Technique SDR 8

Technique SDR 8

HuitiĂšme partie

J’ai Ă©crit cette suite d’articles dans un but pĂ©dagogique afin d’aider tous ceux qui, comme moi, souhaitaient dĂ©couvrir, en les pratiquant, les techniques de rĂ©ception SDR. Les spĂ©cialistes du domaine trouveront sans doute quelques approximations et erreurs dans mes explications. J’espĂšre qu’ils ne m’en voudront pas et qu’ils me contacteront pour que nous les rectifions ensemble par la suite. Je parle aussi, ici ou lĂ , de difficultĂ©s ou de bugs, si certains les ont surmontĂ©s, qu’ils me contactent pour que nous mettions Ă  jour ce document. S’ils ont aussi parfois de meilleures solutions d’installation ou d’utilisation, qu’ils n’hĂ©sitent pas Ă  me l’écrire.
CONTACTEZ-MOI Ă  l’adresse : f80543@gmail.com

Trafic aĂ©rien (suite) – Introduction

Dans notre prĂ©cĂ©dent article, nous entreprenions l’interception des donnĂ©es de vol Mode-S et ADS-B dans l’environnement Windows. Avec celui-ci, nous allons enfin nous intĂ©resser aux autres communications aĂ©riennes.

Quoi dĂ©coder ?

Voici, mis Ă  jour, le tableau prĂ©sentant un aperçu des dĂ©codages traitĂ©s dans cette sĂ©rie d’articles. Les cases vierges signifient que la rĂ©ception sera traitĂ©e dans les mois qui viennent.

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Tableau récapitulatif des gammes de fréquence aéronautique (source aviatecho.com)

Trafic aérien (suite et fin)

Échanges audios en bande VHF

Ce sont les frĂ©quents et courts Ă©changes entre le commandant de bord, dans son avion, et la tour de contrĂŽle. Ces transmissions se font en mode AM dans la bande aĂ©ronautique internationale 118-137 MHz. La portĂ©e des ondes VHF Ă©tant quasi-optique, cette bande est utilisĂ©e pour des communications Ă  courte ou moyenne distance. La liste Ă  jour des frĂ©quences est disponible Ă  partir du site  : https://www.sia.aviation-civile.gouv.fr, puis :

  • Choix AIP et eAIP France,
  • Choix de l’Effective Date dans eAIP en vigueur,
  • Choix dans le bandeau gauche : AD 0, puis AD 0.6 TABLE DES MATIÈRES DE LA PARTIE 3,
  • Choix AD 1.6 Moyens de radio communication (AĂ©rodromes VFR uniquement)

Pour les aĂ©rodromes militaires, les frĂ©quences se retrouvent aĂ©rodrome par aĂ©rodrome en bas de cette mĂȘme page.

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AccÚs à la table des fréquences de radiocommunication des aérodromes (site https://www.sia.aviation-civile.gouv.fr/)

Échanges audios en bande HF

MWARA est le terme dĂ©signant les principales zones de routes aĂ©riennes mondiales, qui prennent en charge les communications radio HF vers les aĂ©ronefs en dehors de la portĂ©e VHF. La liste Ă  jour des frĂ©quences est disponible ici : https://wiki.radioreference.com/index.php/MWARA.

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Liste des fréquences décamétriques pour les principales zones de routes aériennes mondiales

Ces frĂ©quences sont utilisĂ©es par les compagnies aĂ©ronautiques, par le contrĂŽle du trafic aĂ©rien Ă  grande distance, par les avions moyens courriers et longs courriers au-dessus des ocĂ©ans et des parties dĂ©sertiques, lĂ  oĂč les transmissions VHF sont impossibles. Ces Ă©changes dĂ©camĂ©triques se font entre 3,4 et 23,35 MHz en plusieurs sous-bandes avec des canaux de 3kHz en USB.
Impossible Ă  capter de chez moi (j’avoue ne pas avoir multipliĂ© les tests), l’écoute est assez facile depuis les sites WebSDR et OpenWebSDR nord-amĂ©ricains.

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Écoute des communications aĂ©ronautiques audio depuis un site WebSdr. On remarquera aussi Ă  droite des trames HFDL (voir prochain paragraphe).

Bande HF (trames HFDL / ACARS)

Pour ces mĂȘmes raisons, et proches des frĂ©quences audio HF, circulent des trames HFDL utilisĂ©es dans le cadre du systĂšme radio ACARS (Aircraft Communication Addressing and Reporting System). Ces trames participent au contrĂŽle automatique de l’état de l’avion en vol, par le centre de maintenance de la compagnie aĂ©rienne. Les Ă©changes se font depuis des stations sols placĂ©s en des lieux stratĂ©giques du globe.

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Stations gĂ©rant le trafic HFDL (source : Nils Schiffhauer, DK8OK)

Et voici la liste des fréquences :

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Fréquences HFDL (année 2016)

Une liste plus rĂ©cente (2019) est disponible ici : http://monitor-post.blogspot.com/2019/06/hfdl-system-table-51.html
AprÚs un zoom suffisant, les sites OpenWebSDR référencies ces fréquences.

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Une trame HFDL depuis un site OpenWebSdr

MultiPSK

Les émissions se font en USB sur une sous-porteuse de 1440 Hz avec une vitesse de symbole de 1800 bauds. La modulation est 2-PSK, 4-PSK ou 8-PSK avec des débits binaires effectifs de 300, 600, 1200 ou 1800 bits/s.
Il est alors possible de les décoder avec MultiPSK en aiguillant le son, vers lui, via VB-Cable.

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DĂ©codage de trames HFDL avec MultiPSK (1/2)

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DĂ©codage de trames HFDL avec MultiPSK (2/2)

Quatre boutons poussoirs permettent de choisir les donnĂ©es Ă  afficher :

  • Les HFNPDU (High Frequency Network Protocol Data Unit – UnitĂ© de donnĂ©es de protocole de rĂ©seau HF) sont les paquets de donnĂ©es d’informations utilisateurs (tables systĂšme depuis les stations sols, donnĂ©es de performance, de position et de frĂ©quence depuis les avions).
  • Les LPDU (Link Protocol Data Unit – UnitĂ© de donnĂ©es de protocole de liaison) gĂšrent principalement le protocole entre la station au sol et l’avion (Connexion, DĂ©connexion, gestion des requĂȘtes…).  Un LPDU peut contenir un segment de HFNPDU.
  • Les MPDU (Media access Protocol Data Unit – UnitĂ© de donnĂ©es de protocole d’accĂšs au support) comprennent un ou plusieurs LPDU.
  • Les SPDU (Squitter Protocol Data Unit – UnitĂ© de donnĂ©es de protocole de squitter) sont des messages envoyĂ©s toutes les 32 secondes par une station sol pour donner des informations de gestion de liaison aux avions.

AffichĂ©s en mode CaractĂšres (il est aussi possible d’avoir un affichage Bits ou Hexa) et donnant la position de vol des avions, ce sont donc les HFNPDU qui intĂ©resseront le plus les Ă©couteurs.

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Trame HFNPDU décodée par MultiPSK

Les stations sols Ă©tant rĂ©guliĂšrement disposĂ©es tout autour du globe, il vous sera, je l’espĂšre, Ă©galement possible d’en capter une depuis votre QRA et avec votre ensemble RSPdx/SDRUno (Mode USB, Bande passante : 2800Hz). C’est le cas pour moi avec l’aĂ©roport de Grande Canarie.
Notez que le choix des fréquences est disponible depuis le Memory Panel, pour peu que vous ayez installé les banques de fréquences de Mike Ladd, KD2KOG décrites plus avant dans ce document.

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DĂ©codage de trames HFDL (GS17 – Telde, Gran Canaria)

Des logiciels spécialisés existent aussi pour le décodage de ces données, citons ici Sigmira, Sorcerer et le couple PC-HFDL/ Display Launcher.

Sigmira

Sigmira, un logiciel dĂ©veloppĂ© par Steve Harlow. La derniĂšre version (V1r13) et disponible ici : http://www.saharlow.com/technology/sigmira/. Une fois installĂ©, le choix Source/Wave In (Sound Card) vous permet de dĂ©finir la source d’entrĂ©e ; ici CABLE Output (VB-Audio Virtual.
Plusieurs fois, au cours de mes essais, la fenĂȘtre Wavein Selection a refusĂ© d’apparaitre. Dans ce cas, le simple fait de fermer, puis rouvrir le logiciel, a corrigĂ© cette anomalie.

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Premiers réglages avec Sigmira

Callé sur une fréquence HFDL sur site OpenWrbSDR, le décodage démarrera aprÚs le choix du Mode HFDL et un calage de fréquence à 1440 Hz (valeur de la sous-porteuse).

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DĂ©codage de trames HFDL avec Sigmira (1/2)

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   FenĂȘtre rĂ©ception de Sigmira (2/2)

Sorcerer

Sorcerer est, par exemple, disponible au tĂ©lĂ©chargement depuis la page Decoding HF ACARS – ARINC 635 (HFDL) : https://m0taz.co.uk/wp-content/uploads/2016/03/sorcerer-v1.0.1.zip
Aucune installation n’est nĂ©cessaire ; l’application se lance par exĂ©cution du seul exĂ©cutable contenu dans le fichier ZIP. A la premiĂšre ouverture, il faut dĂ©finir l’entrĂ©e du signal ; ici CABLE Output (VB-Audio Virtual. Il m’a fallu rĂ©pĂ©ter plusieurs fois ce paramĂ©trage avant sa rĂ©elle prise en compte.

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Setup initial de Sorcerer

L’étape suivante consiste Ă  charger le dĂ©codeur ARINC 635 via le menu Add decoder, puis choix PSK. A sa premiĂšre ouverture apparait un message d’erreur : Unable to load grund station names from registry.

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Message d’erreur à l’ouverture de ARINC 635

Sa correction  passe par un passage dans la base de registres avec le logiciel Regedit :

  • Aller sur la clĂ© : HKEY_CURRENT_USER\Software\Sorcerer,
  • Cliquez (bouton droit de la souris) dans la fenĂȘtre de droite pour sĂ©lectionner :
    • Nouveau
    • Valeur de chaines multiples

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Regedit : Ajout d’une clĂ© Ă  valeur de chaines multiples

  • Entrez comme nom de clĂ© txt,
  • Double-cliquez sur son nom ; une nouvelle fenĂȘtre s’ouvre vous permettant d’entrer les donnĂ©es de la valeur. Entrez alors la liste suivante et terminez par OK :

UNKNOWN
SAN FRANCISCO – CALIFORNIA
MOLOKAI – HAWAII
REYKJAVIK – ICELAND
RIVERHEAD – NEW YORK
AUCKLAND – NEW ZEALAND
HAT YAI – THAILAND
SHANNON – IRELAND
JOHANNESBURG – SOUTH AFRICA
BARROW – ALASKA
UNKNOWN
ALBROOK – PANAMA CITY
ANCHORAGE – ALASKA
SANTA CRUZ – BOLIVIA
KRASNOYARSK – RUSSIA
AL MUHARRAQ – BAHRAIN
AGANA – GUAM
CANARIAS – SPAIN

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Regedit : Ajout d’une clĂ© Ă  valeur de chaines multiples

La réception ne pose ensuite aucun problÚme.

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DĂ©codage de trames HFDL avec Sorcerer/ARINC 635 (1/2)

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FenĂȘtre de dĂ©codage ARINC 635 (2/2)

Pour les plus curieux, il peut ĂȘtre alors intĂ©ressant le lancer simultanĂ©ment les trois logiciels (MultiPSK, Sigmira & Sorcerer) pour comparer la qualitĂ© du dĂ©codage.

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Décodage simultané, MultiPSK, Sigmira & Sorcerer

Grace à ses cases à choix, Sorcerer permet de mieux comprendre la structure des squitters en isolant les réceptions des divers signaux.

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Les cases Ă  choixde Sorcerer

PC-HFDL/ Display Launcher

Je n’ai pas moi-mĂȘme encore utilisĂ© ces logiciels. Ceux qui le souhaitent pourront les trouver ici :

Le tutoriel d’une association de ces logiciels utilisant 9 instances de PC-HLDF et disponible ici : http://www.agenetools.com/downloads/monitoring_hfdl_dk8ok.pdf

Bande VHF (trames ACARS)

Le systĂšme radio ACARS (Aircraft Communication Addressing and Reporting System) permet principalement le contrĂŽle automatique de l’état de l’avion en vol, par le centre de maintenance de la compagnie aĂ©rienne.
La frĂ©quence primaire Europe est 131.725 kHz, la frĂ©quence secondaire : 131.525 kHz. Citons encore pour l’Europe : 131.850 kHz. La frĂ©quence mondiale ACARS est 131.550 kHz. On retrouvera bien d’autres frĂ©quences en consultant par exemple le lien suivant : http://sonicboom.aero/2011/01/27/ecoute-des-messages-acars-acarsd-decoder-les-messages-acars-icom/

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SDRUno – Signaux ACARS

MultiPSK décode sans problÚme les signaux ACARS.

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SDRUno / MultiPSK – RĂ©ception ACARS (VHF)

Signaux VDL-2

Les signaux numĂ©rique VDL mode 2 (VHF Dada Link) devraient petit Ă  petit remplacer le mode ACARS. Ils se rencontrent sur les frĂ©quences suivantes :

  • 725 MHz (au sol, sociĂ©tĂ© ARINC – Aeronautical Radio INCorporated)
  • 136,775 MHz (en vol, SITA – SociĂ©tĂ© Internationale de TĂ©lĂ©communications AĂ©ronautiques),
  • 825 MHz (en vol, sociĂ©tĂ© ARINC – Aeronautical Radio INCorporated),
  • 136,875 MHz (au sol, SITA),
  • 136,975 MHz (CSC – Common Signalling Channel).

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SDRUno – Signaux VDL-2

Pour un dĂ©codage correct avec MultiPSK (toujours via VB Cable), j’ai rĂ©glĂ© SDRUno sur le mode Digital avec une bande passante (BW) de 24K :

F.rĂ©elle = F. annoncĂ©e – BW/2

Soit, par exemple :

136.713 KHz = 136.725 – 24/2

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SDRUno / MultiPSK -rĂ©ception  VDL-2

RĂ©ception radiosonde

Dans le monde Rasbian, nous avons vu que le suivi des radiosondes Ă©tait chose facile. Ma recherche d’un logiciel similaire dans le monde Windows a Ă©tĂ© infructueuse. J’ai donc tentĂ© de me retourner vers d’autres solutions.
Oubliant (malheureusement) la fonction scanner du logiciel radiosonde_auto_rx, il m’a fallu, avant toute chose, partir Ă  la recherche des trames Ă©mises Ă  l’aide de SDRUno dans la bande 400-406 MHz. Étant dans une zone favorable, la chose n’a pas Ă©tĂ© trop difficile pour moi. DĂšs l’apparition d’une sonde sur Sondehub.org (https://v2.sondehub.org/) en mode Live Only, je notais le type et la frĂ©quence et entrais cette derniĂšre dans SDRUno.

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Trame DFM09

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Trame M10

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Trame RS41

Je trouvais aussi sur Internet les bons réglages selon les ballons.

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Pour le dĂ©codage, je dĂ©cidais d’installer la version d’évaluation de SondeMonitor en le connectant Ă  la sortie VB Cable (l’entrĂ©e Ă©tant pour SDRUno).

SondeMonitor

L’installation du logiciel s’est faite depuis un lien de tĂ©lĂ©chargement disponible depuis la page :  https://www.coaa.co.uk/sondemonitor.htm au paragraphe Download SondeMonitor. Il faut Ă©viter la page en français (https://www.coaa.co.uk/sondemonitor_fr.htm) qui sous le paragraphe TĂ©lĂ©charger SondeMonitor, offre une ancienne version.
AprÚs une installation sans problÚme, les résultats ne furent pas vraiment au rendez-vous.
Je me suis tout d’abord Ă©nervĂ© avec le rĂ©glage de l’option Audio en n’arrivant pas Ă  rĂ©gler l’Audio source sur la sortie VB cable ; n’ayant aucun choix accessible (Source 1 Ă  Source 6 grisĂ©s).

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SondeMonitor – option Audio sans choix accessible (SDRUno est lancĂ©)

J’ai finalement compris (sans pouvoir vraiment le dĂ©montrer) qu’il fallait effectuer ce rĂ©glage avant d’avoir lancĂ© SDRUno !

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SondeMonitor – option Audio correcte (SDRUno n’est pas lancĂ©)

Ceci fait, j’ai constatĂ© des dĂ©codages assez alĂ©atoires (M10 et DFM09) voire impossibles pour moi (RS41). Par contre en cas de rĂ©ussite, le simple fait de cliquer sur l’option Google Map, montre la position de la sonde sur la carte.

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La triplĂšte SDRUno, SondeMonitor et Google Map

Arrivant au bout de ma pĂ©riode d’essais et ne souhaitant pas dĂ©penser 30€ (25€ + TVA 20%) pour un logiciel sans scanner et sans dĂ©tection automatique du type de sonde reçu, je dĂ©cidais de me tourner, comme Ă  l’habitude, dans le monde Windows, vers MultiPSK.

MultiPSK

La premiĂšre Ă©tape consiste Ă  repĂ©rer le type de sonde et sa frĂ©quence par le biais de SDRUno et/ou du site sondehub.org. On ouvre ensuite MultiPSK en spĂ©cifiant un pilotage direct du RSPdx comme nous l’avons dĂ©jĂ  dĂ©crit plus haut (bouton SDRPlay).
Une fois sur la bonne frĂ©quence (et sur le bon mode), le dĂ©codage est immĂ©diat que le montre les captures d’écran suivantes.

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Trames DFM09

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Trames RS41

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Trames M10

Et si le logiciel Google Earth est ouvert sur le bureau (j’ai, pour ma part, la version Google Earth Pro V.7.3.4.8248 – 64-bit), le simple fait de cliquer sur le choix Google Earth puis Affiche tout sur la carte, positionne le trajet de la sonde sur le globe terrestre.

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Activation de la visualisation Google Earth

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Visualisation Google Earth

Cet affichage passe par la crĂ©ation, par MultiPSK, d’un fichier POSITION.KML visible dans son rĂ©pertoire

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Fichier POSITION.KML (Google Earth)

Notons Ă©galement qu’il est possible de retrouver les donnĂ©es reçues dans le sous-rĂ©pertoire QSO.

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Extrait du fichier QSO (rĂ©ception des positions d’une sonde M10)

Vignette : https://www.piqsels.com

par François F-80543 | F-80543

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