a37ad1f7b3
First lab in the project that switches the transmitter on. Lab001-Lab041 built the whole chain but never called into an SDR to send anything. Two modes. Software closes the channel in memory and needs no hardware; it is the reference the hardware run is measured against, so the difference between them is what the radio path contributes. Hardware drives one PlutoSDR with its transmit output looped back through a 30 dB attenuator into its own receive input. Everything outside the device wrapper is reused from protocol/ unchanged: image_fragments, packet and the primitives in bpsk_radio. Software run: a 4756-byte JPEG in 10 fragments, 5 272 064 samples, 2.059 s of signal, 10 of 10 fragments recovered, image byte-identical, repeatable across runs. Channel rate 18.475 kbit/s, below the 20 kbit/s symbol rate because of framing and guards. Three defects found by the verifier and fixed: - the guard interval was only appended after the frame. Lab018 puts one on both sides, and the leading one is the one that matters: the first samples of a transmission are unreliable, so the preamble would have landed exactly on the transient. Invisible in software mode, which has no converter and no transient - transmission was started before reception, contradicting section 8 of the specification and its own trap 3. The receiver now runs first and the first buffer is discarded, as in Lab024a - packet and frame size were reported from the first frame only, while the tenth is 172 bytes against 536. Sizes are now per frame in the CSV and the report gives the honest range Also fixed before verification: the JPEG did not fit its own 5000-byte limit, so quality is now lowered until it does and reported as a result; and the wall-clock rate was presented as a channel rate, which in software mode measures computation, not a channel. Artifacts are left out deliberately. data/processed/lab042 currently holds the software reference; the committed results should be the real experiment, which needs the cable. 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