新聞處影片,YouTube 截圖
上星期五3月3日天文台連同飛行服務隊開記者招待會,介紹引入下投式探空系統;在熱帶氣旋進入南海並有可能影響香港時,由定翼機出動,在 35000 呎上空釋放出下投式探空儀,以在下降過程中收集氣象的立體數據。
政府新聞稿
http://www.hko.gov.hk/press/WP/2017/pre20170303_uc.htm
YouTube 宣傳片
天文台有新搞作,是舊文介紹過探空儀新玩法;那周末放假出編短文吧。打鐵趁熱,反正 technical 文章鮮有和時事有關的。
由於行動不是定期進行,近月也沒風打,本文沒有 demo。盡管如此,研究整個系統的玩法,為未來的實驗做準備也是一件樂事。
我想,有睇本 Blog SDR 文章的同好,真的有興趣玩 SDR 的應已配備了;食花生的仍是繼續 Read only。
OK,從政府的公告,YouTube 的宣傳片,我們了解一下這個系統的運作。
下投式探空儀,英文是 Dropsonde,Google 一下不難找到相關資料。比對一下網上與政府的畫面,納稅人買的下投式探空儀型號應是 Vaisala Dropsonde RD94。
網上圖片
這個假設建基於以下幾點:
一 / 天文台的 demo 的是透明殼的展示版本,有點電子認識的不難了解內部零件,尤其那個 GPS 模組,應是 u-blox,好東西是也。
網上圖片
二 / 舊文介紹過探空儀也是 Vaisala ,用回同一品牌也是正常推斷
三 / 承第一點和新聞稿資料,不外是收集 PTU + 風速 ,P 即氣壓;T 即温度;U 即濕度。相互對比功能應是這款
Vaisala Dropsonde RD94 Technical data
Frequency range 400 MHz to 406 MHz
Frequency stability ±1 kHz
RF power output 100 mW
Modulation FSK
Harmonic & spurious output >50 dB
recommended receiving antenna 325 km
300-320 km 的距離,就我理解;即是在海邊遠望至遠方水平線的大約距離。雖新聞稿說訊號是飛機收,宣傳片也見到一些 Data 的畫面。但訊號是明碼,只要他們的行動範圍在我們的覆蓋範圍,我們應也可收到。
而我估計,天文台應也有一套接收設備用以實時接收訊號。
香港的 325 km 半徑範圍
Dropsonde vs Radiosonde
對比一下網上資料,兩者分別如下:
Radiosonde
用於日常數據收集
以氦氣球上升漂流,直至氣球爆破為止
GPS 收集的是 Raw Data,回傳到地面中心再處理
從 eBay 估價不外幾百元
Dropsonde
用於風暴數據收集
以飛機飛到風暴上方投放
GPS為標準模組,傳回經緯度
新聞報道引述政府資料為 6000 元一碌
我較有興趣的是其滯空時間。承舊文,Radiosonde 氦氣球上升至爆破約 1-2小時。這個我小小明白。氣球上升到一定高度就停,但也需等待一段時間讓外界環境令其爆破。
但這個 Dropsonde 是下投的,在 35000 呎投下。用回中學物理的簡單算式,著地 (落海) 約 23 秒。那個降落傘是特別的,類似一個袋去延長滯空時間。
網上圖片
有用資料只是上圖下面的附註,在 20000 呎投下到落海,過程為約 7 分鐘。而新聞資料是飛行服務隊的定翼機在 35000 呎投下,所以推算歷時最多 12.25 分鐘。
資料記述,於上年下半年分別在兩次颱風來襲出動了四次到南海上空出收集數據,那我們也看一下這兩次的颱風路俓記錄:
第一次是鮎魚,颱風穿過台灣進入福建沿岸。到南海上空出收集數據有點古怪,可能是熱身吧。
第二次是艾利。從右到左橫過南海。估計行動日子是在 7-11號最靠近本港期間。
總共出動了四次,所以估計是鮎魚出動了一次,艾利出動三次。從成本考慮評估,每次行動間隔是不少於一日。從飛行安全角度來看,大白天進行也是很合理的推斷。
整理這些公開資料後,我們要嘗試接收下投式探空儀可得的資料如下:
頻率: 402-406 MHz。403MHz 己用在探空儀上。所以估計 是 404MHz 上下
行動時間: 不定。颱風靠近本港,估計是白天進行
訊號周期: 估計不多於12分鐘
制式: FSK 4800
解碼軟件
舊文用來收探空儀訊號的 SondeMonitor 應不合用。原因是探空儀回傳的是 GPS Raw data,而下投儀的是 GPS 的經緯度資料。在網上地毯式搜索,終於找到應是德國同好的作品:
是 source code,要自行 compile。
內裡詳述 RD94 的訊號規格,也附有連接 YouTube 的 demo。一如其他 SDR 的解碼方法,以 SDR# 等軟件接收訊號,將音頻轉到解碼軟件解碼為人看的訊息。
當然,以接收機的音頻訊號輸入 sound card 應也可以。
總結
以土炮設備接收遙遠的訊號是項挑戰, 但我輩 ham 就是喜歡面對考驗;否則開著個 radio 聽電台廣播還安樂。
要接收 Dropsonde 訊號,我們需續步完成以下各點:
- 在颱風靠近香港期間,以接收機掃瞄 402-406MHz ,以確定所用頻率
- 有頻率資料後,再以 SDR 嘗試接收
- 最後,以編繹好的 Open Source Program 解碼
這是一個未完的 project,希望喜歡挑戰的同好大家一起參予,分享資訊。
fixed dead YouTube link