戴尔工作站背面的开关_戴尔工作站电源背面的按钮「戴尔工作站电源后面的按钮」

　　本文原创作者：OpenATShttps://www.freebuf.com/articles/wireless/112380.html

　　一、说在前面

　　SDR的出现让我们贫民用上了高大上的东西，可以用SDR做很多电台做不了的事变，改变了我们对无线电通讯的认知。

　　玩无线电的大概都知道，在跟卫星举行通讯的时间，由于很多卫星黑白静止的，这时间就必要一个主动追踪天线。市面上也有贸易成品的追踪天线，比如八重洲的某某系列，固然尚有更高级的。

　　但是贸易的成品代价较高，让我们贫民望而止步。国外的爱好者们，都可以用主动追踪天线来追踪卫星，不但仅范围于无线电通联等简单项目，还可以吸取景象卫星的高清HRPT云图等等，而我们国内的玩家们，大部分人还没有一款主动天线，纵然有的，也范围于无线电通联。

　　谷歌后发现，国外的开源项目也有，鲍勃的基于树莓派的CNCTRK等等，尚有国内精度不高的利用摄像机云台制作的追踪天线。摄像机云台，精度不高，本钱低，假如你仅仅想用作无线电通联等项目，完全可以按照谁人制作就可以。但如今我想要一款精度更高，控制更好，更得当将来无线电研究的天线。而国外的CNCTRK也不错，基于树莓派的LinuxCNC开源体系，也算是很好的一个开源项目了。必要相识的可以本身去找一下资料。但本人感觉界面不敷直观，不敷机动，还是不太满意。于是决定本身动手重新制作。

　　颠末各方面查找资料，末了确定用开源的硬件平台Arduino来完成这个项目，然后更多的困难在等着我，之前从没有打仗过Arduino，开始学习Arduino编程，还好是基于C语言的还比力好上手的，再紧接着，机器体系采取什么电机？伺服？步进？什么是伺服，什么又是步进，之前的我从没有打仗过这些东西。重新开始学习，一点儿一点儿累积，这个过程很艰巨。我开始明白为什么环球那么多人，那么多爱好者，没几个人能做出这么一个简单的追踪体系了，外貌看起来非常简单，但却扳连的知识太多太多，包罗电脑编程、电气知识、单片机编程、机器计划、地理知识、无线电知识等等。

　　下图是方位角图示，一周360度。

　　越是困难，越要办理。

　　早先我的计划是想用自制的大功坦白流电机加上精密的电位器做角度传感器，来相称于DIY一个伺服电机。为什么这么选择，由于我手上有一个废弃的船用卫星通讯天线，日本JRC公司的，它自带的便是三洋的直流电机和高精度电位器来构成了闭环控制，可以相称于伺服电机啦，既然他们能实现，我也可以啊。于是到处查找怎样用电位器和直流电机来做闭环控制，代码例子也找了很多。于是开始了漫长的程序计划、编程过程。末了终于写完了，然后搭建硬件测试，这时间傻眼了。由于天线惯性太大，我的这个体系根本不能刹车，简直没法用，一无可取。DIY伺服必要硬件的支持才可以，而不但仅是依靠Arduino当控制器。而国内有DIY伺服用的电路板，代价也黑白常高。于是被迫放弃这个方案。厥后转向了定位精度高的步进电机。对步进电机本钱、定位精度等都非常满意。但还是更多困难接连而来，步进是开环，没有反馈。天线怎样来复位？怎样来防止丢步？于是便开始写程序，程序中带有步进电机记步功能，可以记录所走的全部步数，然后举行复位。丢步只能通过防备、常常校准天线等别的方法来完成。我也想用伺服电机，更好的机动控制，更好的角度控制，但是伺服太贵。整个体系做完后本钱高昂，根本不能遍及。

（下图中电机非成品中电机，图中电机安装后动力不敷，更换了0.9N.m的加长42步进电机）

　　厥后研究Arduino怎样来控制工业利用的步进电机，国内的文章，大多都是用Arduino玩一些小的电机。很少有人控制工业的步进电机。纵然有，也险些代码非常简单，能控制旋转就不错了。连怎样将Arduino跟工业步进驱动器链接，都很少有资料。自带的步进库连同时控制两个步进电机都是奢望。这对于一个新手来说是个悲剧的过程。然后开始混迹于Arduino论坛里找资料，找代码。非常困难的过程，身边没有人能资助你，只能从国内论坛，国外论坛，利用百度、谷歌搜刮资料。好不轻易写完了，厥后代码可以实现简单的功能了，但是不巧，发现了开源的更好的步进电机控制库AccelStepper，这时间，猛然感觉相知恨晚。由于这个库非常好，带有加快减速本身带有记步功能，也就是说，利用这个库，你根本不消思量那些题目，仅仅跟程序说，你想旋转到多少角度就可以了！

　　又是一次大修代码，说是大修改，还不如说都删掉重新写…

　　先是实行怎样来控制步进电机，怎样来应用加快度。末了开始计划整个体系。用现有的追踪软件来做上位机（追踪平台）可以大大低落我的工作量。而且如今的追踪软件都非常好。确定好用现有的电脑追踪软件平台入手后，开始找个符合的软件做上位机控制器，追踪软件又有很多多少：Orbitron、WXtrack、Xtracker等等免费的卫星追踪软件，都很不错。国内的圈子范围于Orbitron，Orbitron固然表现不错，但已经好久没有维护更新了，支持的追踪器协议也黑白常少。而WXtrack个大家为是如今最好的卫星追踪软件，国外很多玩家也是云云以为。本人之前不停用WXtrack来追踪卫星。作者大卫.泰勒固然一大把年龄也不停在对软件举行更新、支持，真是感谢无线电范畴的这位大佬所做的贡献。

　　以下是WXtrack的追踪界面

　　确定了WXtrack作为追踪软件后，便开始深入研究了WXtrack。要利用WXtrack默认支持的追踪器协议来做我的体系，那就更简单了。研究了全部WXtrack自带的控制协议，选中了此中的两个，一个是EasyComm，一个是KVH。

　　EasyComm的串口发送的角度数据直观，但是假如不注册软件的话，所发送的数据只能是整数，不能正确到小数点儿后的数据。通过Twitter接洽了作者David.Taylor后，聊了很多，作者说最新将推出的测试版已经免费参加了这个功能。比力扫兴的是这么好的一个软件，痛惜不是开源的，代码不公开。KVH的协议数据通过抓取串口数据发现，它所发送的角度值是保存了小数点儿后1位，固然是整数，但是把小数点儿往前面移动一位既可以得到一个正确到0.1的角度，非常好。而不太美满的地方就是，它发送的数据，是分开辟送的。一个数据是AZ（方位角），再单独别的发送一个EL（仰角），云云循环。如许导致的结果就是，假如我在Arduino编程控制上不做人为控制，那么天线活动就会先转方位角，再转仰角，再转方位角再转仰角…换句话说，太丢脸啦，一点儿流畅性都没有！乃至，细致的人会想到，假如如许旋转的话，精度会大大低落啊！根本对禁绝卫星！

　　然后又转向了EasyComm，险恶的心想到了有没有破解版的WXtrack。谷歌后简直有WXtrack

　　3.8.28版本的注册机，可以完全破解，便下载了下来举行实行，发现破解后简直可以输出更高的精度，我保存了小数点儿后两位。固然这种举动简直是劣质的，但对于贫苦的我们中国人来说，我只能说声对不起谁人无私奉献的David.Taylor了，着实是歉仄。假如你条件答应，请购买正版序列号，支持作者的奉献，假如你感觉如许做不好，请将代码的EasyComm部分解释掉，利用KVH模式，这种模式是不必要注册的，而且也能满意大部分人的需求。

　　为了做一个更美满的天线，想到了很多事变。参加了手动控制功能，如许可以更机动地来控制我们的天线，让我们的天线更加美满。说了这么多本身的想法尚有过程，假如看完的人，至心表现感谢，以上就是我制作这个体系的大略过程，更多的细节就不逐一形貌了。由于本人也有工作，一个平凡流水线的工人，以是这个过程履历了好几个月的积极，无论过程多么困难，荣幸的是，体系还是做出来了。

　　这个体系完全免费开源，起了个比力霸气的名字：OpenATS（OpenAntennaTrackingSystem），靠近OpenBTS…

　　这体系还可以发展到无人机追踪范畴，无线电雷达等等，只需界说输出数据格式为方位角和仰角就行。扩展方便。任何人都可以免费利用。

　　原来天线早已做成，但不停没有公开，存在一点儿私心。完成了此天线，我已经有条件吸取NOAA、我国的风云景象卫星的HRPT高清云图了，利用Hackrf通过GNURadio来输出.RAW16无线电数据文件，再通过Taylor的HRPTReader软件便可以输出高清卫星云图，秒杀那些抄袭了多年的APT卫星云图。

　　想吸取国内业余无线电的第一张高清HRPT格式的云图后再发布此天线。但是，本人如今的居住环境没有地方架天线，电磁环境也是差得要命。想了一下，不能自私下去了，尽早让各人都能建起本身的主动天线吧！在下面放出国外闻名的玩家吸取的HRPT高清云图，用的就是Hackrf加GnuRadio加HRPTReader来解码出来的。盼望更多的人来强大我国的业余无线电群体。

　　更多高清云图，请自行谷歌，我网盘中也会有一部分。

　　祝各人都能制作出本身的追踪天线！

　　二、制作/利用过程必要的硬件：

　　电脑一台，用来运行WXtrack卫星跟踪软件。

　　Arduino，盗窟大概正版都可以，正版可以购买Genuino，分Nano和Mega等版本，发起Mega，拥有更好的处理惩罚本领和内存，而且以后扩展好。国内正版版本大概140元左右。Nano大概80左右，盗窟30-50左右。盗窟也正常，我的实行平台就是在盗窟上运行的

　　步进电机2个，最好用57步进电机，扭距选择大一些的，2.0Nm以上最好，固然还可以通过减速机来增大扭矩。

　　步进电机驱动器2个，分别控制步进电机的。1套驱动器配1个步进电机，57步进套装在200-300左右，固然可以淘二手的。

　　24V开关电源一个，工业上用的即可，淘宝很多，具体功率要根据你两个步进电机的功率之和来决定。假如选57大功率的步进电机的话，就要选择最少10A以上的电源。

　　再一个不起眼但很紧张的，XY轴可以旋转的支架。这个不好购买，可以本身制作，本钱不太好估计。假如不算支架的话，仅必要几百块钱就可以完成所实现的功能，加上支架本钱，不到2k元人民币应该充足了。具体看你用没用减速机尚有支架配件等等，有的配件，我们身边都有。

搭建过程：

　　全部程序和代码，已经分享到我的百度网盘，地点：https://pan.baidu.com/s/1jHYw80u

　　1.把Arduino驱动程序arduino-1.6.8-windows.exe下载安装，把AccelStepper库下载解压缩，解压缩后的整个AccelStepper文件夹拷贝到安装后Arduino程序的libraries文件夹下。

　　末了将追踪天线代码复制到IDE中，上传到Arduino开辟板中。

　　2.搭建硬件，具体硬件接线很简单，就是用Arduino的PWM接口，来发送脉冲。AZ方位角的控制接口是3，dir方向控制是5，EL仰角的控制接口是6，dir方向控制是9。采取共阴接法大概共阳接法都可以（固然你可以本身修改代码中的接口，对应外围电路也对应接口）。

　　AZ方位角的CLK+(有的驱动器上也叫PUL+)接到Arduino的数字接口3，CW+(有的也叫DIR+）接到数字口5，EL仰角的CLK+接到6，CW+接到9上

　　AZ方位角驱动器上的CLK-，CW-接到一起，再接到arduino的一个GND接口。EL仰角驱动器的CLK-，CW-接到一起，再接到Arduino的另一个GND接口。

　　剩余的EN+（有的也叫ENA+）尚有EN-我们都不接。

　　3.步进电机与驱动器的接线，步进电机比如常见的2相四线电机，分A+,A-,B+,B-接线，在驱动器上都有标识，自行按照本身步进电机的线颜色界说接上即可。驱动器上的电源接开关电源的输出即可，开关电源给两个驱动器供电24V电压。

　　留意正负极。

　　电路图如下：

　　利用阐明：

　　（一）主动追踪

　　主动追踪，去我的网盘下载WXtrack3.8.28带注册机版本运行并破解软件（必须注册大概破解软件，也可以利用Tylor放出的最新测试版），更新星历，星历更新会提示联不上网大概更新失败，我们手动去下载星历文件放到程序的文件夹下面即可。

　　电脑运行WXtrack软件，找到顶部菜单，Tracker–Options便打开设置天线追踪器界面：

　　然后我们点击选中EasyCommICOMport。

　　passstart可以设置1，意思是1分钟之前就唤醒天线。

　　Passend就是追踪完成后发送什么指令，我们输入我们天线的复位指令：“S”固然“0”也可以，Parking意思是停车天线

　　我们选中Parkantenna。再切换到Portsetup菜单，选中你的arduino对应的COM口，比如COM4，速率选中程序中设置的9600

　　然后是进入Tracker-specificoptions菜单，将EasyCommprecision（正确度控制）设置为2，如许程序输出的串口数据会保存小数点2位，否则是整数，整个体系正确度很低。

　　电脑软件我们就设置完成了。调试好角度后，就可以主动追踪啦！

　　（二）手动控制

　　假如手动控制，请打开Arduino的IDE自带的串口监督器大概用别的可以发送串口数据的软件（各种串口调试工具都可以，请本身百度下载）

　　设置你的Arduino对应的串口编号（体系管理内里有），然后设置波特率9600。

　　在发送角度下令时，按照如下格式：方位角仰角（AZEL），中心为空格，数据为浮点数大概整数，比如发送：2040，则天线方位角转到20度，仰角到40度。等同于：20.040.0可以输入小数点儿，细分大的话，程序的辨认本领可以正确到0.1度。假如仅仅输入一位数字，则只变更方位角，仰角便为0。比如：20则天线默认将方位角转到20度，仰角为0度。输入S大概0都可以将天线复位，即方位角仰角都为0度。

　　修正功能

　　此功能是末了参加的，由于天线已经放入了蕴藏室，测试起来不方便了，以是没有举行测试，只大概写了代码。

　　以是此功能，等待以后待开辟，不知道代码好用不好用。录制视频时，代码跟如今代码不一样，以是视频中的串口窗口内下令跟如今不一样。

　　在长时间运转后，天线大概会由于电机的丢步，造成的精度禁绝，这时间可以输入下令来举行校准。为了简单明白来调解天线，AZ跟EL分开调解。

　　调解方位角的下令为：AA23就是大写字母AA背面紧跟一个数字，可以是浮点数也可以是整数。就是把天线当前的角度调解为23度。

　　调解仰角的下令便为：EE56原理同上。

　　末了说一点儿比力紧张的，架设天线时，必要将天线仰角程度（这个用程度仪就可以），还必要将0度对准AZ方位角的正北方向，不是磁北。以是怎样来找出正北方向是个困难，本人想用太阳在一天中本地时间12点时的方向为正南来确定。留意不是北京时间是当前经度的时间。可以用高精度的GPS来获取精准的本地时间，再根据太阳投影方法确定正北方向。有更好、更精准的方法盼望各人共享出来。

　　三、已知缺点/题目

　　1、主动追踪过程中，不能关掉软件切换得手动追踪，否则断掉主动追踪的时间，天线默认克制谁人位置为0点位置。

　　断电重新通电也是云云。

　　2、由于此追踪是靠软件实现，不能跟国家卫星天线那样靠信号增益来追踪，以是精度只能满意我们业余无线电爱好者。在实际建好后，还必要细致调校，程序、机器装置的耽误，我们可以将上位机的体系时间提前几秒来补偿。具体根据多次试验来调试本身天线的最佳状态。还可以得当低落加快度参数，提前体系时间来让天线运行起来更平滑。

　　等待更多人来美满。

　　完成的细节图片：

绑了一个红酒盒子的作用是保持重量均衡，否则仰角电机将会吃很大的力。以后会将红酒盒子换成抛物线天线。

　　完成后测试视频：