linux - GNU Radio 和野生动物追踪

Question

我与野生动物 radio 发射器打交道，我想构建一些东西来监听这些信号并跟踪它所听到的内容。该信号是一种音调，正常情况下每分钟传输 60 次，如果运动传感器指示动物已经死亡，则传输 120 次。

我的计划是使用 GNU Radio 来收听并将信号转换为某种类型的矩阵并保存到文件中，然后在第二个程序中进行分析。有没有办法在几兆赫兹内以 500 赫兹的间隔获取信号强度矢量，并将它们放在一起形成一个矩阵？

辅助程序将解释此输出并找到野生动物发射器并记录它们的脉搏率。这个想法是每 10 秒左右从 GNU Radio 获取一个新文件，并在收到第二个程序时处理它。

我一直在尝试使用 GNU Radio 中的文件接收器 block ，并意识到它是二进制的。也不确定它到底包含什么。

任何关于我应该如何做到这一点的建议方法都将不胜感激!

Answer 1

My plan is to use GNU Radio to listen and convert the signal

好吧，您需要硬件才能做到这一点；您想要什么样的 SDR 设备？

在下文中，我假设您确实在使用经典的 SDR 方法来获取可为您提供原始 I 和 Q 样本的设备。

If there were a way to get vectors of signal strength at 500 Hz intervals across a few megahertz, and put them together into a matrix.

放慢矩阵，让我们专注于从等距频率获取能量:

这几乎是一个功率谱密度 (PSD) 估计器。最简单、可能最快和经典的方法就是简单地获取输入信号的 FFT 的幅度平方。

GNU Radio Companion 有 log-power FFT block ，对于输入时间样本流，它会给你 FFT size 向量(显然应该是 =采样率/500 Hz)以 帧速率 速率；例如:

将这些向量保存到一个文件中就足够了，因为:

I have been trying to use the file sink block in GNU, and realized that it is in binary. Also not sure what exactly what it contains.

这是数字，原始的，连续的，就像它们在内存中一样。对此总是有一些误解，所以有一个 FAQ entry就此；引用:

All files are in pure binary format. Just bits. That’s it. A floating point data stream is saved as 32 bits in the file, one after the other. A complex signal has 32 bits for the real part and 32 bits for the imaginary part. Reading back a complex number means reading in 32 bits, saving that to the real part of a complex data structure, and then reading in the next 32 bits as the imaginary part of the data structure. And just keep reading the data.

因此，一种方法是使用 Python/numpy，使用 numpy.fromfile(file, dtype=numpy.float32)，然后是 numpy.reshape((rows,cols)) 将生成的一维 float 组转换为您想要的矩阵形状。

关于您的文件命名愿望:这是一个相当复杂的算法问题(以及为什么我认为这个问题在这里非常切题)。您可能不会绕过自己编写一些代码；这真的不难做到。始终采用 n 向量并将它们写入名称与当前时间匹配的文件的 Python block 将完全适合您的应用程序。

编写 block 是您在 GNU Radio 中可以做的最有趣的事情之一；我认为非常值得将您指向 GNU Radio Guided Tutorials .它们读起来很有趣，您可以在没有硬件的情况下学习示例!建议按顺序进行。

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一些评论:

1. FFT 是一种很好、易于使用、快速、高效的估算器。
   但是，根据您的跟踪器的特性，使用滤波器组在准确性/错误概率方面可能会优于它。一旦您对 GNU Radio 和 DSP 感到满意，就可以看看 GNU Radio 附带的多相滤波器组。它们允许您采用一个“良好”的低通滤波器来选择单个 channel ，并以均匀的间隔复制它们。
2. 我非常习惯不在 GNU Radio 之外进行分析。
   我发现编写另一个 python block 要容易得多，它只需要从估算器中提取的样本(在你的情况下，例如对数幂 FFT)并用它们做有用的事情，并连接它的输出，例如到 Qt GUI 频率接收器，而不是说获取测量样本并将它们插入 Matlab 或 R。
   大多数时候，我生成一个运行我的测量流程图的 Python 文件，它将其结果保存在矢量水槽。从那个 Python 文件，在流程图运行完成后，我立即使用 numpy 进行自己的离线分析。
   具有即时可重复的优势!

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最后的评论:你说你已经有了一个 SDR 设备(一个 RTL 加密狗)。太好了!

将它连接到您的 PC；通过使用 osmocom -s 1e6 -W 使用 librtl/gr-osmosdr 来“显示”1 MHz 的带宽；调谐到发射机的频率并观察频谱。你会学到很多东西!

如果您还没有所有这些软件:只需下载并启动 GNU Radio live SDR environment .即插即用!

在 GNU Radio Companion 中，只需将 UHD: USRP Source 替换为 osmocom 源(可以与 RTL 加密狗通信)。