fce14f038e
First transmission through a real radio path in the project. A 4756-byte JPEG went from transmitter to receiver over two antennas 60 cm apart at 225 MHz and reassembled byte-identical, reproduced across three runs. The cable loopback still needs an SMA male-to-male adapter that has not arrived, so this air run is a track verification, not the controlled measurement: room levels are not held the way a cable holds them. Its purpose was to exercise the device wrapper the models cannot cover. Four defects the software model passed but the hardware exposed, each reproduced and fixed: - a 566 528-sample frame did not fit the 262 144 receive buffer, and the sample stream is not continuous across separate reads, so a frame on the seam was destroyed. Reception now uses one buffer sized to the frame - carrier correction was always applied, but with a shared reference the true offset is near zero and the 80-symbol marker estimate is noise; correcting by it rotated phase along the whole frame, 65% bit errors measured. Ported should_apply_cfo_correction from Lab023 - receiver gain of 20 dB left the signal at 0.0003 of full scale. Levels set by measurement: RX 50 dB, TX -10 dB give zero bit errors with margin - the error-vector metric returned zero on a failed receive, reporting a perfect signal where there was none, the same class of defect as the written-in figures of Lab041. Replaced with an explicit not-computed value The air TX gain ceiling is now derived from the link budget by antenna distance rather than a constant. Three loopback modes: software, cable, air. PROJECT_LOG entry 019 records the run and the defects. Software and cable results stay reproducible; 125 tests pass, gate passes.
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, быстрые проверки ядра и функциональные проверки лабораторных. Отвечает на один вопрос: не сломана ли кодовая база прямо сейчас:
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