如何利用樹莓派3和RTL-SDR V3搭建一個低成本的QRP小功率監(jiān)測點

小編給大家分享一下如何利用樹莓派3和RTL-SDR V3搭建一個低成本的QRP小功率監(jiān)測點，希望大家閱讀完這篇文章之后都有所收獲，下面讓我們一起去探討吧！

QRP是無線電通訊簡語中的小功率通訊的代詞，像FT8，JT9，JT65和WSPR這些數(shù)字模式是被設(shè)計用來在全球范圍內(nèi)以低功率發(fā)射和接收的模式（雖然不是每個人都只用低功率）。這些特殊設(shè)計的模式使得即使是微弱的信號也能被接收軟件解碼。2017年發(fā)布的FT8打敗了JT9和JT65一躍成為迄今為止最受歡迎的數(shù)字模式。雖然WSRP的信標模式比建立聯(lián)系的模式強一些，但WSRP也沒有FT8強大。

這些微弱的信號模式除了被用來進行建立聯(lián)系外，也是當(dāng)前高頻傳播條件的重要指標。每個信息包都包含關(guān)于發(fā)送器位置的信息，所以你可以看到你收到的信息包來自何處和距離有多遠。你也不需要像一個“火腿”（業(yè)余無線電愛好者）一樣建立一個監(jiān)測站。作為一個SWL(短波聽眾)，僅僅看看你能從多遠的地方接收到信號，以及你能從世界上多少個國家“接收”到信號，就會非常有趣。

通過這個設(shè)置，你將能夠連續(xù)地同時監(jiān)視同一頻段內(nèi)的多個模式(例如，同時監(jiān)視20個FT8、JT65+JT9和WSPR測試儀)。在Linux中創(chuàng)建多通道的方法也可能對其他應(yīng)用程序有用。如果你碰巧有一個upconverter（向上轉(zhuǎn)換器）或一個更好的用于監(jiān)視的SDR，比如SDRplay或Airspy HF+，那么它也可以替代RTL-SDR V3。我們需要的零件如下:

• RTL-SDR V3 (或 upconverter, 或其他的 HF & Linux capable SDR)

• Raspberry Pi 3 (或是其他類似的SBC平臺)

• 有網(wǎng)

• 帶通濾波器(可選,但是建議使用)

• 高頻天線(這個簡單,長導(dǎo)線就可以)

使用RTL-SDR的QRP接收器的示例

使用@rtlsdrblog V3加密器進行#FT8監(jiān)視一周，使用90英尺長電線對30m進行直接采樣。3151個獨特的響應(yīng)，2836個柵極和86個國家。來自#pskreporter的ADIF并與@GridTracker映射。pic.twitter.com/1c826gDoce
——Johnny(@cuoops) 2018年6月15日

設(shè)置Raspberry Pi 3

本文我們使用的是Raspberry Pi 3，但是如果你想用其他的和這個類似或是比這個更好的SBC平臺的話也可以。首先我們將通過RealVNC設(shè)置遠程桌面連接的Raspberry Pi 3。

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1. 首先給我們的Raspberry Pi 3安裝系統(tǒng)，將Raspbian系統(tǒng)燒錄在一張SD卡上，講SD卡插入Pi中，插上鼠標和鍵盤，HDMI顯示器和電源。

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1. 開機后進入Raspberry Pi 3系統(tǒng)桌面，打開一個終端輸入sudo raspi-config。在本地化設(shè)置中。將時區(qū)更改為UTC(localisation options -> time zones -> none of the above -> UTC)，為你的語言環(huán)境設(shè)置鍵盤，并啟用VNC。

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1. 在raspi-config中，同樣在接口選項下啟用VNC。

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1. 使用Raspberry Pi RealVNC設(shè)置指令，設(shè)置一個RealVNC查看器帳戶，或者通過本地網(wǎng)絡(luò)連接，在終端使用“ifconfig”記錄下Pi的ip。注意，注意，在上一步中啟用VNC之后，你可以通過RealVNC設(shè)置服務(wù)器，以便在Raspberry Pi任務(wù)欄的右上角登錄。

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1. 此時，如果你愿意，可以刪除HDMI監(jiān)視器并連接到Pi / VNC。

安裝軟件

接著為你的Raspberry Pi 3安裝軟件

RTL-SDR驅(qū)動

我們先安裝RTL-SDR驅(qū)動。我們需要V3的Keenerd驅(qū)動程序，因為這些驅(qū)動程序是允許我們在直接采樣Q-branch模式下運行rtl_sdr軟件的唯一驅(qū)動程序。這是RTL-SDR V3中HF接收所需要的。

sudo apt-get updatesudo apt-get install libusb-1.0-0-dev git cmake -ygit clone https://github.com/keenerd/rtl-sdrcd rtl-sdr/mkdir buildcd build
cmake ../ -DINSTALL_UDEV_RULES=ONmakesudo make install
sudo cp ../rtl-sdr.rules /etc/udev/rules.d/
sudo ldconfigecho 'blacklist dvb_usb_rtl28xxu' | sudo tee --append /etc/modprobe.d/blacklist-dvb_usb_rtl28xxu.conf

現(xiàn)在重新啟動以應(yīng)用黑名單，并插入您的RTL-SDR。

PulseAudio & MPlayer

我們需要使用PulseAudio來創(chuàng)建虛擬聲卡驅(qū)動，我們還需要安裝mplayer來播放音頻。

sudo apt-get install pulseaudio pavucontrol mplayer -y

CSDR

CSDR是一個DSP函數(shù)庫，我們將用它來設(shè)置多通道接收器。

sudo apt-get install libfftw3-dev -y>cd ~
git clone https://github.com/simonyiszk/csdrcd csdr

在進一步討論之前，對于Raspberry Pi 33，我們建議編輯Makefile并將PARAMS_NEON標記更改為以下內(nèi)容。Makefile可以用“sudo leafpad Makefile”命令打開

-march=armv8-a-mtune=coretx-a53-mfpu=neon-fp-armv8.

同樣在 PARAMS_RASPI 設(shè)置:

-mcpu=cortex-a53-mfpu=neon-fp-armv8.

此時我們并不能確定這玩意兒真的做了什么沒有，但是看起來這段代碼應(yīng)該是用來優(yōu)化Raspberry Pi 33 CPU的。如果你使用的是其他的板子的話，你都需要看看這些設(shè)置在你的板子上都干了點啥。

保存并關(guān)閉這個文件，然后運行

makesudo make install

ncat

ncat是一個TCP服務(wù)器，我們將使用它來幫助我們建立一個多通道的接收器。
sudo apt-get install nmap -y

Chrony

我們將使用Chrony來調(diào)整QRP模式所需的時間偏移量。待會兒討論怎么配置。

sudo apt-get install chrony -y

WSJT-X

WSJT-X是一個我們將用來解碼FT8，JT9，JT65和/或WSRP的軟件。瀏覽器上打開WSIT-X的網(wǎng)站頁面，下載用于Raspberry Pi 33的.deb后綴的文件，然后雙擊下載的文件開始安裝。

JTDX (可選)

JTDX是另一個源于WSJT-X的解碼器，有人說它比WSJT-X解碼得更好，有更多的特性。然而，我們發(fā)現(xiàn)JTDX占用了更多的CPU資源，因此在Pi 3上使用它進行多通道解碼是很困難的。在本教程文章中，還沒有為JTDX準備好的.deb安裝文件，因此必須手動編譯JTDX。

下面的編譯說明基于N0KEG的教程，現(xiàn)在看起來有點過時了。

安裝

sudo apt-get install build-essential subversion git automake libtool libusb-dev gfortran gfortran-5 g++ g++-5 libusb-1.0-0-dev texinfo cmake asciidoc asciidoctor libqt5serialport5 libqt5serialport5-dev libfftw3-dev libqt5multimedia5 libqt5multimedia5-plugins libqt5multimediawidgets5 qtmultimedia5-dev libudev-dev pavucontrol wget

多線程編譯

export MAKEFLAGS='-j 4'

需要用 swapfile編譯一個大文件

sudo fallocate -l 2G /swapfile && sudo chmod 600 /swapfile && sudo mkswap /swapfile && sudo swapon /swapfile

下載、編譯并安裝最新的hamlib

cd ~mkdir ~/hamlib-prefix && cd ~/hamlib-prefix && git clone git://git.code.sf.net/u/bsomervi/hamlib srccd src
git checkout integration
./bootstrap
./configuremakesudo make install
sudo ldconfig

下載安裝JTDX

cd~
wget https://www.release.jtdx.tech/Windows/Source%20code/src18.1.0.85.zipmkdir ~/jtdx-prefix && mkdir ~/jtdx-prefix/build && mkdir ~/jtdx-prefix/src
unzip src18.1.0.85.zip
mv wsjtx/* ~/jtdx-prefix/src/

cd ~/jtdx-prefix/buildcmake -D CMAKE_PREFIX_PATH=~/hamlib-prefix ../srccmake --build .sudo cmake --build . --target install

GridTracker (可選)

下載適配Raspberry Pi 3版本的GridTracker

在https://tagloomis.com/downloads下載Raspberry Pi 3版本的GridTracker . 這將允許你在Pi本身的地圖上可視化你的QRP點。這個是可選的，因為你在    PSKreporter.info   也能完成同樣的操作。

cd ~/Downloads

tar -xzf GridTracker-Linux-Arm-1.18.0604.tar.gz -C ~

音頻安裝

我們首先需要為你想要同時監(jiān)視的每個頻率創(chuàng)建虛擬的音頻接收器。下面的示例將設(shè)置兩個在引導(dǎo)時加載的虛擬音頻接收器。要設(shè)置另一個，只需從Virtual 2多加幾行，等等。首先打開Pulseaudio的default.pa文件：

sudo leafpad /etc/pulse/default.pa

在這個文件末尾加下面幾行：

load-module module-null-sink sink_name=**Virtual0** sink_properties=device.description="**Virtual0**"load-module module-null-sink sink_name=**Virtual1** sink_properties=device.description="**Virtual1**"

我們還建議禁用PulseAudio日志，因為這東西很占CPU。

sudo leafpad /etc/pulse/daemon.conf

現(xiàn)在找到”log-level”然后把它改為”log-level = error”.刪除log-level邊的分號。保存后退出。

; log-target = autolog-level = error
; log-meta = no

現(xiàn)在可以通過重新引導(dǎo)或在命令行運行“pulseaudio -k”來重新加載pulseaudio。

安裝PTL-SDR

現(xiàn)在，在終端窗口中運行下面的命令，使用ncat設(shè)置一個RTL-SDR TCP服務(wù)器。在本例中，中心頻率設(shè)置為14.1 MHz (14100000 Hz)。把這個改成你想要監(jiān)控的頻率。這里有一份完整的QRP波段列表。只要記住將中心頻率從實際信號頻率偏移幾百kHz，就可以避免達到中心直流電峰值。

rtl_sdr -s 1200000 -f 14100000 -D 2 - | csdr convert_u8_f | ncat -4l 4952 -k --send-only --allow 127.0.0.1

Rel_stl命令中-s表示采樣率，-f表示中心頻率。-D 2 設(shè)置Q-branch為直接采樣模式。

在ncat -4l上設(shè)置TCP IPv4模式，端口是4952，-k允許進行多個連接，--send-only確保服務(wù)器只發(fā)送數(shù)據(jù)而不接收數(shù)據(jù)，并且—allow 127.0.0.1確保只能進行本地連接。

再打開一個第終端窗口/選項卡中運行下面的命令，生成一個SSB USB通道，以14.074 MHz監(jiān)測20M FT8通道。注意“(14100000-14074000)”部分設(shè)置監(jiān)測頻率為“(中心頻率調(diào)諧頻率)”。在這個例子中，我們監(jiān)控14.074 MHz，也就是20M FT8頻率。如果你在監(jiān)測一個不同的波段，并且使用不同的中心頻率，那么在這里改變偏移頻率。利用csdr命令設(shè)置一個USB SSB解碼器。關(guān)于使用csdr的更多信息可以在[csdr GitHub]頁面(https://github.com/simonyiszk/csdr)上找到。注意，我們將fir_decimate_cc命令中的“transition bandwidth”從GitHub頁面上的csdr示例中使用的0.005減少到0.05。這個操作可以降低CPU的負荷，代價可能是干擾更強一點，但是在我們這次列出的例子中，沒什么毛病。

ncat -v 127.0.0.1 4952 | csdr shift_addition_ccpython -c "print float(14100000-14074000)/1200000"| csdr fir_decimate_cc 25 0.05 HAMMING | csdr bandpass_fir_fft_cc 0 0.5 0.05 | csdr realpart_cf | csdr agc_ff | csdr limit_ff | csdr convert_f_s16 | mplayer -nocache -rawaudio samplesize=2:channels=1:rate=48000 -demuxer rawaudio -

打開pavucontrol，可以進入Raspberry Pi Start Menu -> Sound & Video -> PulseAudio Volume control，或者簡單地在命令行輸入“pavucontrol”。單擊“ Playback”選項卡，并設(shè)置MPlayer使用“Virtual 0”音頻接收器。

修復(fù)時間延遲

QRP模式(尤其是FT8)要求計算機時鐘非常準確。這是因為信號預(yù)期在特定的時間間隔內(nèi)被發(fā)送和接收。大多數(shù)人使用NTP將他們的計算機時鐘同步到一個精確的時間。如果有網(wǎng)絡(luò)連接，Raspbian會自動同步到NTP。

然而，問題是RTL_SDR，CSDR，和mplayer同時運行在Raspberry Pi 33上時，從輸入到輸出這段過程會產(chǎn)生一段時間大概2-3秒的延遲，而這段延遲是不能存在的。大多數(shù)延遲來自mplayer上的緩沖，這有助于減少CPU峰值時的負荷。WSJT-X規(guī)定數(shù)據(jù)包在正確的時間范圍內(nèi)可以被接收，如果超過了+/- 2秒，就不會解碼它們。

為了解決這個問題，我們需要稍微欺騙一下時鐘，并將系統(tǒng)時間設(shè)置向前調(diào)幾秒鐘。感謝dg0opk讓我們了解了這個方法，它包括用Chrony替換Raspberry Pi 3默認的NTP軟件，而Chrony我們是可以自己配置。Chrony在前一節(jié)中應(yīng)該已經(jīng)安裝過了，安裝它會自動禁用NTP并激活Chrony。使用以下命令打開它的配置文件：

sudo leafpad /etc/chrony/chrony.conf

第一個命令，設(shè)置一下讓它可以有一個大概-2.5秒的偏移量

pool 2.debian.pool.ntp.org iburst offset -2.5

保存配置文件后退出，然后重啟Chrony服務(wù)。

sudo invoke-rc.d chrony restart

安裝WSJT-X

打開WSJ-T或者JTDX，進入File -> Settings -> Audio選項卡，設(shè)置聲卡輸入為“Virtual0.monitor”。

WSJT-X設(shè)置為FT8模式，現(xiàn)在你可以用它來解碼信號。

終端輸入“jtdx”打開JTDX也一樣。輸入聲卡的接口設(shè)置成和上面一樣。

WSJT-X使用RTL-SDR V3在Pi 3上以直接采樣模式解碼FT8

如果你沒有看到解碼信息，但是在光譜中看到信號，這個時候嘗試下調(diào)整下你的時間偏移量。然后在WSJT-X數(shù)據(jù)流中應(yīng)該可以看到，數(shù)據(jù)包到達的是太早還是太晚。當(dāng)你獲得解碼數(shù)據(jù)后，相應(yīng)地調(diào)整偏移時間。讓“DT”列的值盡可能的接近0。DT列顯示的是時間偏移量和準確時間。例如，-0.5表示數(shù)據(jù)包比預(yù)期提前了0.5秒。

設(shè)置WSJT-X向PSKReporter發(fā)送報告

WSJT-X可以向pskreporter.info/pskmap報告你的位置，這個站點聚集了來自世界各地的QRP位點。在這里，你可以把你的接收器和附近的比較，看看你的天線和設(shè)置怎么樣，并顯示出你的信號能被多少個國家接收到。

要設(shè)置它，只需在WSJT-X的 General settings中輸入您的呼號和maidenhead網(wǎng)格詳情，然后在Reporting選項卡下輸入“Enable PSK Reporter Spotting”。

如果你不是“火腿”，你仍然可以作為一個SWL(短波聽眾)來為網(wǎng)站做貢獻。你的呼號可以是“hamprefix/SWL/city”。在https://pskreporter.info提供了一個示例。你可以在這里找到你的國家。你可以從這個計算器獲得你的Maidenhead網(wǎng)格位置。只用它給你的前四個字符。

多通道檢測FT8 + JT9/JT65

這一步我們將展示怎么樣為附加的一些QRP模式（如JT65、JT9和WSPR）添加同步監(jiān)控。首先我們將會說明如何設(shè)置dg0opk，在他的youtube視頻里講過用這種方法監(jiān)控JT9和JT65。由于JT9和JT65頻段距離FT8只有幾個kHz，我們可以簡單地打開WSJT-X的第二個實例，讓它與FT8解碼器偵聽相同的音頻，然后在WSJT-X中擴展解碼帶寬。

• 1.要做到這一點，在終端中輸入wsjtx -r jt_decode 打開wsjt-x的第二個示例。

• 2.在WSJT-X高級設(shè)置中，將接收機帶寬增加到4500赫茲。

• 3.將模式設(shè)置為JT9+J65，在數(shù)據(jù)窗口中，將“JT65 2500 JT9”設(shè)置為“JT65 4500 JT9”。

FT8 + JT9/JT65 + WSPR

現(xiàn)在要監(jiān)視WSPR，我們需要打開第二個通道，因為WSJT-X可以監(jiān)視的最大帶寬是6000赫茲，WSPR在20m波段比FT8頻率高28.1696 kHz。

打開第二個終端窗口，再次運行ncat命令，確保更改了調(diào)優(yōu)頻率。在下面的示例中，我們將它更改為14.0956 MHz的20m WSPR頻率。

ncat -v 127.0.0.1 4952 | csdr shift_addition_ccpython -c "print float(14100000-14095600)/1200000"| csdr fir_decimate_cc 25 0.05 HAMMING | csdr bandpass_fir_fft_cc 0 0.5 0.05 | csdr realpart_cf | csdr agc_ff | csdr limit_ff | csdr convert_f_s16 | mplayer -nocache -rawaudio samplesize=2:channels=1:rate=48000 -demuxer rawaudio -

打開pavucontrol，可以進入樹莓Pi  Start Menu （開始菜單）-> Sound & Video（聲音和音頻） -> PulseAudio Volume control（PulseAudio音量控制），或者簡單地在命令行輸入“pavucontrol”。這里設(shè)置新播放器使用“Virtual 1”音頻接收器。

輸入“wsjtx -r wspr”打開wsjt-x的第三個示例。然后將輸入聲卡設(shè)置為“Virtual1”并且設(shè)置好WSRP模型。此時你的環(huán)境已經(jīng)基本上搭建成功了。

在Raspberry Pi 33上們我們成功的打開并運行了兩個通道和三個WSJT-X解碼實例。如果使用JTDX的話，因為它太占CPU了，我們實際上只能打開一兩個實例。

Grid Tracker

GridTracker是一個很好用的軟件，它可以自動在地圖上標出你的位置。安裝后在命令行運行./GridTracker就可以了。

要為GridTracker設(shè)置WSJT-X，只需進入設(shè)置窗口的Reporting選項卡，并啟用“Accept UDP Requests”。

不過，對于Raspberry Pi 33b的CPU來說，使用這兩個通道和三個解碼器運行GridTracker是有點吃力的。這就可能造成軟件出現(xiàn)丟包，閃退和緩沖區(qū)負載過高的情況。

看完了這篇文章，相信你對“如何利用樹莓派3和RTL-SDR V3搭建一個低成本的QRP小功率監(jiān)測點”有了一定的了解，如果想了解更多相關(guān)知識，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！