Add artifact.3/README.md
This commit is contained in:
parent
6f7525847d
commit
a358364fdb
1 changed files with 177 additions and 0 deletions
177
artifact.3/README.md
Normal file
177
artifact.3/README.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,177 @@
|
||||||
|
# Dokumentation des UKW-Spektrum-Scans in urbaner Umgebung (Passau)
|
||||||
|
|
||||||
|
## Purpose
|
||||||
|
|
||||||
|
Erfassung und Charakterisierung von UKW-Signalen im Frequenzbereich 87,5–108 MHz mittels Software Defined Radio (SDR) in urbaner Umgebung.
|
||||||
|
|
||||||
|
**Problemstellung:** In urbanen Räumen überlagern sich viele Reflexions- und Störquellen. Ziel ist die messtechnische Erfassung und Differenzierung von Rausch- und Signalanteilen im UKW-Band.
|
||||||
|
|
||||||
|
**Ziele:**
|
||||||
|
- Ermittlung urbaner Rauschcharakteristik und Signalverteilung im UKW-Band.
|
||||||
|
- Vergleich städtischer und offener Messpunkte zur Identifikation multipler Reflexionsquellen.
|
||||||
|
- Validierung des Geräterausschlags und Noise Floor unter realen Außenbedingungen.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Kontext & Hintergrund
|
||||||
|
|
||||||
|
CSV-Datei mit UKW-Messwerten (Signalstärke, Noise Floor, GPS, Zeit, Temperatur, Luftfeuchte).
|
||||||
|
|
||||||
|
**Gruppierung:**
|
||||||
|
- Standorte (z. B. Medienzentrum, Donauufer)
|
||||||
|
- Frequenzbänder (87,5–108 MHz)
|
||||||
|
|
||||||
|
**Trace-Metadaten / zusätzliche Tags:**
|
||||||
|
- GPS-Koordinaten zur Georeferenzierung
|
||||||
|
- Zeitmarken zur Synchronisierung der Scanzyklen
|
||||||
|
|
||||||
|
**Domänenkontext:**
|
||||||
|
- Urbanes HF-Spektrum
|
||||||
|
- SDR-basierte Frequenzanalyse
|
||||||
|
- Signalreflexion an metallischen und wasserführenden Oberflächen
|
||||||
|
|
||||||
|
**Outlier-Definition:**
|
||||||
|
- Methode: Signalabweichung außerhalb ±5 dB des medianen Noise Floor
|
||||||
|
- Beschreibung: Signale oberhalb der Toleranz gelten als potenzielle HF-Reflexionen oder Senderpeaks.
|
||||||
|
- Metrik: signal_dB
|
||||||
|
|
||||||
|
**Motivation:**
|
||||||
|
- Messung elektromagnetischer Aktivität nächtlicher Stadtumgebung
|
||||||
|
- Beobachtung möglicher Multipath-Effekte
|
||||||
|
- Vergleich von Messergebnissen an unterschiedlichen Standorten
|
||||||
|
|
||||||
|
## Methode / Spezifikation
|
||||||
|
|
||||||
|
**Übersicht:**
|
||||||
|
- SDR-Hardware: RTL-SDR v3, Bias‑T aktiviert.
|
||||||
|
- Antennenkonfiguration: Horizontaler Dipol (1,2 m).
|
||||||
|
- Softwarestack: GQRX zur Empfangssteuerung, Python für logbasierte Spektrumsauswertung.
|
||||||
|
- Messintervall: 87,5–108 MHz in 200 kHz-Schritten.
|
||||||
|
|
||||||
|
**Algorithmen / Verfahren:**
|
||||||
|
- Automatischer Frequenzscan mit Protokollierung jeder Kanalstufe.
|
||||||
|
- Berechnung des Noise Floors und Signaldifferenz.
|
||||||
|
- Plotten gemittelter Signalstärken pro Frequenz (mittels pandas/matplotlib).
|
||||||
|
|
||||||
|
## Input / Output
|
||||||
|
|
||||||
|
### Input-Anforderungen
|
||||||
|
|
||||||
|
**Hardware:**
|
||||||
|
- RTL‑SDR v3 Empfänger
|
||||||
|
- Laptop (Linux/Windows/macOS)
|
||||||
|
- Bias‑T Versorgung
|
||||||
|
- GPS-Modul
|
||||||
|
|
||||||
|
**Software:**
|
||||||
|
- GQRX
|
||||||
|
- Python (pandas, matplotlib)
|
||||||
|
|
||||||
|
**Konfiguration:**
|
||||||
|
- Frequenzbereich: 87,5–108 MHz
|
||||||
|
- Bandbreite pro Scan: 200 kHz
|
||||||
|
- Gain manuell eingestellt (empfohlen: moderate AGC-Abschaltung)
|
||||||
|
|
||||||
|
### Erwartete Rohdaten
|
||||||
|
|
||||||
|
**Felder pro Run:**
|
||||||
|
- timestamp
|
||||||
|
- latitude
|
||||||
|
- longitude
|
||||||
|
- frequency_MHz
|
||||||
|
- signal_dB
|
||||||
|
- noise_dB
|
||||||
|
- temperature_C
|
||||||
|
- humidity_percent
|
||||||
|
|
||||||
|
**Formatbeispiele:**
|
||||||
|
- 2024-03-14T22:59:16Z,48.570,N13.460,87.5,-92,-102,0.9,82
|
||||||
|
|
||||||
|
**Trace-Daten:**
|
||||||
|
- Format: CSV
|
||||||
|
- Hinweis: Daten pro Frequenzschritt mit zugehöriger GPS-Position.
|
||||||
|
|
||||||
|
### Analyse-Ausgaben
|
||||||
|
|
||||||
|
**Pro Gruppe / pro Governor:**
|
||||||
|
- Mittelwert Signal_dB je Frequenz
|
||||||
|
- Standardabweichung des Noise Floors
|
||||||
|
- Signalpeaks oberhalb +10 dB über Grund
|
||||||
|
|
||||||
|
**Vergleichsausgaben:**
|
||||||
|
- Medienzentrum Passau vs Donaubrücke
|
||||||
|
- Δ: ≈ 3–5 dB
|
||||||
|
|
||||||
|
## Workflow / Nutzung
|
||||||
|
|
||||||
|
**Analyse-Workflow:**
|
||||||
|
- Bereitstellen der SDR-Hardware und Antenne.
|
||||||
|
- Durchführen des Scans in 200 kHz-Schritten per Skript.
|
||||||
|
- Loggen der Daten in CSV.
|
||||||
|
- Nachbearbeitung: Plotten und Vergleich der Messpunkte.
|
||||||
|
|
||||||
|
### Trace-Template-Anforderungen
|
||||||
|
|
||||||
|
**Ziel:** Erfassung von Frequenz, Signal, Noise und GPS zur räumlichen Interpretation.
|
||||||
|
|
||||||
|
**Erforderliche Tags & Metadaten:**
|
||||||
|
- timestamp
|
||||||
|
- frequency_MHz
|
||||||
|
- signal_dB
|
||||||
|
- noise_dB
|
||||||
|
- lat
|
||||||
|
- lon
|
||||||
|
|
||||||
|
**trace-cmd-Setup:**
|
||||||
|
- Verwende GQRX-Logfunktion oder Python-Skript mit rtl_power.
|
||||||
|
- Definiere Scanbandbreite und Schrittweite konsistent.
|
||||||
|
- Füge GNSS-Zeitstempel zur Synchronisierung hinzu.
|
||||||
|
|
||||||
|
**Run-Design für Contributors:**
|
||||||
|
- Messungen an verschiedenen urbanen Positionen.
|
||||||
|
- Wiederholungen zur Erfassung tageszeitabhängiger Variationen.
|
||||||
|
- Einhaltung rechtlicher HF-Empfangsbeschränkungen.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Interpretation & erwartete Ergebnisse
|
||||||
|
|
||||||
|
**Kernbefunde:**
|
||||||
|
- Urbaner Noise Floor stabil bei ca. –100 dB ±2 dB.
|
||||||
|
- Dominante Signalpeaks bei 93,2 MHz, 99,4 MHz, 104,8 MHz.
|
||||||
|
- Flächennahe Wasseroberflächen (Donau) erhöhen Signalstärke um 3–5 dB.
|
||||||
|
|
||||||
|
**Implikationen für Experimente:**
|
||||||
|
- Reflexionsumgebungen können als zusätzliche Senderverstärkung wirken.
|
||||||
|
- Vertikale Antennenpolarisation könnte Differenzen reduzieren.
|
||||||
|
|
||||||
|
**Planungsziel:**
|
||||||
|
- Ziel: Verständnis städtischer Signalüberlagerungen.
|
||||||
|
- Vorgehen:
|
||||||
|
- Vergleichende Messung zwischen reflektierenden und offenen Flächen.
|
||||||
|
- Statistische Auswertung der Signal-Stärke-Profile.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Limitationen & Fallstricke
|
||||||
|
|
||||||
|
**Datenbezogene Limitationen:**
|
||||||
|
- Begrenzte Frequenzauflösung durch feste 200 kHz-Schrittweite.
|
||||||
|
- Kein Spektralmittel über längere Integrationszeiten.
|
||||||
|
|
||||||
|
**Kausalität & Generalisierbarkeit:**
|
||||||
|
- Daten gelten nur für getestete Lokalität und Zeitfenster.
|
||||||
|
- Keine kausale Zuordnung zu spezifischen Senderquellen.
|
||||||
|
|
||||||
|
**Praktische Fallstricke:**
|
||||||
|
- Interferenzen durch Metallkonstruktionen (Geländer).
|
||||||
|
- Feuchtigkeitseinwirkung auf Kabel und Antennenkontakte.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Nächste Schritte & Erweiterungen
|
||||||
|
|
||||||
|
**Geplante Experimente:**
|
||||||
|
- Wiederholung bei Morgennebel und DAB-Band III.
|
||||||
|
|
||||||
|
**Analyseziele:**
|
||||||
|
- Vergleich UKW vs. DAB-Spektren für Reflexionsanalyse.
|
||||||
|
|
||||||
|
**Regression & Modellierung:**
|
||||||
|
- Modellierung von Signalabfall und Multipath-Verstärkung über Entfernung.
|
||||||
|
|
||||||
|
**Community-Beiträge:**
|
||||||
|
- Bereitstellung anonymer Frequenz-Spektren zur gemeinsamen Auswertung.
|
||||||
|
- Dokumentierter Aufbau für Replizierbarkeit durch andere SDR-Nutzer.
|
||||||
Loading…
Reference in a new issue