2020年7月26日 (日)
2020年7月23日 (木)
成田空港離陸機の上昇旋回中のADS-B信号を受信
2020年7月18日 (土)
Virtual Radarによる羽田離発着機の自動音声アナウンス
2020年7月15日 (水)
ADS-B用GPアンテナで高度224ftの信号を受信
2020年7月14日 (火)
ADS-B Mode Aで見えた76700ftの機体?
2020年7月 7日 (火)
nanoVNA-H4でADS-B(1090MHz)用GPアンテナを測定
最近買ったnanoVNA-H4で、色々なアンテナを測定して遊んでいます。
今までは、共振周波数やSWRを測定するツールとして以下のようなものを使っていました。
・グリッドディップメータ:トリオDM-6 (1.7-180MHz)
・SWRメータ:DIAMOND SX-400 (140-525MHz)
・アンテナアナライザ:AW07A (1.5-71MHz, 85-185MHz, 300-490MHz)
・DDS付きUSBオシロ:INSTRUSTAR ISDS205B (1Hz-20MHz)
430MHzまでのアマチュア無線バンドであれば、これでどうにか対応できます。
しかしながら、ADS-B(1090MHz)のアンテナになると、対応可能な測定器が非常に高価なので手が出ません。
単純なダイポールアンテナであれば、原理的には、波長と波長短縮率で一義的に決まるエレメント長でアンテナを作れば良いわけですが、実際には外的環境で共振周波数が大幅に変化することがあります。
また、多段のアンテナの場合、資料には色々な寸法の数値が書いてあるので、適当と思われる資料の数値を信じてアンテナを作るしかありません。
アンテナの性能を判断するためには、実際に受信してみるしかありませんが、ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)は"Broadcast"とは言っても、普通の放送局のように連続送信している訳ではないので、リアルタイムで調べることは難しいです。
生のADS-B信号を振幅検波して聞くと、ジッ、ジッ、という音がたまに聞こえる程度です。
このため、アンテナの比較は、受信できた機体までの距離データを長時間集積して、受信可能範囲の広さで判断することが多いです。
したがって、リアルタイムで受信状態を確認しながら、エレメントと切り刻んで共振周波数を調整することができません。
アンテナの共振状態等をリアルタイムで確認できれば非常に便利ですが、今まで個人レベルでは非常に困難でした。
今回購入したnanoVNA-H4は、100kHz-1.5GHzに対応しているようなので、自作のADS-B(1090MHz)用のグランドプレーン(GP)アンテナもどきの測定をしてみました。
アンテナの構造は、下記の記事で作ったものと殆ど同じです。
2015年8月17日 (月)
USBドングルチューナ直挿しADSB用グランドプレーンアンテナを作ってみました
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2015/08/usbadsb-e839.html
1090MHzの波長は275.2mmなので、λ/4は68.8mmとなり、これに裸銅線の波長短縮率0.96(=288/300)を掛けると66.0mmとなります。
効果があるかどうか判りませんが、なるべく地面(ground plane)に近くなるように、今回はラジアルを6方向に出してみました。
【(01)ADS-B(1090MHz)用GPアンテナもどき】
走査範囲は、700-1500MHzです。
作りっぱなしの状態(エレメント長:66mm)の場合は、共振点は996MHz付近でした。
【(03)共振周波数 996MHz】
目的の周波数(1090MHz)よりも100MHz程度低いです。
周波数を上げるためには、エレメントを短くする必要があるわけですが、周波数の変化が大きいので1mm単位で切り刻みます。
ニッパで切断する場合には、切り口が変形するので、寸法精度はよくありません。
一寸切りすぎたと思った場合は、目的周波数を通り越していることが多いので、作り直しです。エレメントの先端に半田を盛るという手もありますが・・・
目的周波数が近づいてきたら、表示波形で共振周波数を確認して、ヤスリで削りながら微調整です。
最終的には、目的周波数より少し上の1092MHzまで近づけることができました。
【(05)共振周波数 1092MHz】
SWRは1.09まで下がっているので、手抜きで作った割にはいいところまで行っているような気がします。
問題は、実際の受信特性がどうかということですが、そのうちテストしてみたいと思います。
2020年7月 5日 (日)
韓ドラ「愛の不時着」に出てきた盗聴記録用テープレコーダはTEAC製?
韓国ドラマは、他のドラマに比べて突っ込みどころが多いような気がしますが、無線オタクの観点で重箱の隅を突いて見ると、ブログのネタになりそうな画面が時々出てきます。(例1.例2、例3)
話題になった「愛の不時着」は一応全16話を見ましたが、凝視したという訳ではないので、確認用にエピソード1から見直しているところです。
色々気になったところがありましたが、長時間記録用に今時オープンリールのテープレコーダを使用しているのが一寸気になりました。
磁気テープの寿命は、導体メモリやHDDより長いですが、大容量のデータを安定に保存するのであれば、テープストリーマではないかと・・・
どこのテープレコーダか気になっていたのですが、パネル等にはロゴは見当たりませんでした。
2回目の視聴時に画面をよくみていたら、ヒントになりそうな下記画像が出てきました。
通常はカバーで覆われている磁気ヘッドの部分が露出しています。
左から、消去ヘッド、記録ヘッド、再生ヘッドと思われます。
三つのヘッドにTEACのロゴが印刷されています。
TEACのヘッドを使った他社の製品という可能性もありますが、ほぼTEACのテープレコーダと考えてよいように思われます。
TEACの名前を聞くと、AKAI、OTARI等の専業メーカを思い出します。
普通の家庭用のテープレコーダは、下記の写真のように、消去ヘッド(左)と記録兼再生ヘッド(右)の2ヘッド構成となっていました。
【SONY TC-211の磁気ヘッド部】
ハイエンドモデルや業務用のテープレコーダのみが、ドラマの映像のように消去ヘッド、記録ヘッド、再生ヘッドの3ヘッド構成となっており、録音しながら、テープに記録された音声をすぐに再生して確認することができるので、信頼性の高い録音が可能でした。
話はドラマに戻りますが、半導体メモリやテープストリーマでは映像的に面白くないので、局で使っていたものか、スタッフが個人的に所有していたものを引っ張りだしてきたのかもしれません。(単なる想像なので全く違うかもしれません。)
全16話なのでしばらくは楽しめそうです。
2020年7月 4日 (土)
下限が10kHzのアンテナアナライザ(nanoVNA-H4)を買いました
現在、長波の標準電波(JJY等)の受信用に、自作の300φ88tの非同調ループアンテナを使用しています。
条件が良いと、たまにハワイでJJY(40kHz)が受信できる(例1、例2)ので、それほど性能は悪くないような気がしますが、かなり雑音の影響を受けます。
WWVB(60kHz)用のアンテナの例を見ると、同調型のループアンテナが多いようなので、このタイプのアンテナを作ることを考えています。
同調型の方がノイズの影響を受けにくいかもしれません。
しかしながら、長波の場合は、共振周波数や共振特性を確認できる簡単なツールがありません。
下限周波数が50kHzのアンテナアナライザの広告を見かけますが、折角なら40kHzにも対応したものが欲しいです。
最近広告を見ていたら、希望に沿うような製品がありました。
Elikliv「2020最新進化版」アンテナネットワー クアナライザNanoVNA 10KHz-1.5GHz 4.0インチLCDデジタルディスプレイ
VNA(Vector Network Analyzer)なので、本来はベクトルネットワークアナライザと呼ぶべきなのかもしれませんが、自分の用途ではベクトルもネットワークもあまり関係ないので、単にアンテナアナライザとします。
動作範囲が”10KHz-1.5GHz”となっています。
下限が50kHzの製品と比べると、価格比はかなり大きいですが、絶対値で考えると差額は飲み会1回分程度なので、思い切ってこれを買うことにしました。
6月24日に注文したのですが、配達予定を見ると、7月19日~7月26日となっています。
1ヵ月以上先です。
今は、早ければ翌日、遅くても2~3日で届くので、昔の雑誌広告の通信販売のような感じです。
多分中国から送られてくるので、注文した商品が間違いなく届けばラッキーとというつもりで気長に待つことにしました。
ところが、期待(?)に反して7月2日に配送されてきました。
約1週間で到着しました。結構早かったです。
NanoVNA-H4 10k-1.5GHzと書いてあるので、注文した品物のようです。
下記の広告に記載されているものと同じであるような感じです。
Original Hugen NanoVNA-H4 4.0" display 4.2 version 1950mAh battery Vector Network Analyzer HF VHF UHF Antenna Analyzer
https://www.alibaba.com/product-detail/Original-Hugen-NanoVNA-H4-4-0_62455845943.html
Packing list
NanoVNA host (with 1950mAh battery) x 1
USB Type-C data cable x1
15cm SMA male to male RG316 RF cable x2
SMA male calibration kit - OPEN x1
SMA male calibration kit - SHORT x1
SMA male calibration kit - LOAD x1
SMA female to female connector x1
Type-c to Type-c cable x1
NanoVNA Menu Structure Map
https://nanovna.com/?page_id=87
ケースの裏に貼られたシールには、50kHz-300MHzと書いてあります。
この種の製品では、外箱の表示と中身が異なることが珍しくないので、一寸心配になりました。
【(08)NanoVNA-H4 Version 0.5.0】
電源を入れてみました。
初期状態では、"START 50.000kHz"と表示されていたので、やっぱり外れを引いてしまったのかとがっくりです。
念のために、画面をタッチして表示される初期メニューから、"STIMULUS"→"START" と進んで、テンキーから"10k"と入力すると"START 10.000kHz"と表示されたので、とりあえず一安心です。
入力オープンなので、表示されたデータにはあまり意味がありませんが、"START 10.000kHz"、"STOP 900.000 000MHz"で動作しているようです。
1秒で約1GHzをスイープするというのがすごいです。
次に、実際に使っているアンテナを測定してみました。
なお、測定の前に以下のjh4vajさんの記事を参考にさせて頂いて較正作業を行いました。
NanoVNA、まずはキャリブレーション(校正)
2019/9/19 2020/7/1
http://www.jh4vaj.com/archives/13010
【(10)NanoVNA-H4 表示例(Comet CA-2X4M 144/430MHz Whip)】
スイープ範囲は100~200MHzです。
丁度146.0MHzのところにディップがあるので、ぎりぎりセーフでしょうか?
次に、本題の長波用アンテナを測定してみました。
測定したのは以下のアンテナです。
電波時計60KHz改造キットキット 」
http://www.tristate.ne.jp/den60.htm
デフォルトでは、バーアンテナのコイルに0.012μFのコンデンサが並列に接続されていますが、変化が検出しやすいように直列共振状態で測定しました。
スイープ範囲は10~100kHzです。
【(11)NanoVNA-H4 表示例(電波時計60KHz改造キット)】
一寸見にくいですが、61kHz付近で共振しているようです。
しかしながら、Qはかなり低いような感じです。
以下のアプリでスマホとの連携ができるようなので、これも試してみました。
NanoVNA WebApp
https://play.google.com/store/apps/details?id=net.lowreal.nanovnawebapp&hl=ja
更新日:2019年10月11日
サイズ:1.4M
インストール:5,000+
現在のバージョン:v1.4
Android 要件:7.0 以上
提供元:cho45
開発元:https://github.com/cho45/NanoVNA-Web-Client
スマホ(Huawei P10にNanoVNA WebAppをインストールし、両端のコネクタがtype-CのOTG用USBケーブルでNanoVNA-H4に接続しました。
【(12)NanoVNA WebAppをインストールしたスマホをNanoVNA-H4に接続】
【(13)NanoVNA WebAppの表示例(60kHz用バーアンテナ)】
表示グラフの読み方がまだよく理解できていませんが、60kHz付近で共振しているようです。
横軸の周波数の数値は、下限が10kHzになっていますが、本当にここまで有効な測定データが得られているのかどうかはよく判りません。 40kHz程度まで?
【(14)NanoVN A WebAppの表示例(10kHz-900MHz 周波数)】
【(15)NanoVNA WebAppの表示例(10kHz-900MHz スミス)】
簡単に触ってみた範囲では、特に問題はないように思われるので、ゆっくり使い方を勉強したいと思います。
スミスチャートなどは、50年以上前に大学の講義で一寸聞いただけで、何の役に立つのかも覚えていません。
頭の体操になりそうです。
【参考外部リンク】
About NanoVNA
https://nanovna.com/
NanoVNA-H4
https://www.switch-science.com/catalog/6406/
NanoVNA User Guide
https://cho45.github.io/NanoVNA-manual/
NanoVNA
2019/11/3 2020/6/24
http://www.jh4vaj.com/nanovna
2020年7月 2日 (木)
VADASEに関係するかもしれない特許
安いスマホで、一筆書きをすることを妄想しているのですが、中々難しいです。
以前、以下の資料の中の「Huawei P10 and gestures with VADASE kinematic Carrier Phase only – L1」のページを見て、Huawei P10で一筆書きができるかもしれないと期待してしまいました。
Performance analysis of GPS+Galileosmartphone raw measurements
GSA, 30th may2018
https://www.gsa.europa.eu/sites/default/files/expo/augusto_mazzoni_la_sapienza.pdf
たまたま、秋葉原でHuawei P10の中古品を見かけたので衝動買いしたのですが、実際にどのようにすれば一筆書きができるのか判りません。
上記資料では、VADASE(Variometric Approach for Displacement Analysis Stand-alone Engine)というソフトを使っているようです。
VADASEの技術の詳細は判りませんが、搬送波の位相データが出力できるスマホがあればL1だけで高精度(数cm)の変位測定ができるようです。
絶対座標ではなく、変位を測定するもののようですが、一筆書きであれば絶対座標は不要なので、問題ない筈です。
VADASEに対応するようなアプリがどこかに転がっていないかと思って探してみましたが、見つけることができませんでした。
上記資料には、VADASEは特許化された技術であるようなことが書いてあるので、これが関係しているのかもしれません。
2周波数スマホであれば、簡単に高精度が得られそうですが、価格が5~10万円もするので、遊び用に一寸買ってみるという訳にはいきません。
VADASEの新しい情報がないかと思って久しぶりに探してみたら、以下の資料を見かけました。
Validation of GNSS Variometric Web Engine: a New Tool for GNSS Community
Presentation (PDF Available) · July 2019
https://www.researchgate.net/publication/334770327_Validation_of_GNSS_Variometric_Web_Engine_a_New_Tool_for_GNSS_Community
https://www.researchgate.net/profile/Augusto_Mazzoni/publication/334770327_Validation_of_GNSS_Variometric_Web_Engine_a_New_Tool_for_GNSS_Community/links/5d404a5f299bf1995b57bfc7/Validation-of-GNSS-Variometric-Web-Engine-a-New-Tool-for-GNSS-Community.pdf
かなり詳しく書いてあるようですが、基礎知識がないので大雑把なことしか理解できません。
興味が惹かれた箇所をピックアップしてみました。
(抜粋)
--------------------------------
A patented idea
Since June 2010 VADASE idea was protected by a patent pending, thanks to the support of our University (patent released in 2014)
--------------------------------
GNSS Variometric Web Engine
www.gnssvariometricengine.com
--------------------------------
File format
RINEX 3.xx Navigation and Observation
1 Hz rate
Compliant with with Android Raw GNSS Measurements
--------------------------------
Conclusions
GNSS Variometric Web Engine is a freely available tool
--------------------------------
ざっと見た感じでは、"GNSS Variometric Web Engine"は、"RINEX 3.xx Navigation and Observation"を入力すれば、3次元の速度データを出力してくれる無料のツールのようです。
使い方はよく判りませんが、無料ということであれば一寸触ってみようと思ったのですが、当方がアクセスしたときには、「このページを表示できません」というエラーが出て、先に進めませんでした。
理由はよく分かりませんが、そのうち、再度トライしてみたいと思います。
上記資料の中に特許の話が出ていたので、素人無線家の好奇心で調べてみました。
検索ポイントは以下の通り。
[発明者候補]
Augusto Mazzoni
Marco Fortunato
Mattia Crespi
[出願人・権利者候補]
University of Rome
[出願年候補]
2010
[発行年候補]
2014
下記の特許が近そうです。
文献の著者と発明者は完全には一致していませんが、割とよくあります。
IT1406752B1
Sistema di misura di movimenti in tempo reale, in particolare di movimenti cosismici e di vibrazioni di strutture
https://patents.google.com/patent/IT1406752B1/it
Inventor
Gabriele Colosimo
Mattia Giovanni Crespi
Augusto Mazzoni
2010-06-14 Application filed by Univ Roma
2014-03-07 Publication of IT1406752B1
イタリア語は読めないので、対応日本出願を見てみました。
--------------------------------------------------
特表2013-534623
グローバル・ナビゲーション衛星システム-GNSS及び/又は擬似衛星に基づく構造物の地震動又は振動を測定するシステム
【特許請求の範囲】
【請求項1】
リアルタイムで、グローバル・ナビゲーション衛星システム-GNSSに基づいてセンチメートル単位の正確性で地震動又は構造物の振動を計測する方法であって、受信手段及び1Hz以上のサンプリング周波数におけるGNSS位相観測のための手段を備える受信機(r)、無線通信によってブロードキャストされる補正データを受信する手段、前記観測を処理する手段、以下の情報を貯蔵する記憶手段による方法であり、前記情報とは:
-前記受信機の位置の複数の参照座標(reference coordinates)、
-リアルタイムでの無線通信によってブロードキャストされる補正データであって、少なくとも複数の位置推算表(ephemerides)、複数のクロック補正値、及び電離圏モデルを含む、ブロードキャストされる補正データ、
-複数の処理結果であり、;
当該方法は以下のステップを有する:
-リアルタイムでの、少なくとも4つのGNSS源からの一対のGNSS位相観測値の受信と決定、及び、無線通信によりブロードキャストされた補正データの受信をすること、
-1Hz以上のサンプリング周波数の連続的な時点(t,t+1)において受信される一対の前記位相観測値のための時間内位相差(phase difference in time)の計算をすることであり、位相観測値の各対は前記複数のGNSS源の各々から来る、
-バリオメータ位相式による前記時間内位相差の各々の表現をすることであって、該表現は、少なくとも4つのバリオメータ位相式の系を定義するためであり、各式は、位相観測値の各対のためのものであって、4つの未知数を含み、該未知数は、
-前記連続的な時点(t,t+1)の間に生じる三次元の変位の3つのデカルト成分(Cartesian components)、
-前記連続的な時点(t,t+1)の間に生じる前記受信機のクロック・エラーの変化、
であり、
-各バリオメータ位相式の重みづけ要素の計算をすること、
-最小二乗法推定により、前記各4つの未知数に関し、少なくとも4つのバリオメータ位相式の系を解くこと。
--------------------------------------------------
技術的内容は良く理解できませんが、位相情報から変位を求めているような雰囲気はします。
対応米国出願
US20130090858A1
System for measuring coseismic movements or vibrations of structures based on global navigation satellite systems-gnss and/or pseudolites
https://patents.google.com/patent/US20130090858A1/en
現時点では登録になっているのはイタリアだけのようですが、そのうち他の国でも登録になるかもしれません。なお、日本出願は拒絶確定のようです。
なお、網羅的に調べた訳ではないので、ほかに関係しそうな特許が存在している可能性があります。
権利関係は原本を見ないと確認できない場合があるので、確認が必要な場合は公的な資格を有する専門家に依頼するのが間違いないかもしれません。
Huawei P10で一筆書きができるようなアプリが出てくるとうれしいのですが・・・
【関連内部リンク】
2019年6月26日 (水)
HUAWEI P10のGPS RAWデータで一筆書きが可能!?
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2019/06/post-32ef4d.html
2019年6月29日 (土)
5システム&高精度測位対応のHuawei P10を買いました
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2019/06/post-3deee5.html
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