Ίσως έχετε διαβάσει ένα προηγούμενο άρθρο μου, εδώ στο SZ1A, περί skimmer. Πώς θα εφαρμόσουμε στην πράξη όλα αυτά; Πώς θα μας φανεί χρήσιμη αυτή η τεχνολογία στην καθημερινότητά μας; Πώς μπορούμε, χρησιμοποιώντας τα σποτς που ανιχνεύει το skimmer να εκτιμήσουμε και να αξιολογήσουμε τις συνθήκες διάδοσης για το σταθμό μας; Ιδού οι απαντήσεις….
Αρκετοί από εσάς έχουν χρησιμοποιήσει ή δει από κοντά το αξιόλογο λογισμικό CW SKIMMER του Alex Shovkoplyas – VE3NEA [1]. Συνδυάζοντας το με έναν SDR δέκτη μπορεί να ανιχνεύσει CW QSO σε μια ολόκληρη ραδιοερασιτεχνική μπάντα ή ακόμη σε περισσότερες από μια! Με σκοπό την βοήθεια των συναδέλφων (όπως για έλεγχο απόδοσης των κεραιών τους), τα δεδομένα – spots μπορούν με χρήση του RBN Aggregator λογισμικού να ανέβουν online στο Reverse Beacon Network – RBN [2]. Αξίζει να σημειωθεί πως ο Aggregator καταγράφει τα spots που λαμβάνει από τον CW SKIMMER και σε τοπικό αρχείο κειμένου. Παράλληλα, η ιστοσελίδα του RBN παρέχει έναν πίνακα – λίστα με αρκετά από τα spots που έχουν ανέβει από κάποιο συγκεκριμένο σταθμό SKIMMER, μαζί με απεικόνισή τους σαν pins πάνω σε έναν παγκόσμιο χάρτη (δυο διαστάσεων). Ίδια αποτελέσματα προκύπτουν εκτελώντας τα προγράμματα ViewProp [3] και DX Atlas [4] τοπικά, ακόμη και στον ίδιο υπολογιστή που εκτελείται ο CW SKIMMER. Δυστυχώς η συντήρηση αλλά και εξέλιξη του Viewprop φαίνεται πως έχει σταματήσει εδώ και αρκετό καιρό. Επίσης οι δυνατότητες του για απεικόνιση και φιλτράρισμα των spots είναι περιορισμένες.
Έχοντας στήσει στο shack όλα τα παραπάνω και κάνοντας εικοσιτετράωρη χρήση τους για αρκετές συνεχόμενες ημέρες, δημιουργείται ένα σχετικά μεγάλο σε μέγεθος αρχείο log με τα spots το οποίο θα μπορούσε να αξιοποιηθεί κάπως παραπάνω. Σε ποια ερωτήματα θα μπορούσαν να δώσουν απάντηση τα δεδομένα; Σίγουρα δείχνουν την ώρα της ημέρας με τα περισσότερα CQ calls και με κάποιο φιλτράρισμα CQ από συγκεκριμένες γεωγραφικές περιοχές. Χρήσιμο για κάποιον που έχει στόχο του να κάνει DX, contest ή απλά ragchewing.
Βεβαίως παρόμοια πληροφορία προκύπτει και από την μελέτη της ιονοσφαιρικής διάδοσης. Όμως, τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται εκεί συνήθως θεωρούν ένα ιδανικό QTH, με τέλειες κεραίες & δέκτες όπως και ζηλευτές γωνίες takeoff. Και φυσικά πουθενά σε αυτά δεν μπαίνει ο ανθρώπινος παράγοντας, σαν την δυνατότητα QRV σε εργάσιμες ημέρες ή σε αργίες.
Στο ίδιο τρένο σκέψεων, πώς επηρεάζεται η διάδοση (spots) με τα ηλιακά – γεωμαγνητικά φαινόμενα, για παράδειγμα Coronal Mass Ejection – Geomagnetic storm. Δημιουργούνται ανοίγματα ή το αντίθετο; Σαν τελευταίο, αν κάποιος δεν μπορεί να είναι πάνω από τον πομποδέκτη του 24×7, δεν θα ήθελε να βρει πότε άκουσε μια DXPEDITION ή γενικά τι έχει ακούσει ο σταθμός του;
Η επεξεργασία των δεδομένων από το αρχείο log φιλτράρει τα spots σε τέσσερις γεωγραφικές περιοχές, North America (NA) – South America (SA), Ιαπωνία (JA) και Αυστραλία (VK). Η ομαδοποίηση βασίζεται στο prefix και το όνομα είναι ενδεικτικό. Πιο αναλυτικά η ΝΑ περιέχει spots από τον Παναμά μέχρι και την Αλάσκα, η δε SA από Βενεζουέλα – Κολομβία μέχρι και νότια Χιλή, για την JA εκτός της Ιαπωνίας συμπεριλαμβάνεται και η Κορέα (CQ zone 25). Τέλος στην VK ανήκει η Αυστραλία, η Νέα Ζηλανδία και νησιά από CQ zones 29, 30, 32. Επιπλέον έχουν δημιουργηθεί άλλες δυο περιοχές, μια για τα DX – εκτός Ευρώπης spots και άλλη μια για όλα ανεξαιρέτως.
Τα πεδία που αποθηκεύονται είναι QRG – SPOT CALLSIGN – SNR – SPEED – TYPE (CQ/DE) – MODE – DATE – DAY – TIME. Διαθέσιμα MODE είναι τα CW και FT8 (μέσω σύνδεσης του Aggregator με το WSJT-X[5]). To TYPE CQ αφορά spots που καλούν CQ, ενώ DE εκείνα που απαντάνε σε μια κλήση ή QSO. Λόγο του μεγάλου όγκου των δεδομένων, κρατούνται μόνο εκείνα για τις τελευταίες 90 ημέρες. Επίσης spots που επαναλαμβάνονται (ίδιο CALLSIGN) μέσα στο χρονικό διάστημα των 5 λεπτών της ίδιας ημέρας αποθηκεύονται μόνο για μια φορά, με σκοπό τον περιορισμό DUPE σταθμών που καλούν συνέχεια.
Το εργαλείο που εκτελεί όλη την παραπάνω λειτουργικότητα είναι το Microsoft Excel. Για κάθε περιοχή τα παραγόμενα pivot tables περιέχουν το πλήθος των spots ανά ώρα. Για παράδειγμα οι πίνακες της North America έχουν εικοσιτέσσερις γραμμές, μια ανά ώρα, μαζί με το πόσα CQ/DE άκουσε ο SKIMMER την κάθε ώρα. Επιπλέον υπάρχουν πίνακες που ομαδοποιούν αυτό το πλήθος αθροίζοντάς το για τις τελευταίες 2 – 3 – 7 – 14 ημέρες από την στιγμή εκτέλεσης της επεξεργασίας των δεδομένων. Πριν τα αποτελέσματα απεικονιστούν σε ένα γράφημα γίνεται μετασχηματισμός τους, κανονικοποιώντας (min-max) το πλήθος για την κάθε μια ομάδα ημερών (περισσότερα για την κανονικοποίηση https://en.m.wikipedia.org/wiki/Feature_scaling ). Με αυτό τον τρόπο η σύγκρισή τους είναι πιο αποδοτική και εύκολη, αφού το πλήθος των spots παίρνει τιμές μεταξύ 0 (κανένα) μέχρι και 1 (μέγιστο). Οπότε το τελικό προϊόν με την μεγαλύτερη κατανάλωση από τον χρήστη, τα γραφήματα, δείχνουν στον οριζόντιο άξονα την ώρα UTC από 00 μέχρι 23, και στον κάθετο το κανονικοποιημένο πλήθος των spots από 0 μέχρι 1. Για κάθε μια γεωγραφική περιοχή και μπάντα υπάρχουν τέσσερα γραφήματα, ένα για την κάθε ομάδα ημερών (2-3-7-14), με διαφορετικό χρώμα καμπύλης (δείκτες υπάρχουν στο μεσαίο πάνω μέρος του γραφήματος). Το Excel χαράσσει την γραμμή μεταξύ των σημείων της γραφικής παράστασης (ζεύγος ώρα UTC & κανονικοποιημένα spots), όχι σαν ευθεία, αλλά με δικό του αλγόριθμο που ονομάζει smooth line. Το αποτέλεσμα είναι μια περισσότερο καμπύλη γραμμή, κάπως καλύτερα αποδεκτή προς οπτική αξιολόγηση.
Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στο ότι ενώ τα σημεία πάνω στο γράφημα έχουν τιμή ανά ακέραιη ώρα (00, 01, 02 κοκ), τα spots έχουν μετρηθεί σε χρονικό διάστημα μιας ώρας – ξεκινώντας από την αμέσως προηγούμενη. Για παράδειγμα η τιμή των κανονικοποιημένων spots για την UTC ώρα 15 έχει προκύψει μετρώντας αυτά από 14 UTC.
Συνοψίζοντας έναν κλασικό τρόπο χρήσης των γραφημάτων, ο χρήστης αναζητά πρώτα την γεωγραφική περιοχή που τον ενδιαφέρει. Στη συνέχεια την συγκεκριμένη μπάντα και κατόπιν ξεκινά αξιολόγηση με το γράφημα που περιέχει spots για τις τελευταίες 2 και 3 ημέρες. Η ενημέρωση του ολοκληρώνεται με το γράφημα των τελευταίων 7 και 14 ημερών.
Για αυτό τον σκοπό, η Ένωση Ραδιοερασιτεχνών Δυτικής Ελλάδας – Ε.Ρ.Δ.Ε. έχει στήσει και συντηρεί στον σταθμό του SZ1A (Κοκκινόλογγος) ένα REDPITAYA SDR RX – Windows Server – CW SKIMMER & RBN Aggregator με ταυτόχρονη λήψη από στα 80 – 40 – 30 – 20 – 15 – 10 μέτρα! Οι κεραίες είναι μια A3S με το κιτ των 40μ, που κοιτάζει μόνιμα προς Ευρώπη-Αμερική, κι ένα δίπολο για τα 80. Στα σχέδια τους είναι να μπει σύντομα μια κάθετη κεραία. Τα γραφήματα παράγονται κάθε εβδομάδα και αποθηκεύονται στον διαδικτυακό χώρο του SZ1A [6]. Μάλιστα υπάρχει ένα μεγάλο ιστορικό από προηγούμενες αναφορές, προς επιπλέον αξιολόγηση σε βάθος χρόνου.
Αν κάποιος επιθυμεί να στήσει το δικό του σύστημα, ας αφιερώσει πρώτα λίγο χρόνο στην μελέτη των πρώτων φάσεων εξέλιξης [6] και κατόπιν να έρθει σε επαφή μαζί μου.
Οι ερωτήσεις που απαντούν τα γραφήματα είναι αρκετές. Κάποιες αναφέρθηκαν στις πρώτες παραγράφους του άρθρου και υπήρχαν από την αρχή αυτού του project. Άλλες απαντήσεις δόθηκαν στην πορεία, απλά μελετώντας τα. Όπως ότι το FT8 δεν μπορεί να δώσει ανοίγματα καλύτερα από το CW – παρά μόνο να μετακινήσει κατά λίγο την ώρα που ανοίγει και κλείνει μια μπάντα. Μίλησαν για περάσματα του σήματος που δεν έπρεπε θεωρητικά να υπάρχουν, και ίσως να μην κατάφερνε ένας χειριστής να τα διαπιστώσει από πρώτο χέρι. Συσχέτισαν την ηλιακή δραστηριότητα με την HF διάδοση χρησιμοποιώντας πρακτικούς κανόνες, έδωσαν μια πρώτη εκτίμηση για την εξέλιξη της διάδοσης. Και σίγουρα τα δεδομένα μπορούν να δώσουν ακόμη περισσότερες απαντήσεις!
Υπάρχουν όμως κάποια σημεία στην ανάλυση για τα οποία οφείλει να δοθεί αρκετή προσοχή, προκειμένου τα αποτελέσματα να είναι έγκυρα. Πρώτα από όλα είναι πως ο SKIMMER θα πρέπει να λειτουργεί 24×7 και για τουλάχιστον 15 συνεχόμενες ημέρες. Επίσης έλεγχος της κανονικής λειτουργία του συνόλου Software – Hardware – Antenna για τον SKIMMER πρέπει να γίνεται σε τακτά χρονικά διαστήματα. Ύστερα, όταν τρέχουν διαγωνισμοί – contest το φορτίο στον επεξεργαστή του υπολογιστή που εκτελείται ο SKIMMER μπορεί να είναι και διπλάσιο, από εκείνο μιας κλασικής ημέρας. Φυσικά το hardware του SDR δέκτη θα πρέπει να είναι αξιόπιστο και αντίστοιχο απόδοσης ενός τουλάχιστον μετρίου υπερετερόδυνου πομποδέκτη HF. Η δε κεραία που θα χρησιμοποιηθεί πρέπει να συντονίζει σωστά στις μπάντες που θα γίνει η λήψη, καθώς και να μην είναι κατευθυντική. Όλα τα προηγούμενα πρέπει να ληφθούν υπόψη ώστε τα καταγεγραμμένα spots να δώσουν αξιόπιστα γραφήματα ή απλά απαντήσεις! Σαν τελευταίο, η πιθανότητα καταγραφής ενός λανθασμένου spot είναι πάντοτε υπαρκτή, ακόμη και σε κανονική λειτουργία του συστήματος.
Όλο αυτό το εγχείρημα ήδη έχει προσφέρει χρήσιμα αποτελέσματα, και μπορεί να εξελιχθεί ακόμη περισσότερο. Όπως για την περίπτωση επαλήθευσης της σωστής λειτουργίας HW & SW, όπου η χρήση ενός τοπικού CW beacon με ελάχιστη ισχύ θα εισάγει συγκεκριμένα spots προς αξιολόγηση κατά την ανάλυση. Ή την ενσωμάτωση των ηλιακών SFI – K – A indexes αλλά και Flux – CME event στα γραφήματα. Την χρήση στατιστικών μεθόδων για το γέμισμα κενών σημείων στους πίνακες, όταν για κάποιο λόγο το σύστημα του SKIMMER ήταν εκτός λειτουργίας. Ακόμη και επιπλέον επεξεργασία των δεδομένων με τεχνικές Machine Learning! Και τέλος την υλοποίηση του σε ένα προγραμματιστικό περιβάλλον με περισσότερες δυνατότητες μαθηματικών υπολογισμών όπως το MATLAB, (για παράδειγμα εύρεση σε κάθε γράφημα της κλίσης για την καμπύλη – ευθεία ανά ώρα).
ΠΑΡΑΠΟΜΠΕΣ
- [1] http://www.dxatlas.com/CwSkimmer/
- [2] http://www.reversebeacon.net/
- [3] https://groups.yahoo.com/neo/groups/ViewProp/info?guccounter=1
- [4] http://www.dxatlas.com/
- [5] https://www.physics.princeton.edu/pulsar/k1jt/wsjtx.html
- [6] https://www.qsl.net/sz1a/skimmer/
- [7] https://sv1cdn.weebly.com/skimmeranalysisgr.html
