В начале лета коллеги сподвигли нас протестировать уже имеющийся набор цифровых помех и сравнить их эффективность. Речь шла о том, какой уровень мощности помехи необходим для разрыва связи (RXLOSS) в канале управления стандартной прошивки ExpressLRS.

Но мы решили пойти чуть дальше и проверить не только подавление ExpressLRS, но и MILELRS v4 (да, у нас есть и такая, и на ней можно даже летать).

Набор помех, который мы проверяли, включал как широкополосные помехи, так и более узкие помехи, для постановки которых требуется априорное знание о канале управления: например, ширина канала управления или SF (spreading factor) LoRa-сигнала.

Полученные значения позволили численно подтвердить очевидный тезис: чем больше мы знаем о цели (в нашем случае о ППРЧ канала управления), тем более эффективно мы можем ей противодействовать.

С данными можно ознакомиться в самой статье.

Со своей стороны уточним, что разработанное нами средство радиоэлектронной разведки "Тишина" позволяет вести разведку каналов управления FPV и определять все необходимые параметры для их более эффективного подавления.

Краткий вывод из всех тестов: если мы знаем ширину ППРЧ и SF, то можем давить на дальностях x4 относительно широкополосной помехи.

Мы более года занимаемся вопросами радиоразведки и подавления каналов управления дронами, поэтому не могли пройти мимо поста товарища Душнилы: https://xn--r1a.website/zas_svo/1055

Зацепил пост от разработчиков, которые сделали свой канал телеметрии и управления для дронов и полезли изучать рынок «военных» решений связи. Вердикт короткий и злой: в 99% случаев это китайский модуль LoRa, всратая 3D-печать и антенны из говна и палок.

Тов. Душнила в посте рассматривает составляющие "нормального линка управления", в том числе и прошивку:

Прошивка. Ребята не зря строили софт на открытой mLRS. Открытая, проверяемая прошивка это то, что можно аудировать и чинить, в отличие от чёрного ящика, который однажды молча встанет в самый неподходящий момент.

С тезисом, что открытое и аудируемое - это хорошо, а закрытое и неадуируемое - это плохо, спорить мы не будем. Но давайте сделаем быстрый аудит того, как формируется ППРЧ в mLRS и сравним ее с такой же открытой и аудируемой ExpressLRS.

Для сравнения возьмем режимы на стандартной частоте 915 МГц. Сравнивать будем число каналов в ППРЧ, длину таблицы переходов и время на обход всей таблицы (важно учесть, что на одном канале может передаваться более одного пакета до перехода на следующий).

ExpressLRS (25 Гц): число физических каналов - 40, длина таблицы переходов - 240, пакетов на канал - 2, время обхода всей таблицы - 19.2 с.

mLRS (19 Гц): число физических каналов - 25 (из пула в 43 канала), длина таблицы переходов - 25, пакетов на канал - 1, время обхода всей таблицы - 1.32 с

Важное примечание: мы специально выбрали самый долгий по времени обхода режим mLRS.

Итак, что мы видим: в идеальных условиях простое наблюдение всей таблицы переходов займет 19.2 секунды у ExpressLRS против 1.32 секунды у mLRS. Текущие средства радиоэлектронной разведки (например, РЭР "Тишина") позволяют восстановить таблицу ППРЧ стандартной ExpressLRS за минуты. С mLRS такое упражнение мы не проделывали, но полагаем, что это будут десятки секунд.

А что дает нам знание ППРЧ? +28 дБ к мощности подавления или x20+ в дальности (при прямой видимости).

Хочется закончить цитатой из поста Душнилы:

Отличить инженерию от палок можно не по грифу и не по цене, а по конкретике: есть ли скачки частоты, какая мощность и как с фильтрацией, что за антенны и посчитаны ли они, повторяем ли корпус, открыта ли прошивка.

От себя добавим: нам неизвестно, о каких разработчиках пишет Душнила, и мы не знаем, используют ли они mLRS как есть или же внесли какие-то изменения в алгоритм генерации ППРЧ. Очень надеемся, что внесли, ибо без этого она ближе к "палкам", нежели к военному применению.

PS: мы готовы проконсультировать разработчиков по алгоритму формирования ППРЧ и другим нюансам построения надежного канала управления.

PS2: и мы не призываем использовать ExpressLRS как более защищенную.

Помимо теоретических разборов различных видов помех и особенностей протоколов хочется поделиться практическими результатами.

На видео пример подавления FPV узкополосной помехой на основе данных от РЭР "Тишина". Дальность подавления - 12 км, ширина помехи - 500 кГц, мощность усилителя - 50 Вт. Проверено в боевых условиях.

Что такое РЭР "Тишина"?

На данный момент это комплект специального программного обеспечения. Ядром является модуль детекции, устанавливаемый на широкополосный SDR. Модуль управляется по сети и также по сети отдает информацию о детектируемых пакетах LoRa. Модуль работает в режиме реального времени, то есть на вход - полоса эфира шириной 50 МГц, на выход - информация обо всех обнаруженных в эфире пакетах с информацией о частоте и SF.

Вторым компонентом является серверная часть, которая управляет модулем детекции, на основании информации о пакетах рассчитывает параметры ППРЧ (количество каналов, расстояние между центрами каналов - спред, частота первого канала), а также отображает "водопад" детекций и список обнаруженных целей.

Чтобы собрать полноценное изделие для поста радиоразведки потребуются: SDR на базе Zynq (Zynq7020 + AD9361), антенна на выбранный диапазон, МШУ (при необходимости). Также нужно будет определиться с организацией сети: просто дотянуть кабель Ethernet, или же использовать медиаконвертер и оптоволокно для выноса. В качестве платформы для запуска северной части подойдет все, что угодно, - от Raspberry PI и до ноутбука под Linux/Windows.

Пора прекращать детектировать LoRa и ППРЧ глазами на "водопаде", тем более LoRa может работать под шумами :)

Верно пишет товарищ Туман - https://xn--r1a.website/content84/7959

Я это к тому, что сильно сомневаюсь что сейчас летают на обычном ELRS, а поправить/добавить туда что-то несложно...

Сначала уточним, что приведенное нами видео https://xn--r1a.website/tishina_lab/16 - это результат не дизарма, а срыва синхронизации. То есть мы специальным образом формируем пакет, этот пакет обрабатывается приемником FPV в соответствие с логикой работы протокола и синхронизация между дроном и пультом нарушается: пульт передает на одной частоте, а FPV ожидает пакеты на другой частоте - и так на каждом шаге ППРЧ. Результат закономерный - RXLOSS, бесконечный FAILSAFE не спасает. Ширина такой помехи равна ширине одного канала - 500 кГц, что и определяет значительную дальность подавления (свыше 10 км) при невысокой мощности усилителей.

В принципе мы могли (можем, но зачем?) сформировать пакет с закодированным любым положением стиков. Но все это работает на уровне протокола, то есть для конкретной прошивки (класса прошивок): в данном случае - ExpressLRS. При этом самая массовая прошивка у хохлов - MILELRS, для которой пока оставались доступными в лучшем случае помехи с шириной ППРЧ.

Но есть и хорошие новости: мы таки сделали поканальное подавление MILELRS, то есть подавление помехой шириной в 500 кГц в соответствие с ее ППРЧ, которую средствами РЭР "Тишина" определяем "на лету". В ближайшее время обновим статью и покажем, на сколько это увеличивает дальность подавления.

Так что не все поправки/добавления в обычный ELRS одинаково полезны. Товарищу Туману спасибо за то, что обратил внимание.

Таким образом, если хотим увеличить дальность подавления, то разбираться в протоколе придется. Без разбора протокола доступно лишь подавление помехой в ширину ППРЧ с учетом знания SF - все эти данные также предоставляет РЭР "Тишина".

PS: мы пишем 500 кГц, подразумевая помеху для субгигагерцового диапазона. Для диапазона 2.4 ГГц ширина будет 800 кГц.

«Невозможное сегодня станет возможным завтра». К.Э. Циолковский

Приводим ответы на наиболее частые вопросы по РЭР "Тишина".

Как зарекомендовал себя РЭР "Тишина" в ходе апробации/эксплуатации?

Мы сами испытывали и применяли комплекс на ЛБС: видели то, что реально есть, и не видели того, чего нет. Дальность обнаружения (определялась на основе понимания позиции FPV по данным отдельного видеоперехвата, подтверждалась при воздействии на дрон помехами) составляла 10-19 км.

Также в настоящее время посты РЭР с использованием ПО "Тишина" эксплуатируются на нескольких направлениях. Например, на одном из направлений "видят" на дальностях порядка 20 км, но при этом есть и много ложных целей, что скорее всего определяется влиянием МШУ, - ждем замены этого элемента. На другом направлении "видят" за 9 км (при этом нет ложных целей) и выставляют настраиваемую помеху, используя "Силок": информацию о полосе и периоде ЛЧМ берут из РЭР - подавление происходит на расстоянии 6 км.

Где и как приобрести/получить изделие "Тишина"?

Мы не производим законченные изделия для поста РЭР, а распространяем специальное программное обеспечение для обнаружения каналов управления по схеме DIY: вы собираете само изделие, мы предоставляем программное обеспечение.

Что нужно для сборки изделия для поста РЭР?

Минимально необходимо: антенна на нужный вам диапазон, МШУ (опционально), SDR на базе Zynq7020+AD9361. Качество сборки ВЧ-тракта определяете вы сами, и именно это определит то, что и как далеко будет видеть "Тишина".

Мы сами используем логопериодическую антенну на 700-2700 МГц, МШУ Zeenko ZK-06 UM LNA, Zynq7020+AD9361.

Для запуска серверной части потребуется либо ноутбук (Windows/Linux), либо Raspberry Pi. Взаимодействие сервера и модуля на SDR осуществляется по локальной сети, при этом порядок физического подключения SDR к сети определяете вы сами: это может быть как обычный ethernet-кабель, так и оптоволокно через медиаконвертер при организации выноса.

Какое необходимо питающее напряжение?

Мы не может дать ответ в общем случае, так как это зависит от того, что входит в состав изделия.

У меня есть Pluto или Zynq7010+AD9363 - можно ли запустить на нем?

Формально мы говорим о необходимости Zynq7020+AD9361, но ребята запускали и на Zynq7010+AD9363 в режиме совместимости с AD9361. Тут важный момент: вопрос обеспечения работоспособности подобных SDR с полосой до 56 МГц (как у AD9361) - на вас.

Требуется ли интернет для работы РЭР "Тишина"?

Нет.

Передали прошивку РЭР "Тишина" для команды, разрабатывающей "Огонек": они встраивают обнаружение каналов управления в носимый анализатор спектра - https://xn--r1a.website/podaviteldronov/483

Для удобства использования на небольшом тач-экране также адаптировали для них интерфейс.

Хочется пожелать ребятам успехов, ведь реализация подобного обнаружения на носимом устройстве - непростая инженерная задача.

Давит ли РЭР "Тишина" дроны и как?

Распространяемое нами в данное время программное обеспечение относится к классу средств радиоэлектронной разведки, то есть призвано вскрыть каналы управления FPV и определить их параметры, в частности, ширину ППРЧ и SF (spreading factor).

Само по себе средство РЭР "Тишина" не самодостаточно: для подавления на основе полученной информации вам необходим РЭБ с возможностью постановки "прицельной помехи". Таким РЭБом может быть Силок (указывается и полоса, и период ЛЧМ), или какие-то собственные средства формирования "прицельных" помех.

Также наше программное обеспечение поддерживает различные варианты интеграции в любые иные контуры управления и принятия решений. Существующее API позволяет получать информацию о найденных целях, детекциях и их параметрах - по запросу или в потоковом режиме. Для отображения этих данных необязательно использовать наш веб-интерфейс, эти данные могут быть отражены и использованы в любых других средствах.

PS: у нас есть модуль формирования помех на базе SDR, в котором доступны все помехи, описанные в статье с анализом их эффективности против каналов управления FPV - https://xn--r1a.website/tishina_lab/13. Для распространения этот модуль будет доступен позже.

Напомним, что помимо сборок для windows/linux есть и вариант серверной части, адаптированной под небольшие носимые экраны/планшеты 800x480.