AAUSAT-II FFSK/MSK テレメトリ解読方法
● (No.574) AAUSAT-II FFSK/MSK テレメトリ解読方法 (2008年5月20日)
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AAUSAT-II に関する DK3WN局のドイツ語の記事を、専門用語が多くて意味不明の
箇所も多々ありますが、いったん英語に翻訳してから日本語に翻訳してみました。
http://www.dk3wn.info/sat/afu/sat_aau.shtml (独語)
http://www.ne.jp/asahi/hamradio/je9pel/aausati2.htm (英語)
衛星 AAUSAT-II の状態は、アクティブだが極めて弱い信号。
テレメトリ送信間隔は 30秒。1回のバーストは約 1.6秒の長さ。
MSK (Minimum Shift Keying) 変調は FSK の一種で、よく FFSK (Fast Frequency
Shift Keying) とも言われる。 つまり、MSK は modulation index = 0.5 の位相
変調、あるいは周波数変調と見ることができる。位相は 90度ごとに変わる。MSK
は、送出と遮断を交互に繊細に行う。AAUSat の信号は極めて弱いので、良い信号
受信には、信号をノイズ無しで録音する必要がある。
Martin Laabs / DM1EF 局は、AAUSAT-II 用のサウンドカード・デモデュレーター
『SOMP-Cubesat Studtentengruppe of the TU-Dresden FFSK(=MSK)』を開発した。
この FFSK/MSK デモデュレーターのソースコードは次にある。
http://rcswww.urz.tu-dresden.de/~stard/msk_demod-0.1.tar.gz
このプログラムは、32ビット・モノラル・signed, little endian (?)・サンプル
レート 48000 bit/s の WAV ファイルを必要とする。 多くのオーディオファイル
は、このフォーマットに変換される。 このタスクは、SOX (Sound eXchange) と
言う、すばらしいツールに引き継がれる。コマンドライン・ユーティリティーは、
次からダウンロードできる。
http://sox.sourceforge.net/
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sox aausat_29042008_0815.wav -t raw -c1 -r48000 -L -s -4 temp.wav
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このコマンドにより、aausat_29042008_0815.wav ファイルは必要なフォーマット
に変換され、SOX によって サンプルレート 48000 の temp.wav という WAV ファ
イルとして保存される。
Martin のツールはこう動作する。プログラムは WAV ファイル (AX.25 パケット)
をデコードし、データをバイナリファイルとして保存する。
そして、AAUSat のテレメトリ・フレームは次のようである。
私 DK3WN は、そのソースコードを、Visual C++ Express 2008 を用いてコンパイ
ルした。従って、Microsoft .NET Framework version 3.5 ランタイムを必要とす
る。 SOX と decoder_demo を含む、WindowsXP のためのデモデュレーター .exe
ファイルは、次から得られる。
http://www.dk3wn.info/files/demodulator.zip
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demodulator temp.wav raw_beacon_data.bin
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AX.25 パケットをデコードするために、AAUSAT-II チームは ソフトを開発した。
次から得られる。
http://aausatii.space.aau.dk/upload/decoder_demo.zip
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decoder_demo.exe
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個々のテレメトリ値は、beacon.txt というテキストファイルとして保存される。
AAUSAT-II のテスト受信のビーコンは次から得られる。
http://www.control.aau.dk/~kresten/stuff/aausatii/
ホームページ詳細情報：
http://www.aausatii.aau.dk/
AAUSAT-II FFSK/MSK テレメトリ解読確立 by JE9PEL/1
次の手順を踏むことで、AAUSAT-II FFSK/MSK テレメトリを解読できることが確立
できました。 下記の 5, 6, 7 は、dos プロンプト上でプログラムを実行します。
スタート → プログラム → アクセサリ → コマンドプロンプト、または
スタート → ファイル名を指定して実行 → cmd.exe → OK
1. Microsoft .NET Framework 3.5 をダウンロード／インストール
http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?familyid=333325FD-AE52-4E35-B531-508D977D32A6&displaylang=ja
2. demodulator.exe をダウンロード／インストール
http://www.dk3wn.info/files/demodulator.zip
3. decoder_demo.exe をダウンロード／インストール
http://aausatii.space.aau.dk/upload/decoder_demo.zip
4. AAUSAT-II FFSK/MSK テレメトリを WAV 受信
http://www.dk3wn.info/sounds/aausat_29042008_0815.wav
5. sox.exe を用いて、WAV ファイル形式を変換
sox.exe aausat_29042008_0815.wav -t raw -c1 -r48000 -L -s -4 temp.wav
6. demodulator.exe を用いて、バイナリ形式に変換
Demodulator.exe temp.wav raw_beacon_data.bin
7. decoder_demo.exe を用いて、テキスト形式に変換
decoder_demo.exe 実行(Enter)
8. beacon.txt として次のように自動保存される。
| Header | Valid | CDH Mem | LOG/FLASH | EPS Thresholds PDUsta Thresholds_CDH/Warn | ADCS | COM packets | PL
| Bat SW HAM Sponsor | LEACP | SW Boots Uptime CurrentTime Free Largest Temp1 Temp2 | Free Stat | I_Bat V_SA BAT1_T BAT2_T V_BAT I_PCU T_PRU V5_M V3_M T_BAT V_BATs V_BAT0 V_BAT1 V_BAT2 V_BAT3 123456 TEMP V_BAT0 V_BAT1 V_BAT2 V_BAT3 | Mode Gyro Temp Mag Bdot Act | LastRSSI AvgRSSI RXtot RXok TX HFerr Temp |
--------------------+--------------------------------------------+-------+--------------------------------------------------------------------------+---------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------+-----------------------
Wed May 21 13:16:40 | 8.4 DFL ------ Den Obelske Familiefond | 11110 | 00 0 120s Thu Jan 01 09:02:00 1387936 1387840 63.01 62.36 | 1376256 01 | -93.55 4.38 11.29 10.00 8.39 170.97 11.61 5.12 3.38 60.00 6.50 6.79 7.30 7.40 7.50 101000 1 6.96 7.46 7.57 7.67 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 | -172.0dBm 0 0 0 3 -73.0 10.37 | -67.84 -67.84 -67.84
AAUSAT-II FFSK/MSK 信号
この正体を Cool Edit 2000 を用いて視覚化してみました。
ご覧のように、AAUSAT-II から 30秒ごとに送信されている FFSK/MSK 信号の
バースト 1回の長さは、約 1.55秒です。
AAUSAT-II FFSK/MSK beacons
DK3WN/Rupprecht 局が 2008年5月27日JST に受信した aausat_26052008_2020utc.wav
FFSK/MSK ファイルを使って、自局JE9PEL/1 は、確立した次の手順でフレーム 4個を
デコードすることができました。
1. Microsoft .NET Framework 3.5 をダウンロード／インストール
2. demodulator.exe をダウンロード／インストール
3. decoder_demo.exe をダウンロード／インストール
4. AAUSAT-II FFSK/MSK テレメトリを WAV 受信
5. sox.exe を用いて、WAV ファイル形式を変換
sox.exe aausat_26052008_2020utc.wav -t raw -c1 -r48000 -L -s -4 temp.wav
6. demodulator.exe を用いて、バイナリ形式に変換
Demodulator.exe temp.wav raw_beacon_data.bin
7. decoder_demo.exe を用いて、テキスト形式に変換
decoder_demo.exe 実行(Enter)
8. beacon.txt として次のように自動保存される。
| Header | Valid | CDH Mem | LOG/FLASH | EPS Thresholds PDUsta Thresholds_CDH/Warn | ADCS | COM packets | PL
| Bat SW HAM Sponsor | LEACP | SW Boots Uptime CurrentTime Free Largest Temp1 Temp2 | Free Stat | I_Bat V_SA BAT1_T BAT2_T V_BAT I_PCU T_PRU V5_M V3_M T_BAT V_BATs V_BAT0 V_BAT1 V_BAT2 V_BAT3 123456 TEMP V_BAT0 V_BAT1 V_BAT2 V_BAT3 | Mode Gyro Temp Mag Bdot Act | LastRSSI AvgRSSI RXtot RXok TX HFerr Temp |
--------------------+--------------------------------------------+-------+--------------------------------------------------------------------------+---------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------+-----------------------
Tue May 27 22:54:49 | 8.3 DFL ------ Texas Instruments | 11110 | 00 0 2460s Thu Jan 01 09:41:00 1283936 1283872 45.44 44.76 | 1376256 01 | -93.55 3.07 7.42 5.81 8.35 158.06 6.13 5.12 3.38 60.00 6.50 6.79 7.30 7.40 7.50 101000 1 6.96 7.46 7.57 7.67 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 | -172.0dBm 0 0 0 81 -73.0 2.12 | -67.84 -67.84 -67.84
Tue May 27 22:54:49 | 8.3 DFL ------ Flemming Freese Bjerre | 11110 | 00 0 2490s Thu Jan 01 09:41:30 1283776 1283680 45.83 44.76 | 1376256 01 | -74.19 3.05 7.10 5.81 8.34 187.10 5.81 5.12 3.38 60.00 6.50 6.79 7.30 7.40 7.50 101000 1 6.96 7.46 7.57 7.67 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 | -172.0dBm 0 0 0 82 -73.0 2.12 | -67.84 -67.84 -67.84
Tue May 27 22:54:50 | 8.3 DFL ------ Compower | 11110 | 00 0 2520s Thu Jan 01 09:42:00 1283584 1283488 45.83 45.16 | 1376256 01 | -48.39 3.03 7.10 5.81 8.33 132.26 5.81 5.12 3.38 60.00 6.50 6.79 7.30 7.40 7.50 101000 1 6.96 7.46 7.57 7.67 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 | -172.0dBm 0 0 0 83 -73.0 2.12 | -67.84 -67.84 -67.84
Tue May 27 22:54:50 | 8.3 DFL ------ Jesper Abildgaard Larsen | 11110 | 00 0 2550s Thu Jan 01 09:42:30 1283392 1283328 45.44 44.76 | 1376256 01 | -48.39 3.02 7.10 5.81 8.33 122.58 5.81 5.12 3.38 60.00 6.50 6.79 7.30 7.40 7.50 101000 1 6.96 7.46 7.57 7.67 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 | -172.0dBm 0 0 0 84 -73.0 2.12 | -67.84 -67.84 -67.84
MSK Decoder for FFSK/MSK
AAUSAT-II FFSK/MSK 信号を解読デコードするために、昨日までは大変面倒な次の
手順 8個を踏む必要がありました。
1. Microsoft .NET Framework 3.5 をダウンロード／インストール
2. demodulator.exe をダウンロード／インストール
3. decoder_demo.exe をダウンロード／インストール
4. AAUSAT-II FFSK/MSK テレメトリを WAV 受信
5. sox.exe を用いて、WAV ファイル形式を変換
sox.exe aausat_26052008_2020utc.wav -t raw -c1 -r48000 -L -s -4 temp.wav
6. demodulator.exe を用いて、バイナリ形式に変換
Demodulator.exe temp.wav raw_beacon_data.bin
7. decoder_demo.exe を用いて、テキスト形式に変換
decoder_demo.exe 実行(Enter)
8. beacon.txt として自動保存される。
これらの手順を全て網羅し、一つのプログラムで処理できる『msk.exe』が 開発
されました。 完全自動の結果、デコードファイル『beacon.txt』が同じフォルダ
に自動生成されます。 これは、大変有効な AAUSAT-II MSK デコーダーです。
《補足》
AAUSAT-II MSK は、日本ではほとんど受信報告の無い 未知の衛星ですが、もっと
広まってほしいですね。 関心の薄いわけは、信号強度が非常に弱く、デコードに
耐え得る明瞭な信号が録音し難いことにあります。 まずは、自局の耳をよくする
必要があります。
ここで紹介しているように、「msk.exe」が開発される前は、デコードするために
非常にマニアックな手法が必要でした。「msk.exe」においても、明瞭な録音.wav
ファイルがないと、最終解析結果の「beacon.txt」まで辿り着けません。
今回、JA0CAW 局により、「msk.exe」を使用するための解説「PDFファイル」が
一般公開されました。My_HP No.574 とセットで読まれると、完璧な「MSK解説書」
になると思います。
http://blog.goo.ne.jp/ja0caw-je0mzi/d/20080705
http://ja0caw-je0mzi.mo-blog.jp/syumi/files/aausat.pdf
AAUSAT-II MSK decoded
本日(July 6) 19:26JST のパスは低仰角 10度でしたが、クリアだったためか
msk.exe を使って 1パケットをデコードすることができました。JA0CAW 局の
指摘にもあるように、受信周波数が +7kHz となっています。
Downlink telemtry specs:
callsign OZ2CUB
437.425 MHz FFSK/MSK (currently +7kHz (437.432MHz))
1200-9600bps (1200 standard)
AX.25 FM CW TLM (only in safe mode)
http://aausatii.space.aau.dk/eng/
| Header | Valid | CDH Mem | LOG/FLASH | EPS Thresholds PDUsta Thresholds_CDH/Warn | ADCS | COM packets | PL
| Bat SW HAM Sponsor | LEACP | SW Boots Uptime CurrentTime Free Largest Temp1 Temp2 | Free Stat | I_Bat V_SA BAT1_T BAT2_T V_BAT I_PCU T_PRU V5_M V3_M T_BAT V_BATs V_BAT0 V_BAT1 V_BAT2 V_BAT3 123456 TEMP V_BAT0 V_BAT1 V_BAT2 V_BAT3 | Mode Gyro Temp Mag Bdot Act | LastRSSI AvgRSSI RXtot RXok TX HFerr Temp |
--------------------+--------------------------------------------+-------+--------------------------------------------------------------------------+---------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------+--------------------------------------------------------+-----------------------
Sun Jul 06 19:56:03 | PC S | 10100 | 00 46 7077988s Thu Jan 01 09:01:48 1952 51200 0.61 123.36 | 1952 A0 | 133267.74 206.45 13711.61 13877.42 366.42 -480.65 -50.00 242.24 163.78 9917.42 130.98 395.07 400.91 1.57 0.00 000000 192 418.16 87.52 131.27 195.39 | 87 0 0 180 247 34 0 105 211 149 124 228 31 52 0 188 247 34 0 -28 31 52 | -172.0dBm 64008 34 54422 31893 -73.0 -68.00 | -67.84 -67.84 -150.34
AAUSAT-II MSK 編集
AAUSAT-II の MSK 信号は、30秒ごとに送信されているので、その間隙は解析に
必要ありません。そこで、audacity というプログラムを使って WAVファイルを
編集してみました。最後の画像がおなじみの MSK の波形です。
※ 他の方法として、サウンドプログラムで録音/一時停止を繰り返すという
簡単な方法もあります。 つまり、30秒ごとに送信されるビーコンのみを
録音するということです。
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