsätzliche Einschätzung der Signallaufbahn über die Raumwelle einschätzen zu können.
Hier ein Beispiel eines Signals aus Wooferton im 75m Band.
Die beiden Bilder zeigen bei grober Betrachtung erst einmal keinen eindeutigen Bezugsort. Bei genauerer Betrachtung wäre schon ein Senderstandort in GB denkbar, hier gibt es eine gemeinsame Schnittmenge. Um den Verdacht zu erhärten sucht man sich also einen weiteren Referenzempfänger auf der Karte der möglichst in der Schnittmenge beider "Wellenfronten" und möglichst tangential zur bisherigen Beobachtungsachse liegt.
Das Ergebnis sieht dann schon besser aus!
Möchte man es noch genauer wären jetzt weitere Messungen mit Empfängern im "roten" Bereich angesagt, sofern dort welche vorhanden sind. Hier wäre auch auf die Bodenwellenausbreitung und auf eventuell tote Zonen zu achten!
--- Bei Fragen zum Umbau oder zur Modernisierung von Röhrenradios mittels SDR, DAB+, Internetradio, Firmwareentwicklung oder einfach nur Kontakt - bitte Email unter: mbernhard1945(at)gmail(dot)com
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