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OpenWeb RX

Un ami radioamateur de la région de Liège m’a demandé dernièrement de lui donner quelques explications sur le site SDR.hu. Donc j’ai retroussé mes manches, oui nous sommes en hiver, ben quoi c’est comme cela qu’on travaille quand on a travail très hard !
Avant je vais vous présenter son concepteur. Il s’agit de András Retzler un jeune Ingénieur électronicien Hongrois, docteur en Philosophie de la KU Leuven. Il est Ingénieur en freelance et est pour l’instant chercheur à Budapest à la MATLAB Laboratory.
Ce qui nous intéresse présentement c’est qu’il a construit un outil de surveillance du spectre basé sur le Web l’OpenWeb RX, qui est utilisé sur un demi-millier de serveurs à travers le monde. Il a également implémenté le CSDR, l’outil DSP derrière celui-ci. Le CSDR a été utilisé par la NASA lors du suivi de l’atterrisseur ExoMars EDM. C’est du sérieux et du lourd 
Il a construit des logiciels Web, de bureau et embarqués. Habituellement, il fait lui-même la conception graphique Web / UI (y compris le site Web OpenWebRX et SDR.hu).
Il est aussi radioamateur avec l’indicatif HA7ILM.

OpenWeb Rx

András a mis sur pieds deux sites distinctes, le premier OpenWeb RX. il s’agit d’une solution de surveillance du spectre à distance qui dispose de démodulateurs AM / FM / SSB / CW / BPSK31. Il utilise une bibliothèque DSP légère appelée libcsdr. Il a un affichage en cascade (waterfall) qui peut être décalé dans le temps …ou visualisé en 3D !

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Schéma fonctionnel du logiciel SDR basé sur le Web – doc.András Retzler – fig1

Il propose de partager votre récepteur SDR avec d’autres opérateurs de radio amateur simplement en installant OpenWebRX sur votre box Linux et puis de le partager sur le site web SDR.hu.
En très peu de mots voici le diagramme simplifié des interconnexions au sein de l’application serveur OpenWebRX.

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doc- András Retzler – fig17

La partie principale de l’application serveur réside dans le script python openwebrx.py. Il contient plusieurs classes et importe certains modules python appartenant au projet. Pendant son exécution, il démarre plusieurs threads, dont la plupart exécutent des processus externes pour le traitement et la distribution des signaux. La communication entre les processus externes se fait à l’aide de sockets. Entre les processus externes et le programme principal, il est effectué par des files d’attente FIFO (premier entré, premier sorti) fournies par le système d’exploitation.

Si vous voulez approfondir, András a rédigé sa thèse sur l’OpenWebRX pour son baccalauréat en génie électronique. Il contient des détails d’implémentation supplémentaires sur l’interface Web et les algorithmes DSP. Retrouver le PDF ici   https://sdr.hu/static/bsc-thesis.pdf

KiwiSDR

Sur le site SDR.hu si vous regardez la liste des récepteurs OpenWebRX, la majorité d’entre eux sont des KiwiSDR. Le KiwiSDR est en fait un produit qui est un SDR et GPS à large bande pour le BeagleBone® Green ( BBG ) qui crée un serveur OpenWebRX. C’est un SDR dans un boîtier très compact de faible puissance. Il utilise l’accélération basée sur FPGA pour créer quelque chose de similaire au WebSDR mais sur une plus petite échelle d’environ 4 à 8 utilisateurs simultanés (selon la bande passante) et avec ou sans mode de fonctionnement en chute d’eau (waterfall). Compte tenu du matériel utilisé, le résultat est assez impressionnant.
Il semble que la popularité du KiwiSDR découle de son coût raisonnable et de ses performances. Ce n’est pas tous les jours que vous pouvez vous permettre une radio capable de calibrer son oscillateur interne par GPS, ou de servir de radio dans le monde avec le décodage intégré de certains modes numériques à partir de quelque chose de plus petit qu’un roman de poche moyen.

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L’ensemble de la platine KiwiSdr

Le KiwiSDR est une radio définie par logiciel (SDR) qui se connecte à un ordinateur. Il est disponible en tant que carte seule ou en version plus complète comprenant BBG, antenne GPS et boîtier avec le logiciel préinstallé sur le BBG. Le Kiwi est différent des autres SDR. Il s’agit d’un appareil autonome qui se connecte à votre réseau local et est éventuellement accessible via Internet. Un navigateur est utilisé pour se connecter à l’interface utilisateur.
Les navigateurs pris en charge incluent Firefox, Chrome, Edge, Safari et Opera sur Windows, Linux et Mac. Une version de l’interface pour les appareils mobiles est en cours de développement. Jusque-là, l’interface du navigateur fonctionnera sur les appareils iPad et Android avec un écran suffisamment grand. Le Kiwi prend en charge jusqu’à quatre connexions simultanées chacune avec ses propres canaux audio et cascades contrôlés indépendamment. Une interface d’extension permet un décodage avancé du signal directement dans l’interface du navigateur sans installer de logiciel supplémentaire. Le plus populaire est le décodeur WSPR intégré et le radiogoniomètre TDoA (Time Difference of Arrival) mais j’en parlerai plus tard.

Il est disponible dans beaucoup d’endroits dans le monde, chez WiMo, Allemagne, SOS Solutions, Pay-bas  Distrelec, EU mais aussi Amazon, USA à Chip One Stop, Hong Kong  Il coûte environ 329€ à cela il faut ajouter une antenne performante ou pas c’est suivant ce que vous recherchez.

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SDR.hu

Le site SDR.hu a été créé pour vulgariser la technologie SDR. Avec l’aide d’une clé DVB-T USB bon marché, vous pouvez accéder au SDR assez facilement. Il vous permet d’écouter les signaux radio qui vous entourent, mais il vous permet également d’en apprendre davantage sur le DSP et ainsi coder votre propre récepteur.
Sur SDR.hu, vous pouvez trouver des récepteurs SDR que les opérateurs radio amateurs ont partagés, vous pouvez donc écouter les signaux radio sans même avoir à acheter de matériel SDR !

L’adresse vous la connaissez à présent. Après vous avoir inscrit, vous accéder à la page principale. Dans le menu vous avez les supports habituels et en dessous à droite directement l’accès à des récepteurs répartis sur tout le globe. Il y a environ 513 récepteurs quand j’ai écrit cet article.
A côté d’un logo vous avez son emplacement par exemple en Grèce, Italie, USA, RU, Chine etc. et l’indicatif souvent d’un radioamateur. En dessous, l’adresse du récepteur et encore en dessous le type du SDR la version du Kiwi ou de la clé RTL-SDR, le nombre d’utilisateurs soit 4, soit un maximum de 8 et enfin la bande de fréquence écoutée. HF, 2 M, CB…
De l’autre côté un système de vote qui aiguille le visiteur sur la fiabilité et la régularité de la réception.

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La première page du site sdr.hu

Si vous pouvez choisir directement votre récepteur il vous est aussi possible de le trouver sur la carte. Cette éventualité se trouve à la case ‘Receivers on a map’ au-dessus des votes. Je vous montre ici la capture intéressante.

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La carte du site SDR.hu

Je trouve aussi qu’une recherche par région est très séduisante car on voit directement où se trouve le récepteur par rapport à différents critères de recherche.

Maintenant que vous avez trouvé la station intéressante, vous cliquez sur son adresse et vous arrivez sur une autre page.

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Chute d’eau (waterfall) d’un récepteur KiwiSDR

Détail :

  1. Dans ce premier encadré vous avez le rappel de la station où vous vous trouvez. Son Grid, son altitude et l’antenne qu’il utilise.
  2. Au-dessus de l’échelle de fréquence se trouve une collection d’étiquettes de signaux rouges et vertes et d’indicateurs de plage de bande. Vous pouvez cliquer sur les étiquettes pour syntoniser directement ces fréquences. Les étiquettes individuelles sont plus faciles à lire lors d’un zoom avant. Les étiquettes peuvent être éditées par le propriétaire / administrateur de Kiwi pour identifier les signaux entendus localement.
  3. La cascade a 14 niveaux de zoom.
  4. Le panneau de commande mais j’y reviendrai. En dessous le pointeur qui vous indiquera sur quelle fréquence vous êtes avec un rappel de la fréquence dans le panneau de commande.

En bas à droite se trouve le panneau de commande. Vous avez accès à toutes les commandes principales : fréquence de réception numérique, mode de réception (AM, USB, CW, etc.), les commandes de zoom en cascade (/ – loupes, flèches d’entrée / sortie max) et les réglages de la carte, des couleurs de la cascade (WF max / min). Un S-mètre est également illustré.

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Détail :

  1. La fréquence de travail. si vous voulez inscrire une fréquence il faut toujours écrire de cette manière, par exemple « 14040.00 »
  2. Vous avez le choix de sélectionner la partie bande broadcast que vous voulez écouter ; VLF, 90 M, 41 M, 13 M etc.
  3. Ces boutons changent la fréquence manuellement.
  4. Les extensions : intégration de décodeurs de signaux spécialisés directement dans l’interface basée sur le navigateur, sans avoir besoin d’installer des programmes supplémentaires sur votre ordinateur. Les extensions actuelles sont : graphique d’intensité du signal, décodeur CW, scan IBP, Navtex, SSTV, TDoA, Fax, affichage Loran-C et décodeur WSPR. D’autres sont en développement. Je reviendrai tout à l’heure sur certaines extensions.
  5. L’affichage d’un spectrum en couleur est visible ou pas.
  6. Possibilité d’enregistrement. À côté la possibilité de couper le son.
  7. Différents réglages : ‘WF2‘ celui de la chute d’eau, ‘Audio‘ celui des paramètres de la sortie du HP, ‘AGC‘ celui du gain de réception de l’antenne, ‘Users‘ montre les autres utilisateurs sur cette station, ‘Stats‘ vous permet de « tchatter » avec d’autres utilisateurs, vous donne enfin la version et les différents renseignements sur le KiwiSDR, ‘Off’ coupe toute possibilité des réglages.
  8. Vous renseigne sur la puissance du signal (S-mètre)
  9. Ces boutons servent à agrandir ou rétrécir la chute d’eau, vous décale à la fin et au début de la bande.
  10. Le mode de réception AM, LSB, USB etc.
  11. Simplement l’endroit où se trouve votre souris.

Détail des extensions :

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Décodage du wsdr

Le plus populaire est le décodeur WSPR. Comme illustré ci-dessus, une cascade et un panneau de commande spécifiques au WSPR apparaissent. Je me suis mis sur la bande de 40 M pour démarrer le décodage. L’icône bleu / blanc en forme de tarte est le minuteur d’acquisition WSPR de deux minutes. La liste des spots de stations sera familière à tous ceux qui ont utilisé des programmes de décodage WSPR traditionnels. Vous pouvez cliquer sur l’indicatif d’appel ou l’emplacement de la grille des stations reçues. La distance de la station du Kiwi est calculée. Si l’administrateur du Kiwi a défini un indicatif d’appel et un Grid, les spots décodés seront téléchargés sur wsprnet.org.

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En sélectionnant ‘Timecode’ il est possible de vérifier le temps universel.

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Il est possible de décoder du Loren_C je l’avoue je n’ai pas poussé plus loin mes investigations. C’est pareil pour le fax et le Navtex qui sont des modes recherchés mais bien spécifique.

Une extension intéressante c’est l’évaluation des performances de la localisation à base de TDOA. Une chose que les KiwiSDR ont c’est une entrée GPS qui permet au KiwiSDR de fonctionner à partir d’une horloge précise et de fournir des données de position. La différence de temps d’arrivée (TDoA) est une technique de radiogoniométrie qui repose sur la mesure de la différence de temps pendant laquelle un signal est reçu sur plusieurs récepteurs répartis sur une certaine distance. Pour ce faire, une horloge précise synchronisée avec chaque récepteur est nécessaire. Le GPS fournit cela et il est capable de synchroniser avec précision les horloges KiwiSDR dans le monde entier.
Étant donné que de nombreux KiwiSDR sont publics, cela signifie que tout le monde peut actuellement accéder à une interface Web KiwiSDR et commencer un calcul de recherche de direction. Vous n’avez même pas besoin de posséder un KiwiSDR pour ce faire, c’est donc le premier système de radiogoniométrie RF librement accessible à la disposition du public. Cela pourrait être utile pour localiser des signaux tels que des stations numériques, des transmissions militaires, des stations pirates, des brouilleurs et des sources de bruit inconnues.
Remarque, on arrive mais il faut quand même un peu d’habitude pour arriver à suivre le chemin d’une onde et savoir l’emplacement précis de l’émetteur.
Pour la dernière capture (cliquer pour agrandir) voici la recherche sur 4.625 du «buzzer » russe UVB-76. On remarquera très bien l’endroit d’émission et la propagation des ondes. Plus de renseignements au sujet UVB-76 voir mon article  A la découverte d’UVB-76

  Je ne vais pas terminer sans vous proposer l’ OpenWebSdr du Club mis en ligne par Yves ON4LGY à cette adresse http://on0lg.be/ et découvrez ainsi ce qui se passe sur notre relais – 145.650 Mhz.

Conclusion

Il semble que nos prières ont été exaucées. Je me suis rendu compte qu’avec le grand pouvoir des WebSDR nous pouvons écouter pratiquement partout dans le monde. Malheureusement, ce faisant, il est un peu moins excitant de tirer le signal d’un DX du bruit dans sa maison lorsque on peut simplement se connecter quelque part et trouver le signal S9+20 sans aucun défi. Il est très important de l’utiliser de manière responsable.
Je suppose que les WebSDR peuvent également être une source fascinante d’informations pour les DXers – beaucoup d’entre eux ont des récepteurs WSPR à l’exécution automatique fournissant constamment une source de données sur la propagation 24 heures sur 24.
Pour ceux qui exploitent des stations ouvertes au public (surtout celles que j’ai utilisées), merci beaucoup pour votre générosité ! J’espère que d’autres radioamateurs continueront à permettre au public d’accéder à leurs récepteurs.

Vous l’avez constaté je n’ai abordé avec vous que l’aspect réception. Il existe l’autre aspect celui de l’installation d’un Kiwi ou d’une clé RTL-SDR en OpenWeb. Cela fera peut-être partie d’un prochain article.

Note du 29 décembre 2019 par András Retzler

Python 2.7, une dépendance principale du projet, ne sera pas officiellement maintenu à partir du 1er janvier 2020. À terme, il ne sera probablement pas sûr d’utiliser cette version sur des serveurs publics, à moins que quelqu’un ne fournisse toujours des correctifs de sécurité pour Python 2.
Certaines parties spécifiques du code DSP pourraient être améliorées pour un meilleur SNR.

Même si ces limitations sont probablement acceptables dans un projet de radio amateur, je ne construirais pas une infrastructure critique sur celui-ci.

Références

Profile GitHub  https://github.com/ha7ilm

Guides on general topics  https://github.com/ha7ilm/openwebrx/wiki

La page du Kiwi  http://kiwisdr.com/

Projet OpenWeb Rx VHF UHF  https://sdr.hu/?q=filter%3A+original+openwebrx

La page de OpenWeb Rx  https://sdr.hu/openwebrx

La page du forum Kiwi  http://valentfx.com/vanilla/categories/kiwisdr-discussion

Comprendre le TDoA  https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-01162816/document

Expérience avec le TDoA  https://dk8ok.files.wordpress.com/2018/07/tdoa_firstexperiences5.pdf

Ma série sur les SDR introduction au SDR  Explorer le mode des SDR les récepteurs haut de gamme

  En passant sa souris sur certain mot sa signification apparaitra.

par Albert Müller | ON5AM | Twitter | Facebook


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Post Author: Albert