Radioaficionado Ecuador

Guayaquil | Calling All Radio Enthusiasts!

RADIO AFICIONADO ECUADOR

High-Level Project Summary

Sobre la base de los datos puestos a disposición por la Estación Espacial Internacional en este proyecto, seprocede a realizar para la recepción de señales satelitales desde dicho espacio se detalla la estación. Menciona los documentos de referencia que se utilizaron para poder ejecutar este reto en el que muestran la viabilidad de la propuesta, para luego mencionar todo lo necesario materiales a utilizar en la realización del sistema. Se anuncia que el proyecto consiste en una antena cuadrífila que recibe señales emitidas por satélites conectados a un HackRF One, y luego almacenados en un servidor por medio de una Raspberry que permitirá mostrar esos resultados en una web página de autor.

Link to Final Project

http://radioaficionadoecuador.brazilsouth.cloudapp.azure.com/

Link to Project "Demo"

https://youtu.be/dLmrGxsd2ac

Detailed Project Description

DESAFIO:

LLAMANDO A TODOS LOS ENTUSIASTAS DE LA RADIO

EQUIPO:

RADIOAFISIONADOS ECUADOR

INTEGRANTES:

Jean Carlos Cruz Fajardo

Jairo Daniel Ramirez Riofrio

Juan Moreno Valera

Brian Moreno Fajardo

Edyson Xavier Cajas Purucajas

Enlace de documentos: https://drive.google.com/file/d/1zRQXhnFaxXVhWDSTXuKQv_UiTW0MQwuZ/view?usp=sharing

RESUMEN

A partir de los datos que ponen a disposición la estación espacial internacional en el presente documento se detallan el proceso a llevar a cabo para poder receptar las señales satelitales proveniente de la mencionada estación espacial. Se menciona los documentos de referencia que se emplearon para poder ejecutar este desafío en los cuales evidencian la viabilidad de la propuesta, para posteriormente mencionar todos los materiales necesarios a emplear en la realización del sistema. Se da a conocer que el proyecto consta de una antena cuadrifilar receptora de señales emitidas por satélites conectado a un HackRF One, para después almacenarlo en un servidor por medio de un Raspberry que permitirá mostrar aquellos resultados en un pagina web de auditoria propia, permitiendo que la apreciación de esta información de manera tal que se pueda analizar las características de la heliofísica presente ya sea de forma global o local. Con lo que se incentiva con estos resultados a la comunidad científica joven.

PALABRAS CLAVES: HackRF One, Raspberry, Heliofísica, Cuadrifilar, Satélite

2. INTRODUCCION

Los satélites de que dispone la Estacio Espacial Internacional de Radioaficionados, realizan un recorrido alrededor del planeta tomando datos de nuestro planeta, basándose en la emisión de señales en las que estos datos proporcionan información que nos permita investigar sobre los aspectos mas relevantes del planeta donde habitamos, tanto clima, como relieve, contenido en la que podemos apreciar el estado actual del mundo con respecto a estas áreas. Por lo que en la presente documentación se plantea diseñar e implementa un sistema de radio recepción, en le se pueda obtener información satelital suficiente lo suficientemente como la estudiar los aspectos de la ionosfera de nuestro planeta en el área de la heliofísica.

3. OBJETIVOS

General

· Desarrollar una aplicación que emplee la información de la estación de espacial internacional de radioaficionados y las redes de emisoras para radioaficionados para implementar y mostrar gráficos de alta resolución que sirvan para la investigación de la heliofísica aplicada

Específicos

· Generar el perfilamiento de la densidad ionosférica mediante la utilización de frecuencias de radioaficionados alta

· Construcción de una pagina web en la que pueda ser operado tanto por científicos como por radioaficionados y puedan proveerse datos de propagación de radio.

4. DESARROLLO

Resumen de documento referenciados

2011 - Laboratorio de Comunicaciones Digitales Radio Definida por Software.

En le documento se plantea y se implementa un SDR como una plataforma donde realizar experimentos prácticos con gran versatilidad, bajo coste material y reducido tiempo de puesta en marcha. En particular, se propone utilizar el modelo de SDR 1 de Ettus. Teniendo en cuenta que hay que comprar la placa hija y la antena con el USRP 1 se puede montar un laboratorio con pocos recursos. Se recalca que con la utilización de Matlab se posibilita la generación de una señal para transmitirla y grabarla en recepción para su procesado. En este laboratorio docente se usa un par de USRP 1; y los distintos grupos de alumnos solo lo usaran de forma esporádica una vez que tuvieran la señal para transmitir convenientemente preparada y para grabar la señal en recepción. Con este ambiente posibilita el docente la generación de una señal transmitida, pasar el script que la generó a los alumnos y pedirles que detecten la señal transmitida a partir de la señal recibida en un USRP 1 receptor, convenientemente almacenada en un fichero.

012 - Diseño y construcción de una antena cuadrifilar helicoidal para recepción de imágenes transmitidas por satélites de órbita polar.

Estas tesis tienen la finalidad de diseñar y realizar una antena cuadrifilar helicoidal que optimice el comportamiento de una estación receptora. Cuando se menciona optimizar se hace referencia a la recepción de imágenes con la máxima cobertura posible, la cual será viable con una antena que sea lo más omnidireccional. Lo que propone el texto alrededor del proyecto se basa en un tutorial acerca del mismo, que trata sobre satélites de órbita polar baja, su funcionamiento, como estos transmiten imágenes y como recibir estas imágenes.

2013 - ANTENA HELICOIDAL CUADRIFILAR DE BANDA ANCHA PARA INSTRUMENTACIÓN

En el presente documento se presenta el diseño, simulación e implementación de una antena helicoidal cuadrifilar con mangas para la banda de UHF. Se aplica la técnica de mangas para modificar el ancho de banda de una antena. En los resultados obtenidos y simulados, su pudo observar que se logró una gran mejora en el funcionamiento en frecuencia de la antena sin afectar mucho la radiación de la misma. En este proyecto se evidencia que la antena diseñada logró también una gran reducción en el tamaño de la antena comparada con un monopolo trabajando a 300MHz y con un mejor desempeño en frecuencia, teniendo como única limitante en cuanto a portabilidad al plano de tierra. Uno de los futuros desarrollos basados en este trabajo, es la modificación del plano de tierra, cambiando la lámina por alguna estructura novedosa que permita mejorar la estructura de la antena, para hacerla más compacta y portátil.

14 - SISTEMA PARA EL MONITOREO DEL CLIMA ESPACIAL

Trata sobre lo eventos solares que so tenidos en cuenta y la manera en que se ven afectadas las capas que conforman el escudo protector de la tierra que a su vez presenta cambios en las condiciones en que se realizan las comunicaciones de señales VLF. Se describen los procedimientos (metodos) y tecnologías usadas en el monitoreo del clima espacial tales como la ionosonda y demás. De forma posterior se evidencia en el texto el funcionamiento del hardware implementado, la construcción de la antena, del circuito amplificador y la conexión de estos elementos, y se explica el software desarrollado para el monitoreo de las señales VLF de la ionosfera con el hardware ya instalado haciendo uso de la aplicación de Visual Studio. Los resultados obtenidos se comparan con el satélite GOES.

2017 - IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE TRANSMISIÓN BASADO EN SOFTWARE USANDO SDR (RADIO DEFINIDO POR SOFTWARE), PARA EL ANÁLISIS DE LA FACTIBILIDAD DE LA MIGRACIÓN DE TELEVISIÓN ANALÓGICA A DIGITAL EN ECUADOR.

Para analizar la factibilidad técnica de la migración de Televisión Analógica a Digital en Ecuador queda documentado en el texto la implementación de un sistema de televisión digital basado en software, usando radio definida por software (SDR). Se realiza la comparación del transmisor basado en software y el transmisor convencional para definir la factibilidad técnica y económica del sistema implementado en la migración de televisión digital en Ecuador. Se concluye que el sistema implementado es una alternativa viable para aplicar a la migración a televisión digital.

2017 - ANÁLISIS SOFTWARE Y HARDWARE DEL SDR HACKRF ONE

En este proyecto se plasma el análisis de las necesidades reales de un dispositivo SDR a nivel comercial en la cual se extrae una idea global de las necesidades principales y secundarias del producto a diseñar en forma de requisitos. Posteriormente se hace una observación analítica a las características técnicas del HackRF One y se presentan varias aplicaciones posibles usando el dispositivo; después se analiza su rendimiento en ciertas bandas de interés para su uso en comunicaciones satelitales que se requieren para la propuesta del texto GranaSat. Aquí se detallan esquemas con respecto al HackRF One además del desarrollo del producto e implementación los cuales son importantes en la complejidad de este proceso. Se puede apreciar los resultados que se obtuvieron con éxito al considerarse los requerimientos técnicos a fin de hacer una variante de SDR HackRF One que tenga la capacidad de funcionar en modo full-duplex.

020 - PROPUESTA DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO CON SOFTWARE DE VIRTUALIZACIÓN

En el presente documento de desarrolla un protocolo de prácticas con software de simulación para la respectiva facultad de la universidad que se menciona en el documente. En el textp y sus anexos se detalla las características del software de GNU Radio, para sí mismo comprender su funcionamiento y dar una guía de cómo utilizar el software. Se detalla posteriormente el proceso que se siguió para la definición de tres prácticas, implementación y pruebas con los participantes además de los procesos de divulgación del softare.

2021 - SISTEMA DE COMUNICACIONES EMPLEANDO SDR PARA PRÁCTICAS MULTIDISCIPLINARIAS

Cada tecnología trabaja con distinto rango de frecuencias o modulaciones, por lo que es difícil contar con un dispositivo dedicado netamente a cada una de estas tecnologías en un salón de clases o laboratorio de investigación, por ello nace la necesidad de la integración de todas las aplicaciones sin tener que cambiar el hardware, a partir de esto se puede utilizar el concepto de SDR (Radio Definido por Software) el cual permite alterar el funcionamiento de hardware al emplear software con el objetivo de disminuir costos, partiendo de esta premisa el presente proyecto propone una serie de prácticas empleando esta tecnología con el fin de permitir que el estudiante de la Carrera de Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones pueda conocer las aplicaciones y beneficios que tiene SDR, de la misma manera el docente puede hacer uso de estas prácticas para complementar el proceso de aprendizaje del estudiante.

DESCRIPCION DE SOFTWARE Y HARDWARE

MATERIALES

Basados en la documentación previa y la investigación realizada con respecto al tema y la problemática que abarca el texto a desarrollar, se pueden determinar los siguientes materiales que interferirán en el correcto funcionamiento del sistema de receptivo y transmisión a la red en vivo:

Datos generados por la estación espacial de radioaficionados (ISS por sus siglas en ingles)

El sistema APT (Automatic Picture Transfer) es un sistema se transmisión de datos que obtiene el AVHRR/3. El formato APT usa dos canales del sistema AVHRR/3. Durante el dia usa un canal visible y un canal infrarrojo, durante la noche se usa dos canales infrarrojos. A estos dos canales del formato APT se les llama canal A y canal B. Desde el satélite se transmiten 120 lineas cada minuto (0.5 líneas/segundo). Cada línea contiene la información de los dos canales que transmite en tiempo formato APT, así como sincronismo y otras señales útiles para la decodificación de la imagen. La unión de todas las líneas forma la imagen,

Antena cuadrifilar (Receptor)

Esta antena helicoidal es una que está conformada de dos espiras, y su polarización de forma circular de derecha en el total semi-espacio superior. Tiene una torsión de media circunferencia conformada por sus espiras, teniendo en cuenta que en “espira” hacemos referencia al lazo cuadrado torcido ya que otras fuentes emplean “anillo”, “hélice”, “lazo” o “loop”.

En definición se puede decir que una antena cuadrifilar helicoidal como aquella que está compuesta de dos espiras, los que en realidad son circuitos bifilares helicoidales orientados a la misma relación ortogonal sobre su eje común. En los terminales de cada uno de los circuitos se encuentran alimentado sen contrafase y las corrientes que circulan a lo largo de las dos espiras se encuentran desfasadas a +/-90° entre sí, lo que permita su correcta polarización circular. Cuando se configuran de manera correcta y apropiada cada una de sus espiras, se presentan una amplia variedad de patrones de radiación viables.

Se ha sumado y de manera artesanal se construye una en la cuales se puede obtener les resultados esperados.

Radio definido por Software (SDR) HackRF One

Este hardware de radio definido por software nos permite la transmisión y recepción de las señales dentro de un rango de frecuencia de 10MHz y 6GHz, permitiendo así una buena flexibilidad y un envío y recepción de alta potencia radial, en la que los datos se pueden emitir dentro del rango de frecuencias que son de un cotidiano y de manera comercial, por lo que es un perfecto candidato para usarlo como medio de recepción de las señales emitidas de manera satelital por la ISS. Este Hack a diferencia de otros dispositivos SDR realiza internamente los filtrados necesarios y también amplifica las señales lo suficiente como para que estos datos sean manipulados por software.

Este dispositivo en específico se lo diseñó con el fin de desarrollar y evaluar de manera eficiente y sencilla las tecnologías de radiocomunicaciones tanto como los del momento con los que se encuentran en creación o desarrollo en las generaciones de tecnológicas de telecomunicaciones y sus respectivas normativas. A continuación, se procede a detallar algunas características de este HackRF One:

· En modo transceiver puede trabajar en half-duplex.

· Para poder sincronizar el reloj, se puede conectar con el SMA hembra, ya sea en salida con en la entrada, dando la posibilidad de trabajar en simultaneo con otros HackRF One, para poder disminuir los problemas causados por jitter.

· Se puedo conectar a los softwares de radio que se encuentran viables para instalar en Windows como en Linux, incluyendo al programa SDR# el famoso GNU Radio.

· Permiten el cambio de parámetros en sus filtros internos por medio de programas que habilitan la modificación de su ancho de banda hasta 28MHz, con perdidas de 3dB a 30 MHz.

· Es compatible con comunicación USB 2.0 de alta velocidad.

· Puede llevar a cabo 20 millones de muestras por segundo, permitiendo que se alcancen las 21,5 dependiendo del puerto controlador USB Hs que se encuentren instalados en la PC que se emplee.

· Su banda máxima de operación en frecuencias es de 1MHz a 6GHz.

· Su alimentación puede ser manipulada por un software a través del puerto en el que se encuentre conectado máximo a 50 mA con 3.3v.

· Contiene botones para poder ajustarlo a conveniencia.

· Esta construida para ser una plataforma de hardware libre.

Es necesariamente usar una antena para poder aplicarlo correctamente. Por lo que es recomendable emplear el ANT 500 que puede trabajar a frecuencias de 75MHz a 1GHz, o se puede usar la ANT 700 que funciona correctamente entre 300MHz y 1.1 GHz.

Raspberry Pi 4 Model B

Es una microcomputadora el es empleado para la investigación de desarrollo de productos o proyectos electrónicos, por lo general su hardware no se encuentran cubiertos por ninguna capa de plástico o metal para su protección, mas este dispositivo cuenta con algunas características que lo diferencia de otras tarjetas de desarrollo, lo principal es que tiene un sistema operativo propio del mismo conocido como Rasphian Wheezy. Esta tarjeta de desarrollo tiene integrado puertos en las cuales nos permite la comunicación con periféricos ya sea de entrada o de salida, e incluso se puede incorporar un mouse y un teclado para poder hacer configuraciones dentro del software, cuenta con 2 puertos micro HDMI los cuales están dispuestos para soportar 2x4k de displays, viene con puerto ethernet de Gigabit junto con redes inalámbricas integradas y Bluetooth.

Entre sus componentes mejorados de la Raspberry Pi 4 Model B también se encuentran su procesador BCM2711B0 (ARM Cortex-A72) de 64 bits y con frecuencia de trabajo de 1.5 GHz de cuatro núcleos el cual es el corazón de la electrónica inmersa en este dispositivo, permitiendo así un rápido procesado de audios, videos, imágenes además de la comunicación con periféricos externos como mouse y teclado. Acerca de su memoria RAM se puede conseguir esta tarjeta con algunas variantes ya sea de 1GB, 2GB o 4GB LPDDR4 de memoria (dependiendo del modelo que se escoja).

Base de Datos y servidor web (azure)

MariaDB se ingresó datos de ondas de radio frecuencias de las nueve bandas que existen, su respectiva definición, longitud de onda, gama de frecuencia, subdivisión métrica, características y uso típico. Esta información es la que se empleó para poder mostrarla en la página web desarrollada mostrando así diferentes gráficos de captura satelital.

Pagina Web desarrollada por los autores

En el software que se desarrolló, es opta por la creación de una página web en la que permita el acceso a usuarios tanto expertos como aficionados que utilicen cualquier navegador, este incluye información relevante acerca de la captación de señales satelitales previstos por la estación espacial internacional. Esta interfaz permite la visualización de captaciones en directo de satélites más próximos a la zona de recepción de la antena empleada para este propósito.

Para el desarrollo de esta página se implementaron las herramientas de etiquetados necesarias como es HTML, para poder organizar aquellas etiquetas de manera tal que se enlace con la plataforma en la que se desarrolló la página. Se opta por la utilización de PHP lo que permite relacionar el HTML con el Wordpress, cabe destacar que la utilización de Wordpress nos permite crear la plantilla de la página web, permitiéndonos organizar de manera grafica los elementos que es con lo primero que apreciara el usurario, por lo que se lo desarrolla de manera tal que sea intuitivo para las personas que hallen en la página. Para este propósito de emplea algunos plugins dispuestos en Wordpress para avance de este servicio web.

Además se hallan en la pagina links y documentos de referencia en las cuales nos basamos para realizar esta propuesta, en estas referencias se encuentran los datos necesarios para recolectarla, organizarla y mostrarla al público de interés.

. CONCLUSIONES

En la página web que se desarrolló se puede evidenciar la información generada por la Estación Espacial Internacional, lo que permite estudiar los diferentes picos de densidades, permitiéndonos analizarlos.

La frecuencia de radioaficionados que nos genera la estación espacial, se puede estudiar de manera eficiente en la pagina web, dotando así de un buen recurso investigativo para los entusiastas.

Las funciones y características que forman parte de la pagina web desarrollada la convierten en una herramienta viable para obtener información relevante sobre la atmosfera de nuestro planeta y el estado de la misma. Por lo tanto los datos provisto por el sistema web la hacen una buena fuente de información y conocimiento, y deja el camino abierto a futuras mejora y aplicaciones que permitan la participación tanto de expertos como de aficionados.

Space Agency Data

En la página web que se desarrolló se puede evidenciar la información generada por la Estación Espacial Internacional donde se incluye imágenes internacionales y los datos, lo que permite estudiar los diferentes picos de densidades de protones , permitiéndonos analizarlos.

La frecuencia de radioaficionados que nos genera la estación espacial y diferentes organizaciones como NOAA, se puede estudiar de manera eficiente en la pagina web, dotando así de un buen recurso investigativo para los entusiastas y jóvenes científicos.

Las funciones y características que forman parte de la pagina web desarrollada la convierten en una herramienta viable para obtener información relevante sobre la ionosfera dé nuestro planeta y el estado de la misma. Por lo tanto los datos provisto por el sistema web la hacen una buena fuente de información y conocimiento, y deja el camino abierto a futuras mejora y aplicaciones que permitan la participación tanto de expertos como de aficionados.

Hackathon Journey

Nuestra experiencia en este Space Apps 2022 fue realmente genial. Aprendimos mucho sobre el clima espacial y las aplicaciones de tecnologías para el manejo de datos satelitales y de la estación espacial. Lo que más nos inspiró a elegir este desafío fue el impacto que vimos que tendría los jóvenes científicos y radioaficionados , y sentimos que si hubiéramos tenido un una sitio web interesante e informativo, como la heliofísica y clima espacial , y es exactamente lo que queremos generar en estas nuevas generaciones de radioaficionados. El enfoque que utilizamos fue galerías de área local y mundial además de un mini juego , creamos un sitio web donde se muestra información prototipo de la antena cuadrífida y la comunicación con los dispositivos y software que será divertido grafico, además lo que es más importante, informativo para todo el publico general. Cada desafío que teníamos, lo afrontábamos como un equipo. Nunca trabajábamos solos en una tarea específica, porque ayudándonos unos a otros podíamos hacer las cosas mejores.