0ae04ae4a8
Environment, README, gitignore and the source self-parsing in Lab041. requirements.txt and requirements-hardware.txt pin the versions actually verified today on Python 3.13.1, split so the project comes up on a machine with no SDR: pyadi-iio and libiio are only needed from Lab042 on. The gitignore contradiction is fixed in the direction that keeps the project reproducible. data/raw/ was ignored while six files were tracked anyway, and four of them are the source images Lab007, Lab009, Lab011 and Lab012 read as input. Untracking them would have broken those labs, so the rule now carries explicit exceptions instead. Recorded in the README: lab026_rover_source.mp4 is genuinely absent and Lab026 and Lab027 cannot run without it. README replaced. It claimed the next task was to write the first protocol module, 41 labs later. It now states what exists, that the transmitter has never been switched on, how to install either environment, how to run tests, the gate and a lab, and that rover/, ground_station/ and gnuradio/ are still empty. Added rule 9: every number in a report must come from the current run, transferred values must name their source. Lab041 no longer parses its own source to check that plot labels are in Russian. That belonged to presentation, not to model correctness, and turned the experiment into an analyser of its own text; ast, inspect and re are no longer imported. Rerun: 180 combinations, 24/24 checks, five CSV and seven PNG, unchanged. 125 tests pass, gate passes. Co-Authored-By: Claude Opus 5 <noreply@anthropic.com>
SDR Rover Link
1. Назначение проекта
SDR Rover Link — учебно-исследовательский проект по разработке цифрового радиоканала для наземного робототехнического комплекса с использованием программно-определяемого радио — SDR, Software Defined Radio.
Проект должен пройти полный путь от передачи простого текстового пакета до передачи телеметрии и изображений через реальный радиоканал.
Основная задача — не только получить работающую систему, но и последовательно изучить все этапы цифровой радиосвязи: формирование данных, разбиение на пакеты, контроль целостности, исправление ошибок, цифровую модуляцию, формирование IQ-сигнала, передачу через SDR, приём, демодуляцию и восстановление исходных данных.
2. Целевой сценарий
| Параметр | Требование |
|---|---|
| Дальность связи | до 10 км |
| Скорость ровера | до 25 км/ч |
| Прямая радиовидимость | может отсутствовать |
| Рабочий диапазон | 200–250 МГц, см. Запись 018 журнала |
| Основной тип данных | телеметрия, команды и изображения |
| Формат изображения | JPEG |
| Действие при потере связи | безопасная остановка ровера |
Дальность 10 км без прямой видимости — целевое исследовательское требование, а не гарантированная характеристика первой версии.
3. Почему не используется обычное FPV-видео
Типовые FPV-системы работают в диапазонах 2,4 и 5,8 ГГц. Для наземного робота это плохо: велики потери у поверхности земли, сильное затенение рельефом и растительностью, а главное — на таких частотах практически нет дифракции, поэтому за препятствием связь пропадает.
В этом проекте вместо непрерывного видеопотока передаются отдельные сжатые изображения, что резко снижает требуемую скорость канала.
4. Текущее состояние
Выполнено: лабораторные Lab001–Lab041. Пройден путь от структуры пакета до сеансов связи с защитой от пакетов предыдущего сеанса.
Что реализовано и проверено:
- пакетный протокол с CRC32, фрагментация и сборка изображений;
- модуляция и демодуляция BPSK, формирующий фильтр, кадровая синхронизация, оценка и коррекция ухода несущей;
- блочное исправление стираний над GF(256), перемежение, подбор параметров;
- приоритетное обслуживание команд, телеметрии и видео;
- двухступенчатая безопасная остановка, сторожевой таймер, постоянное аварийное намерение, безопасный сброс;
- идентификаторы сеанса, безопасный запуск, отклонение пакетов предыдущего сеанса.
Что ещё не сделано: передатчик ни разу не включался. Весь тракт проверен на моделях и на приёме, но не в эфире.
Ближайшая работа: Lab042 — передача JPEG через кабельную петлю на одном PlutoSDR. Техническое задание: docs/lab042_hardware_loopback_spec.md.
Хронология решений и результатов: PROJECT_LOG.md.
5. Оборудование
| Позиция | Состояние |
|---|---|
| Pluto+ — приёмопередатчик, чип AD9361, 70 МГц – 6 ГГц | есть |
| RTL-SDR — приёмный донгл | есть |
| Аттенюатор AT30S, 30 дБ, SMA | есть |
| Кабели SMA, штыревые антенны | есть |
| Усилитель мощности около 1 Вт | планируется после первых испытаний |
| Raspberry Pi как бортовой вычислитель | планируется |
Устройство подключается по USB и появляется в системе как сетевой адаптер с адресом 192.168.2.1.
Проверять связь с Pluto командой ping бесполезно. При активном VPN трафик уходит в туннель, и «успешный» отклик приходит даже от несуществующего адреса. Достоверна только успешная установка контекста iio.Context("ip:192.168.2.1").
6. Установка окружения
Расчётная часть работает на компьютере без SDR:
python -m pip install -r requirements.txt
Для лабораторных, работающих с устройством, дополнительно:
python -m pip install -r requirements-hardware.txt
Версии зафиксированы по проверенному окружению, Python 3.13.
7. Как запускать
Быстрые проверки ядра — секунды, оборудование не нужно:
python -m pytest tests/ -q
Дешёвый шлюз — синтаксис, импорт protocol, функциональные проверки лабораторных:
python tools/quick_gate.py
Лабораторный эксперимент — минуты, пишет результаты в data/processed/:
python -m experiments.lab041_session_restart_safety
8. Структура репозитория
SDR_Rover
├── protocol/ реализация протокола и радиотракта
├── experiments/ лабораторные Lab001–Lab041
├── tests/ быстрые автоматические проверки
├── tools/ вспомогательные программы и шлюз
├── docs/ технические задания и исследования
├── data/ исходные данные и результаты
├── rover/ пока пусто
├── ground_station/ пока пусто
└── gnuradio/ пока пусто
protocol
Ядро системы. Пакет с CRC32, фрагментация изображений, кадр канала, исправление стираний, приоритеты, аварийная логика, сеансы связи, примитивы BPSK-радиотракта.
experiments
Лабораторные работы. Это исследовательские программы: они моделируют канал, выполняют сотни повторов, строят CSV, графики и отчёты. Быстрыми тестами они не являются. При импорте создают каталоги и пишут файлы, поэтому импортировать их не следует — для повторного использования кода служит protocol/.
tests
Настоящие быстрые проверки protocol/. Выполняются за доли секунды, оборудования не требуют, запускаются через pytest.
rover, ground_station, gnuradio
Каталоги созданы под будущую прикладную часть и пока пусты. Бортовая программа ровера, программа наземной станции и схемы GNU Radio появятся после того, как радиоканал заработает в эфире.
9. Данные
data/raw— исходные данные. Крупные записи отсчётов и видео в репозиторий не помещаются, исходные изображения лабораторных хранятся.data/processed— результаты лабораторных: CSV, отчёты и графики.
Ограничение воспроизводимости. Исходное видео data/raw/lab026_rover_source.mp4 (около 7,8 МБ) в репозитории не хранится. Без него Lab026 и Lab027 не запускаются, файл нужно получить отдельно.
10. Принципы разработки
- Каждый новый термин сначала объясняется, затем используется.
- Каждый этап завершается работающим результатом.
- Радиоканал и пакетный протокол разрабатываются отдельно.
- Код проверяется автоматическими тестами.
- Все существенные решения фиксируются в журнале.
- Сложность увеличивается постепенно.
- Испытания по эфиру начинаются только после проверки через модель.
- Передатчик сначала проверяется через аттенюатор или эквивалент нагрузки.
- Каждое число в отчёте должно вычисляться из измерений текущего запуска. Перенесённые из других лабораторных величины сопровождаются указанием источника. Вписанные вручную результаты недопустимы.
Девятое правило добавлено после аудита достоверности, см. Запись 017 журнала.
11. Автор
Антон
НИЯУ МИФИ
2026