OSQZSS

オープンソース準天頂衛星(QZSS)受信機

SS-520の軌道でfireflyを試す

2016-06-21 12:58:56 | ロケット
OpenTsiolkovskyでSS-520観測ロケット4号機の予測軌道が生成できたので,
これからGPS信号シミュレータ用のモーションファイルをつくります.

OpenTsiolkovskyの出力は,各段の軌道に分かれていますが,
全行程をシミュレーションできるよう,1段目から3段目までの軌道を
分離時間ごとに繋げます.

さらに,射点でGPS信号が補足できるよう,発射前の1分間は
初期位置に留まっていることにします.

この予測軌道をss520-4.csvというuser motion fileとして,
リアルタイム版のGPS信号シミュレータであるbladeGPSに入力します.

github.com / osqzss / bladeGPS

gps-sdr-simは,SDRデバイスに入力するI/Q信号のサンプリングデータが
巨大になり,長時間のシミュレーションには向いていませんでした.
しかし,bladeGPSでは,user motion fileの位置情報から,リアルタイムで
I/Q信号を計算するため,データ量を気にすることなく,長時間の連続した
シミュレーションが可能です.

シミュレータから出力されるGPS信号は,firefly GNSS受信機で受信します.



予測軌道の加速度をみてみると,3段目が20Gを超える高ダイナミクス.

 (クリックで拡大)

しかし,fireflyは,ロケット搭載も考慮して,最大25Gの加速度でも
信号を追尾できるように設計しています.シミュレーションの結果も,
打ち上げから一度も信号を失うことなく,測位できています.

 (クリックで拡大)

測位誤差をみてみると,大きな加速度の変化に関係なく,測位精度は
5m以下を維持しています.

 (クリックで拡大)

bladeGPSもfireflyも,控えめに言って最高だ!
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OpenTsiolkovskyを試す

2016-06-19 17:47:17 | ロケット
OpenTsiolkovskyによるSS-520観測ロケット4号機の軌道予測が
紹介されていたので,自分でも試してみる.

ina111's blog: 衛星打上げロケットSS-520 4号機の予測(妄想)

軌道予測から,bladeGPS(またはgps-sdr-sim)用のモーション
ファイルを生成するのが目的です.

Windows 10なので,OpenTsiolkovskyのwikiを参考にMSYS2をインストール.
しかし,「$ pacman -Su」の途中でこんな警告が出て,止まってしまいます.

 (クリックで拡大)

警告メッセージにしたがって,一旦terminalを閉じてから,
スタートメニューのショートカットを編集.

Qiita: MSYS2の更新に伴う起動用ショートカットの修正

再度「MinGW-w64 Win64 Shell」を起動して,
パッケージのアップデートとインストールを進めます.

その後,OpenTsiolkovskyをcloneしてmake.
binフォルダに,「OpenTsiolkovsky.exe」ができました.

SS-520観測ロケット4号機のパラメータをbinフォルダにコピー.

 (クリックで拡大)

OpenTsiolkovskyを実行すると,outputフォルダに予測軌道が
csvファイルで出力されます.

 (クリックで拡大)

続いて,Google Earthで軌道を表示するKMLファイルを生成するために,
pythonや関連ツールをインストール.

$ pacman -Sy mingw-w64-x86_64-python2-pip
$ pacman -Sy mingw-w64-x86_64-python2-numpy

KMLファイルの生成に必要なsimplekmlモジュールもインストールします.

$ pip install simplekml

これでKMLファイルを生成する準備が整いました.

 (クリックで拡大)

KMLファイルもoutputフォルダに出力されます.
Google Earthで開くと,それらしい軌道が!

 (クリックで拡大)

グリグリ廻して眺めると,とても楽しいです.
動作も確認できたので,次はモーションファイルをつくろう.
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複数のu-blox受信機を同時接続

2016-06-16 20:29:42 | 雑記
やっと重い腰を上げてWindows 10にアップグレードしたら,
u-bloxのNEO-M8T受信機が接続できなくなる不具合発生.

これまでCOMポートとして認識されていたに,なにやら
u-blox GNSS Location Sensorというデバイスになってしまう.
もちろんu-centerにも繋がらない.

 (クリックで拡大)

Google先生に質問しても,解決法が見つからずハマる…

高須さんの方法だと,一旦はCOMポートになるものの,
再接続するとGNSS Location Sensorに上書きされてしまう.
また,複数の受信機を接続した場合,COMポートに変更
できるのは,ひとつだけだ.

日記・備考録:2016/01/30

試行錯誤のすえ,なんとか解決したのでメモ.

まず,GNSS Location Sensorデバイスを右クリックして,
「ドライバーソフトウェアの更新」を選択.

 (クリックで拡大)

「コンピュータを参照してドライバーソフトウェアを検索」を選択.

 (クリックで拡大)

「コンピュータ上のデバイスドライバーの一覧から選択」をクリック.

 (クリックで拡大)

ここで,u-bloxが提供するドライバではなく,Microsoft標準の
「USBシリアルデバイス」を選択します.

 (クリックで拡大)

これで,ドライバの更新が完了.

 (クリックで拡大)

デバイスの一覧には,COMポートとして認識されるようになりました.

 (クリックで拡大)

複数の受信機を接続したときも,同じことを繰り返すことで,
同時接続もできるようになります.

 (クリックで拡大)

u-centerからも,問題なく接続できます!



ちなみに,COMポートの番号は,個々の受信機ではなく,
USBのポートに割り振られるみたい.

【追記】他のWindows 10 PCで試してみたら,u-blox Virtual COM Port
としても認識され,u-centerと接続することができました.

しかし,こちらも複数台の受信機を接続すると,GNSS Location Sensor
だけが認識されるだけで,Virtual COM Portは増えません.

 (クリックで拡大)

ドライバーソフトウェアの更新後,u-blox Virtual COM Portは削除
しておきます.


 (クリックで拡大)

「このデバイスのドライバーソフトウェアを削除する」を選択して削除.

 (クリックして拡大)

【追記2】ドライバーソフトウェアを削除したはずのu-blox Virtual COM Portが
COM6として復活していた.これを消すと,次はCOM7として復活する.
このままではCOMポートの番号を食いつぶしてしまうので,放置することにした.
u-blox大好きユーザだが,さすがにこれは…
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GPS jamming実験の中止

2016-06-11 12:50:50 | 雑記
カリフォルニア州のChina Lakeで実施されていたGPS jammingの実験
キャンセルされたらしい.

AOPA: NAVY CANCELS PLANNED GPS OUTAGE IN SOUTHERN CALIFORNIA

結局,jammingを実施したのは6月7日だけのよう.
実験の詳細と同様に,キャンセルの理由も不明.

民間機に影響が出ていたから,批判が大きかったのだろう.
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AndroidでRAWデータにアクセス

2016-06-09 08:20:44 | Android
これは楽しみ.

gpsworld.com: Google opens up GNSS pseudoranges

記事のタイトルはpseudorangesになっているけれど,
Googleのアナウンスはraw GPS measurementsだ.

搬送波位相にもアクセスできて,RTKとか試せるといいな.
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GPS Interference Notam

2016-06-08 10:06:25 | 雑記
カリフォルニア州全域を含む西海岸で,大規模なGPS信号干渉の
実験があるらしく,注意を呼びかけるNOTAMが出ている.

FAA: GPS Interference Testing, CHLK GPS 16-08, 07-30 June, 2016, China Lake, California



どうやらミリタリーの実験らしいけど,やることが派手だな.
SDR持ち込んでログ取りたい.

【追記】本当にGPS信号をロストしている



いくつか記事が出ているけれど,実験の詳細は不明.
中心地付近には,海軍のAir Weapons StationやWeapons Centerがあるらしい.

GIZMODO: FAA Warns of GPS Outages This Month During Mysterious Tests on the West Coast

【追記2】redditのスレッド.GPS信号をロストした写真もあり.

reddit.com: GPS Interference NOTAM For Southwest US



【追記3】ちょっと調べてみたら,軍事演習で頻繁にGPS jammingをしてる.

ofcom.org.uk: GPS jamming exercises

それでも,ここまで大規模なのは,今回が初めてだろうな.
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RTL-SDRとAirSpy

2016-06-07 12:30:07 | RTL-SDR
高須さんの日記でRTL-SDRによるGPS信号受信が紹介されています.
RTKLIBにSDRの機能が実装されることを妄想しながら,少し情報を補足.

RTL-SDRに搭載されているフロントエンドのR820Tは,IF信号の帯域として
3.2MHzあるのですが,それをADCでサンプリングしているRTL2832Uにおいて,
I/Q信号の帯域がLPFでそれぞれ0.8MHzにカットされてしまいます.そのため,
全体で1.6MHzの帯域しか確保できず,GPS信号を受信するには微妙に狭いです.

つまり,RTL2832Uでは,フロントエンドの帯域を生かしきれていません.
そこで,その部分をLPC4370マイコンに置き換えたものが,AirSpyになります.
AirSpyでは,LPC4370の高速なADCとUSBインターフェイスが,RTL-SDRより
周波数の高い広帯域なサンプリングを可能にしています.

さらにAirSpy R2には,新しいフロントエンドであるR820T2が搭載されています.

airspy.com: AirSpy R2

R820T2の帯域は,ユーザの実験などから(非公式に)10MHz程度と確認されています.
ノイズフロアも数dBほど改善されているようです.

superkuh.com: RTL-SDR and GNU Radio with Realtek RTL2832U software defined radio receivers

そのため,AirSpy R2では,最大9MHzの帯域でalias-freeな観測を実現しています.
RFポートからの給電も,ホスト側のソフトウェアでON/OFFできて便利そう.

しかし,お値段は$199と,RTL-SDRの$19.95の10倍…

itead.cc: AirSpy R2

高額なデバイスに手を出す前に,まずは安価なR820Tのワンセグチューナを購入して,
SDRを体験してみるのが良いかもしれません.

aitendo.com: ワンセグRX DVB-T+DAB+FM R820T高性能受信機
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航空機のGPS Jamming

2016-05-30 17:18:47 | 雑記
具体的にどのような脅迫があったのか不明ですが,
カイロ空港において航空機をターゲットにした
GPS Jammingの可能性がNOTAMで警告されています.

A0183/16 NOTAMN
Q) HECC/QGAXX/I/NBO/A/000/999/3007N03125E010
A) HECA B) 1605240810 C) 1608230800 EST
E) DUE TO GPS JAMMING WI RADIUS 10NM CENTRE CAIRO ARP 300641N0312450E,
RNAV (GNSS) APCH SHOULD NOT BE PLANNED AT CAIRO INTL AP.

EgyptAir Flight 804の事故の直後ということもあり,
嫌なニュースです.

Mirror: Fresh terror fears as hackers trying to disable planes at Cairo Airport
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HITBSecConf 2016

2016-05-30 10:10:20 | GPS Signal Simulator
Qihoo360のUnicorn TeamによるGPS NTP serverへの攻撃に関する講演.

Yuwei Zheng and Haoqi Shan: Time is on my side

プレゼンテーションのスライドはこちら

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QuBit Conference 2016

2016-05-27 13:11:03 | GPS Signal Simulator
QuBit Conference 2016で,gps-sdr-simを使ったGPS信号のハッキングについて
講演があったようです.

Tomas Rosa: GPS Hacking - From Beautiful Equations To Serious Threats

プレゼンテーションのスライドはここからダウンロードできます.
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