E7.2 Telemetrie unter Windows
Niveau: K3 Selbständig empfangen
Zeitbedarf: ca. 50 Minuten
Einstiegsfrage:
Welche Programme brauchst du unter Windows, damit empfangene Pakete automatisch gespeichert, ausgewertet und an eine Datenbank geschickt werden?
Der Werkzeugkasten
Unter Windows besteht die Kette aus einem Soundmodem und mehreren kleinen Programmen. Das Soundmodem stammt von Andrey Kopanchuk, UZ7HO. Die Programme für Speicherung, Weiterleitung und Auswertung hat Mike Rupprecht, DK3WN, geschrieben.
Alle Programme laufen gleichzeitig. Sie tauschen die Rahmen über einen TCP-Port auf deinem Rechner aus (siehe Lektion E7.1).
Das UZ7HO-Soundmodem
Das Soundmodem gibt es in zwei Ausführungen. Das normale Soundmodem deckt die langsamen Verfahren ab. Das High-Speed-Soundmodem beherrscht 9600 Baud und mehr sowie Spezialdekoder für einzelne Satelliten.
Betriebsarten des UZ7HO-Soundmodems (Stand Oktober 2017)
| Programm | Verfahren | Geschwindigkeiten |
|---|---|---|
| Soundmodem (soundmodem97) | AFSK | 300, 600, 1200, 2400 Baud |
| Soundmodem (soundmodem97) | (D)BPSK | 300, 600, 1200, 2400 Baud |
| Soundmodem (soundmodem97) | (D)QPSK | 2400, 3600, 4800 Baud |
| High-Speed-Soundmodem (hs_soundmodem19) | G3RUH (FSK) | 4800, 9600, 19 200 Baud |
| High-Speed-Soundmodem (hs_soundmodem19) | Manchester | 1200, 2400, 3600, 7200 Baud |
| High-Speed-Soundmodem (hs_soundmodem19) | Spezialdekoder | GOMX-1/3, Mobitex-NX (BEESAT-2/4), AAUSAT-4, LilacSat-2 |
Quelle: DK3WN, Folie 4 (beide Versionen vom 8. Oktober 2017). [PRÜFEN: Funktionsumfang der aktuellen Versionen auf der Website von UZ7HO]
Das «D» in (D)BPSK steht für differenziell: Die Information steckt im Wechsel der Phase, nicht in der Phase selbst. G3RUH bezeichnet das 9600-Baud-FSK-Verfahren nach James Miller, G3RUH, das viele Cubesats verwenden.
Viele Satelliten mit Spezialdekodern aus dieser Liste sind heute nicht mehr in Betrieb. GOMX-3 zum Beispiel ist 2016 verglüht. Die Dekoder bleiben nützlich, um alte Aufnahmen auszuwerten.
Soundmodem einrichten
- Wähle im Soundmodem die Soundkarte und den Eingang (Line-In), an dem dein Empfänger hängt.
- Wähle Verfahren und Baudrate passend zum Satelliten. Die Angaben findest du in der Senderliste der SatNOGS-Datenbank.
- Stelle den Pegel so ein, dass das Signal deutlich sichtbar ist, aber nicht übersteuert.
- Aktiviere den Server-Port, über den die anderen Programme die Rahmen abholen.
- Stelle den Empfänger auf die Downlink-Frequenz und führe die Frequenz während des Überflugs nach.
Für 9600 Baud brauchst du einen Empfängerausgang, der das Signal unverfälscht weitergibt (oft «Data» oder «Packet 9600» genannt). Der Lautsprecherausgang filtert zu stark.
Auf 70 cm verschiebt der Doppler-Effekt die Frequenz eines tief fliegenden Satelliten um bis zu etwa ±10 kHz. Ohne Nachführung verlierst du ein 9k6-Signal schnell.
Für Linux gibt es mit QtSoundModem eine Umsetzung des UZ7HO-Soundmodems. [PRÜFEN: Funktionsumfang und Bezugsquelle von QtSoundModem] Eine weitere Alternative für AFSK 1200 und 9600 Baud ist Dire Wolf von WB2OSZ.
AGWOnlineKISS: Rahmen speichern
AGWOnlineKISS verbindet sich mit dem Soundmodem und schreibt jeden empfangenen Rahmen in eine KISS-Datei. Eine KISS-Datei ist eine binäre Datei, du kannst sie also nicht mit einem Texteditor lesen.
Zu jedem Rahmen speichert das Programm einen Zeitstempel. Aus den Bahndaten (TLE-Datei) und deinem Standort berechnet es ausserdem Azimut, Elevation und ob der Satellit von der Sonne beschienen wird.
Die Einstellungen stehen in einer Textdatei. Die Tabelle zeigt die wichtigsten Einträge.
Einstellungen von AGWOnlineKISS
| Eintrag | Bedeutung | Beispiel |
|---|---|---|
| PORT | Adresse und Port des Soundmodems | 127.0.0.1:8000 |
| FILE_PATH | Ordner für die KISS-Dateien | D:\Amateurfunk |
| TIMEFRAMES | Zeitstempel zu jedem Rahmen speichern | YES |
| LOGFILE, PAYLOADFILE | Zusätzliche Protokoll- bzw. Nutzdatendatei schreiben | NO |
| CALLSIGN | Dein Rufzeichen oder deine Empfängerkennung | N0CALL |
| QTH_LAT, QTH_LONG | Standort in Dezimalgrad | 46.95, 7.44 |
| QTH_HEIGHT | Höhe über Meer in Kilometern | 0.55 |
| TLEFILE | Datei mit aktuellen Bahndaten (TLE) | D:\Amateurfunk\TLE\amateur.txt |
| MIRROR_COM_PORT, MIRROR_COM_SETTINGS | Rahmen zusätzlich an eine serielle Schnittstelle ausgeben [PRÜFEN: Bedeutung in der Programmhilfe] | 7, 9600,N,8,1 |
Aufbau nach DK3WN, Folie 6. Rufzeichen und Standort sind Platzhalter: Trage deine eigenen Werte ein. Die Höhe wird in Kilometern angegeben, nicht in Metern.
Telemetry Forwarder: Daten teilen
Der Telemetry Forwarder liest die Rahmen ebenfalls am Port des Soundmodems mit. Er schickt jeden Rahmen mit Zeitstempel, Kennung und Standort an eine Datenbank. Er verwendet dafür das SiDS-Verfahren, das du in Lektion E7.3 kennenlernst.
Einstellungen des Telemetry Forwarders
| Eintrag | Bedeutung | Beispiel |
|---|---|---|
| PORT | Port des ersten Soundmodems | 127.0.0.1:8000 |
| PORT2 | Port eines zweiten Soundmodems; auskommentieren (#), wenn es keines gibt | #PORT2 = 127.0.0.1:8002 |
| SERVER | Adresse der Datenbank | https://db.satnogs.org/api/telemetry/ |
| MYCALL | Dein Rufzeichen oder deine Empfängerkennung | N0CALL |
| QTH_LAT, QTH_LONG | Standort mit Himmelsrichtung | 46.95N, 7.44E |
| LEFT, TOP | Fensterposition auf dem Bildschirm | 1, 1 |
Aufbau nach DK3WN, Folie 7. Rufzeichen und Standort sind Platzhalter.
Gemäss einem Erfahrungsbericht von JE9PEL (Update Mai 2023) übertrugen nicht mehr alle Windows-Forwarder die Daten korrekt an SatNOGS. [PRÜFEN: welcher Forwarder heute mit der SatNOGS-Datenbank funktioniert; JE9PEL nennt DwForwarder und GetKissPlus]
Der Telemetrie-Dekoder
DK3WN hat für viele Satelliten eigene Telemetrie-Dekoder geschrieben. Jeder Dekoder kennt den Paketaufbau genau eines Satelliten.
- Import: KISS-Dateien, Textdateien und Serverlogs.
- Export: CSV-Dateien (für die Tabellenkalkulation) und Text.
- Live-Betrieb: Als TCP-Client liest der Dekoder direkt am Soundmodem mit.
- Anzeige: Messwerte mit Einheiten und ein Verlauf über mehrere Rahmen; ein Knopf speichert ein Bildschirmfoto.
Viele Satellitenteams liefern eigene Dekoder. Für die Fox-Satelliten von AMSAT gibt es FoxTelem, für FUNcube die FUNcube Dashboard Software. Sie enthalten oft Demodulator und Dekoder in einem Programm.
Die Programme von DK3WN werden über dk3wn.info verteilt.
Kontrollfrage: Du willst einen Cubesat mit 9600 Baud G3RUH empfangen. Im Wasserfall siehst du das Signal deutlich, das Soundmodem zeigt aber keine Frames. Nenne drei mögliche Ursachen.
Lösung anzeigen
- Falsches Modem: Das normale Soundmodem kann kein G3RUH. Du brauchst das High-Speed-Soundmodem.
- Falscher Ausgang: Der Lautsprecherausgang filtert das 9k6-Signal. Verwende den Datenausgang des Empfängers.
- Doppler: Das Signal läuft aus dem Durchlassbereich, weil du die Frequenz nicht nachführst.
- Weitere Möglichkeiten: Pegel zu hoch (Übersteuerung) oder zu tief, falsche Baudrate gewählt.
Merksatz:
Unter Windows demoduliert das UZ7HO-Soundmodem, AGWOnlineKISS speichert, der Forwarder teilt und der Telemetrie-Dekoder rechnet die Werte aus.