Demodulando o satélite MicroRad (μRad)!

A nossa equipe de competição de pequenos satélites, NoizOrbita, parte do Labóratório Integrado de Sitemas Espaciais (LISE) situado no Campus Alto Paraopeba da Universidade Federal de São João Del Rei (UFSJ-CAP) participou da 2 edição da Olimpiada Brasileira de Satélites (OBSAT) e foi premiada em 1 lugar no nível 3 da fase 3 da competição prática! Ganhamos um lançamento do nosso satélite (MicroRad) num balão extratosférico que ocorrerá no dia 16 de Dezembro na Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) a janela de lançamento é das 08:00 as 10:00 da manhã!
Patch da missão MicroRad (μRad)!

O satélite MicroRad (μRad, μ = Micro, Rad = Radiação) é um cubesat 1U, possuindo as dimensões de 10x10x10cm e foi projetado para transportar 2 missões:
Um experimento de Radiação que usa fotodiodos de silício para detectar e contar partículas ionizantes alfa, beta e gamma.

Um experimento de Microbiologia que investiga a presença de de micro-organismos na extratosfera com uma camara limpa que será aberta por radiocomando para capturar os micro-organismos e fechada antes do satélite retornar ao solo.

Foto do satélite na Obsat com as medalhas recebidas!

Convidamos os Radioamadores a fazer parte da missão gravando o sinal (IQ) recebido e demodulando os pacotes do nosso beacon de telemetria, assim acompanhando o status do satélite e da carga útil em tempo real! Estaremos enviando certificados para os operadores que fizerem a gravação IQ do sinal ou registro dos pacotes de telemetria e enviarem no nosso e-mail noizorbita@ufsj.edu.br.

O μRad possui um beacon de telemetria usando a modulação LoRa e transmite os dados do satélite e da carga útil (experimento de Microbiologia) a cada 30 segundos na faixa de 70cm radioamadora (UHF), mais especificamente em 434MHz, a estrutura do pacote no formato de texto é a seguinte:

Call

Temp

Alt

Pres

Acc_x

Acc_y

Acc_z

Gyro_x

Gyro_y

Gyro_z

Bat %

Payload

Mode

Counter

Call —-> Indicativo de chamada (PU4THZ)
Temp —-> Temperatura em C (Graus Celsius)
Alt —–> Altitude em metros acima do nível do mar
Pres —-> Pressão bruta no sensor
Acc_x —> Dados do Acelerômetro (Eixo X) rotação em metros por segundo ao quadrado
Acc_y —> Dados do Acelerômetro (Eixo Y) rotação em metros por segundo ao quadrado
Acc_z —> Dados do Acelerômetro (Eixo Z) rotação em metros por segundo ao quadrado
Gyro_x –> Dados do Giroscópio (Eixo X) rotação em graus por segundo
Gyro_y –> Dados do Giroscópio (Eixo Y) rotação em graus por segundo
Gyro_z –> Dados do Giroscópio (Eixo Z) rotação em graus por segundo
Bat % —> Nível da bateria em Porcento {0 a 100}
Payload -> Estado da carga útil [OPEN = Camara Aberta, CLOSE = Fechada]
Mode —-> Modo de operação [INIT, NOMINAL, SAFE, PAYLOAD, SHUTDOWN]
Counter -> Contador de pacotes enviados

Para demodular o beacon de telemetria sugerimos usar o programa GnuRadio e os blocos da biblioteca Gr-Lora-SDR vamos disponibilizar alguns tutoriais de instalação para os sitemas operacionais:

Guia de Instalação Windows 64bits
Guia de Instalação Linux 64bits
Guia de Instalação MacOs

Basta clicar no nome do sistema e seguir os passos para instalar e configurar o programa, um guia geral (em ingles) pode ser encontrado no link GnuRadio CondaInstall.

Também é necessário um SDR, o popular RTL-SDR deve ser usado, pois esta é a configuração padrão do flowgraph.

Depois de instalado o programa baixe o flowgraph seguinte: demod_lora.grc em seguida execute o GnuRadio digitando gnuradio-companion no terminal onde foi instalado o conda ou usando o atalho no Windows.

Atalho do GnuRadio no Windows.

Navegue até o menu File (Arquivo) e clique na opção Open (Abrir), localize onde foi baixado o arquivo demod_lora.grc e carregue o arquivo clicando em Open. Abaixo estão algumas imagens do processo:

Você verá uma tela similar a esta imagem:

Alguns detalhes importantes: O módulo SDR usado é o Soapy-RTLSDR-Source, isto siginifica que você deve usar o SDR RTL-SDR (serve qualquer versão, necesita ter os drivers instalados, siga o tutorial no blog rtlsdr). É possivel usar outros SDR’s modificando o arquivo, entre em contato caso necessite por favor. O botão na barra superior que foi marcado com um quadrado vermelho executa o arquivo e inicia a recepção dos pacotes!

Ao executar o arquivo você verá a seguinte tela mostrando o espectrograma (waterfall ou “cachoeira”) do sinal recebido:

Ao abrir o terminal em que o gnuradio está rodando (terminal normal no linux, CMD no windows) as mensagens serão similares a imagem abaixo, é neste terminal onde os pacotes demodulados serão exibidos, é possivel exibir o temrinal e a cachoeira ‘lado a lado’ como demonstra a segunda imagem.
Terminal do windows.

Vista lado á lado do terminal e do espectrograma mostrando pacotes demodulados.

Em caso de dúvidas ou problemas, por favor entre em contato pelas nossas redes sociais: Instagram Noizorbita, links aqui no site, direto via meu telegram: Paulo Dutra PU4THZ ou pelo Telegram Joao Polito PU4JPP. Obrigado!