Чи можна працювати в Lora із супутниками на низьких орбітах? Можна

Десь три місяці тому в AntennaBOX https://t.me/c/1554276217/699 ви познайомилися з цікавим проектом TinyGS по роботі з супутниками FOSSA на низькій орбіті. Особливість даних супутників, як і супутників SpaceBee та Norby у використанні Lora-транспордерів на борту для прийому та передачі повідомлень від наземних базових станцій у діапазоні 70 см (436.7 MHz) та 2m (137.975 MHz). Як базові станції використовуються дешеві Lora-модулі на чіпах SX126х і SX127x спільно з керуючим контролером на ESP32. Також підходять і готові плати TTGO з даними чіпами. Низька орбіта передбачає високі швидкості прольоту таких супутників і як наслідок прояв доплерівського ефекту. Схема взаємодії представлена нижче. З неї випливає, що всі прийняті дані зі станцій збираються через Інтернет, брокером MQTT. Зважаючи на НЕ геостаціонарність угруповання таких супутників і роботу через мережу Інтернет слід зауважити - такі станції зможуть працювати і бачити дані один одного через супутник один з одним без Інтернету лише деякий час прольоту над наземними станціями. Для блекаутів слабо підходить, навiть зовсiм не пiдходить. Але для IoT девайсiв, якi видають iнерцiйнi параметри, втрата котрих некритична, пiдходить добре.

Небагато матчасті для вашого розуміння

Можливість використання приймачів Lora для роботи з навколоземними об'єктами, що швидко рухаються, такими як низькоорбітальні супутники визначається величиною доплерівського зміщення (відносною швидкістю об'єкта), заданою шириною каналу і допустимим зміщенням по смузі для конкретного модуля Lora.

1. Допустимо забажали попрацювати із супутниками Fossa з висотою орбіти до 500 km та швидкістю прольоту 7.7 km/s
2. DownLink частота Lora-приймача на борту Fossa = 436.700 MHz
3. Величина доплерівського зміщення складе df = 2 * v * f / c = 2 * 7700 * 436700000 / 3*10 ^ 8 = 22 417 Hz
4. Для модулів SX1262 можливість демодуляції зберігається в межах 25% по смузі на будь-якому SF
5. Смуга каналу BW для FOSSA задана як = 125 kHz
6. Допустиме зміщення dF = 0.25*125 = 31.25 kHz
7. Співвідношення df < dF виконується, що дає стабільність контакту з супутниками FOSSA

Налаштування

Конфігуратор Firmware проекта TinyGS дозволяє визначити самому піни https://github.com/G4lile0/tinyGS/wiki/Ground-Station-configuration без перекомпiлювання бiнарнику. Чого не може Meshtastic. Як можна побачити з радiочастини radio.cpp пiсля прийому данi обертаються в BASE64 й тiльки потiм вiдсилаются через MQTT клiент в мережу Iнтернет. Сам радiомодуль для пiдвищення швидкостi можна також перевести окрiм Lora в режим FSK.

Параметри для роботи з FOSSA:

1. Frf = 436.700 МГц
2. SF = 10
3. CR = 5
4. BW = 125/250 kHz

Параметри для роботи з SpaceBee:

1. Frf = 137.975 МГц
2. SF = 7
3. CR = 8
4. BW = 41.7 kHz

Шаблон демона под TinyGS:

{"name":"[1262] LoraSAT daemon","aADDR":60,"oSDA":15,"oSCL":4,"oRST":-1,"pBut":0,"led":2,"radio":1,"lNSS":5,"lDIO0":-1,"lDIO1":16,"lBUSSY":25,"lRST":17,"lMISO":19,"lMOSI":23,"lSCK":18,"lTCXOV":0.0}

Для корегування прошивки наполягають на platformio, але в кількох модулях можна їх директиви прекомпіляції прибрати і буде запускати в будь-яких IDE буратини

Антени

Антени використовуються як простi диполi, так й кругової поляризації, квадрифiляри, Cross-YAGI.

Кориснi посилання

1. Для бажаючих попрацювати із угрупуванням низькоорбітальних супутників FOSSA https://tinygs.com
2. Швидкий старт https://github.com/G4lile0/tinyGS/wiki/Ground-Station-configuration
3. Сорцi проекта TinyGS
4. Готовий бiнарнiк для ESP32 https://t.me/c/1554276217/689
5. Найдешевший модуль Lora - RA01 на SX1278 https://aliexpress.com/item/32809772660.html всього 124грн
6. Воркшоп на тему "LoRa та LoRaWAN" на кухні РигЕксперта
7. Корисна лекція на тему розширення спектру та передачі під шумами
8. Підвищуємо стабільність роботи LoRa-модуля
9. Про що забувають Мешастiки Lora
10. Приймач Lora на QO-100 на SX1262 з перенесенням спектру на LNB. Частина I
11. Йо, тут в Meshtastic пхають голос
12. MESH-астики на автономному живленні від сонця
13. Варiанти вирішення проблеми зависання Meshastic
14. Допомогти автору через спонсорство