揼錢落海之 下投式探空系統 初探

 

droponde

新聞處影片,YouTube 截圖

上星期五33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 DropsondeGoogle 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

 

rd94_fall

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。

 

RD94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。

 

hk_325km

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
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。

 

Dropsonde

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:

ty1

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。

 

ty2

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 MHz403MHz 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:

https://github.com/rs1729/RS

source code,要自行 compile

內裡詳述 RD94 的訊號規格,也附有連接 YouTubedemo。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。

Posted in Research, SDR | Tagged , , , , , | 1 Comment

TYT MD-380G 開箱文,暨第三方FW新功能跟進

 

380G_cover

 

前言

原計劃是在 Facebook 帖文簡介第三方軟件新增功能作罷,至農曆年後購入了一台 MD-380G,到有幸被召去驗機;那一氣呵成地介紹整個過程吧。畢竟不是每人也有驗機經驗;驗機也不是洪水猛獸,花你半日而已。

本文頭半部是新寵 MD-380G 開箱文,後半部以舊愛 MD-380 實測第三方 Firmware 新功能。

就簡單規格的相比,MD-380GMD-380 的附帶 GPS 版。

Why MD-380G

美國 Amazon 售價為約 US$147。可能這系列到水尾了,淘寶實收人仔 699,對貪小便宜的我,是一項誘惑。

就我對 DMR 的語音玩法鑽研,也到水尾,開始進入 Data 階段。GPS data 好自然是首選。

配件和 MD-380 共通,起碼後備電池可共用。如買的是大一個碼的 MD-390 ,又要花錢在電池上了;換來的是用不著的防水功能。

380G_box

外盒和國內版 MD-380 彩盒相比,細幾個碼。外盒全英文,應是出口專用。

說明書和 MD-380 也一樣,只多了一張紙講解 GPS 的功能啟用細節。

380G_include

 

外盒雖細,全套卻包主機,電池連差座,火牛,長短天線各一,夾咪,編程線連軟件 CD。這是一套完整組合,大滿足喔。

回想 2015 年尾購入的 MD-380,盒夠大但編程線連軟件 CD 是要加錢,也沒夾咪送。

現在多了 GPS 和夾咪,編程線連軟件 CD;價錢卻更平,相當低玩。

長天線和 MD-380 送的長天線不同,好很長…

 

MD-380 / 380G 大不同

380G 附送的電池標為 7.4V/2000mAh380 附送的電池標為 7.2V/2800mAh。人手秤稱兩者,重量相約。估計兩者內涵一樣,380G 外銷規格較老實以避免官司。請參看舊文,外國評測電池只有 1700mAh

380_bats

 

外觀非常相似,詳細比對會發現面殼紋路少許不同。Keypad 380G 左右兩邊較圓渾,380 則較見方。

380_front

 

380G LCD 的保護透明膠片向外突,380 則是凹的。原因不明。透明膠片向外突,弄花只是時間問題。另380keypad 盤也是凹下去的,外邊也有護欄避免錯誤按鍵。

 

380_front2

 

380 keypad 兩側有 Tytera 字樣,380G 沒有。

 

380_side

 

380G380 明顯分別是 keypad 左右側上掣顏色不同,左則邊上掣顏色是橙色,PTT 掣圍邊顏色不同。

從外觀來看,380G 的應是外貿和 OEM 模具殼 ,380 是國內型號殼。但用家憑外型很易混淆兩型號,面殼貼有牌子但不標示型號,實是古怪。

 

GPS performance 與設定

sat_ovrhd

現在滿天衛星,n 種定位制式

Ham 機附 GPS 功能的多在機頂留位給 GPS 陶瓷天線,而商用機則鮮有這種設計。

說明書沒有任何 GPS 的規格,只是 menu 自稱是 gps + 北斗。這唯有實測反應。

 

380G_GPS

home base 附近草場測試,首次定位只需約兩分鐘。這是不錯的初始速度。

然而,之後走到附近有少許天蓋和樹蔭的小公園,則等了半小時也不能定位。以為是死位,於是以 ICOM ID-31 在同一位置作AB 對比。

gps_comp

 

ID-31 約兩三分鐘就可定位了。

有趣問題來了:

380G 配備的是雙系統 GPS + 北斗,而 ID-31 則只是 GPS only380G 理應秒殺單系統的 ID-31。為什麼 380G 在橫街窄巷卻如此不濟?

有這樣的結果,估計是不更改機殼內籠的情況下,只能內置小型天線,而這些天線效能不足所致。

這是樂觀的想法,否則就是起用的雙系統方案是遊山玩水的。

 

gps_b

淘寶有這些小型 GPS 模塊,估計雖不中也不遠矣 (淘寶相片)

 

APRS 打交道多年, GPS 也劏過不少。內置的陶瓷 GPS 天線最佳是一面朝天,下有 GND Plane 墊底。日系 ham 機如 KenwoodIcom 皆是如此。

GM-305

這是我的 GM-305,see through 外殼見到天線的安排

 

我不期求 380GID-31 一樣以圖顯示 GPS 衛星等資訊。但配了雙系統,還要萬里無雲才可發揮效能,就有一點功虧一簣,雷聲大雨點小了。

另也發現,GPS 開關和 channel 選擇掛鉤,即 Ch1 開,轉到 Ch2 會關。16ch1。一般 ham 機沒有這種設法。設定時更需 mount 住只定 channel,靈活性低。

實際在編程軟件中,需設好這兩項才可在頻道使用 GPS

 

gps_prog2

 

gps_prog1

 

MD-380GGPS 發射設定,類似 APRS MIC-E 玩法。當對話完放開 PTT 時會一併發出 GPS 的座標資訊。然而,商用方案多設主控台,主控台配備電腦,GIS 系統等就可顯示位置。機對機的發射接收作用不大。

前陣子在 Facebook 貼文,報導部份國產 DMR 低檔機違反 DMR 規格,TS1+2 同時發射。Ham 要土炮測試,以 SDR# + DSD plus 應就 OK。發射資料無所遁形。

我不是為此而開壇示範,我其實較關心 380Ggps  data 能否在 DSD plus plot 到地圖上。

 

md380G_map

 

380_slot1

 

事前估計是不能的。結果求仁得仁。

三月都嚟緊,還要在 12 度冷風下吹咗幾小時去証明是唔 work。而家唔 work,遲的搞到 work 為止。

 

輸出火數

規格 Lo1WHi5W。用駐波表實測 0.5 / 3W

380Lopwr

 

380Hipwr

 

我的是傳統駐波表。測量可分 FM 用的 AVG,和。SSB 用的 PEP。用在量度數碼輸出是否合適我不清楚,但偏差應不多。所以結論是標配電池 7.4V 下輸出唔足 Watt。這是我所用過的國產機的通病。

 

380G_fw

 

FW 資訊。不是最新的。待原裝的測試完後,將上載第三方 FW 提升功能。所以我也懶得去 update

 

驗機登記步驟

由於 MD-380G 在外國也出現了一段時間,我沒為意 OFCA 的登記型號資料就入手了。收貨後上網登記才發現是沒記錄的。所以順道記錄一下驗機程序。

日系機可當例行公事,但國產機質量唔太穩定,不免有點做白老鼠的感覺。這也是上文在驗機前度一下輸出 watt 數的理由,起碼有個底數。

當登記一部沒有登記過的機時,需填寫品牌,型號資料。系統回覆提交人需兩個月內提供進一步資料。

而下一個工作天,會收到 OFCA 電郵要求提供下列資料:

  • 請提供該設備的外型照片給我們。
  • 請提供可顯示它的製造商、型號及機身編號的照片給我們。
  • 請提供說明書內有關設備 power 的一版給我們。
  • 請提供說明書的封面頁給我們 (要顯示出型號)。
  • 請確認該設備是屬於 VHF, UHF 還是 HF
  • 請確認設備是用作固定電台,移動電台還是手提機。
  • 如該設備是用作固定電台,請提供安裝該設備之地址。
  • 如該設備是用作移動電台,請提供車輛牌照的副本給我們。
  • 請確認設備的機身編號。

現在用電話拍下所需資回傳就 ok 了。

Again,如是沒有記錄的型號,他們會幾日後再電郵給你約時間帶機上 OFCA 檢驗。

 

ofca1

 

ofca2

 

n 年前進貢部 UV-5R 給驗機時,先問長問短,後再攞去入 lab 齋等一排。

但今次則很快手,簡單介紹一下我的設定就攞去入 lab,半小時就搞掂。口頭回覆,部機通過檢驗,完成文件工作後 sticker 會寄給本人。過程很順利。

留意,這些工作用機,不能人手輸入頻率,需事先入定一兩條 Ham 頻,並設好側鍵能切換高低功率;否則你煩到既係自己。

 

第三方 FW 新功能介紹

這是持續跟進的新功能推介,儲夠多幾個,或有重要新功能時就出文。

第三方 FW 最新的版本新加進了一個很稱心的功能,是將背光分為 Lo/ High 兩檔,檔內再細分 10 級。

380_bl_menu

 

380_bl_dim

 

原裝的背光設定,只有時間長短,間隔也不太合心水。對我而言,唯有長著。

長著除較浪費電源外,光度也是一個考量。半夜三更,全光不見得好;太陽底下,也往往需調較一個適合的光度配合。

有了背光調較,你想點校就點校。

注意:這個功能背後有個小 bug,更新 Firmware 前必需將先背光間隔設為 5sec,否則更新 Firmwarereboot 開機後背光會不停閃。

380_5s

但放心,跟著做更新 Firmware 後是可將背光間隔設回 always 的。

同一時間,我也發現新 Firmware 加進左邊鍵 Side Buttons 的設定菜單。這個本來要經編程軟件設定的,現在則可本機就搞掂。

對我而言,望穿秋水的是否可將輸出的功率檔次由簡單的 High 5W / Low 1W 提升為如 Ham 用機的 EL,L,Mid,High 多檔選擇。我明白這需硬件配合。

MD-380 的線路早被拆解放上網絡,我沒下載詳研;留一絲對將來的盼望總好過睇完的即時絕望……

 

振奮人心的好消息 !

近日 BrandMeister* (下稱 BM) 工作小組宣報支援 MD380tools 小組的第三方 firmware 開發。BM 有不少傳統中繼聯網沒有的功能,而透過兩方面的合作,起用第三方 FW MD-380/390 系列應用在 BM 上將會更得心應手。

* BrandMeister 是一業餘數碼中繼的聯網架構,過去一年發展非常迅速。功能也早己超越 DMR-MARCDMR+ 等固步自封的網絡。今時今日,我會說 BM 是我們數碼網絡的將來。

有關 BM 的系列文章,希望今年第二季可發表。

 

總結

MD-380G 加進 GPS,價格反更平。在不追求新款新型號的情況下,是一個好選擇。

機也己驗了,本地同好也可安心使用。

新機也未見得是好。如買咗部不合規格的國產 DMR 機款就中伏了。規格沒有明示,用家睇完個 spec 只感覺奇奇怪怪,咁就出事。

可參看舊文百篇感言一文我對 DM-5R 的評估和 Facebook 的帖文。

而就我的資料搜集和與國外 Ham 界的溝通,也感到 MD-380/390 系列機應是外國 Ham 界最普及應用的 DMR 機款。

最重要的是,安裝了第三方 FirmwareMD-380 功能大幅提升:舢舨變炮艇,豈不快哉?

Posted in Digital Radio, 開箱文 | Tagged , , , , | 5 Comments