Amici, vi inoltro questo messaggio che ho appena inviato sulla mailing
list degli astrofili, i quali vogliono allestire una stazione
permanente per il meteor scattering e mi hanno chiesto di effettuare
alcuni test, cosa che ho fatto oggi. Questo messaggio ne è il report.
Saluti.
---------- Forwarded message ----------
From: "Gino Di Ruberto [GMAIL]" <
gino.di...@gmail.com>
Date: Tue, 8 Oct 2013 23:34:59 +0200
Subject: [Sezione Radioastronomia] Report 8 ottobre 2013: radio
osservazione Draconidi + test consumo memoria
To: AstroUANlink <
AstroU...@yahoogroups.com>
Buona sera, amici, ecco il report della radio osservazione e dei test di oggi.
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Indice:
Parte A: Informazioni generali
1. Il doppio scopo di questa sessione osservativa
2. Lo sciame meteorico delle Draconidi
3. Ricordiamo ancora una volta come funziona la radio osservazione
degli sciami meteorici
Parte B: Report radioosservazione delle Draconidi
4. Ping ricevuti
5. Altre considerazioni
Parte C: Esito dei test sulla quantità di memoria occupata dalle
lunghe registrazioni
6. Quantità di memoria occupata dai diversi metodi di registrazione
7. Valutazione della convenienza dei singoli metodi
8. Considerazioni sul modo di ridurre la quantità di memoria con la Funcube
9. Un ultimo problema da risolvere
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Parte A. Informazioni generali
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1. Il doppio scopo di questa sessione osservativa
Cari amici, con la radio osservazione di oggi, ci siamo prefissi due scopi:
a) Effettuare un'osservazione radio dello sciame meteorico delle
Draconidi nel momento del picco della sua attività
b) Effettuare dei test per valutare quanta memoria viene occupata da
una lunga registrazione, utilizzando diversi metodi. Il motivo di
questi test è che, come molti di voi sanno, l'UAN è in procinto di
installare una stazione permanente per il meteor scattering.
Precedenti fugaci prove hanno evidenziato che, se non si prendono
dovuti accorgimenti, la registrazione anche solo di pochi minuti di
uno spettrogramma comporta un notevole consumo di memoria. Se vorremo
utilizzare pienamente la stazione permanente, conservando le
registrazioni effettuate per più giorni, dovremo imparare ad
utilizzare quantità ragionevoli di memoria, oltre a procurarci dei
supporti capienti. Ho già segnalatao che in rete si possono trovare
hard disk da 2 TB a prezzi non troppo elevati, esempio
http://www.amazon.it/gp/product/B0031SZRZG/ref=s9_hps_bw_ir01?pf_rd_m=A11IL2PNWYJU7H&pf_rd_s=center-6&pf_rd_r=1PX8T3FNRB1P8W1DRYT2&pf_rd_t=101&pf_rd_p=242510307&pf_rd_i=425916031
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2. Lo sciame meteorico delle Draconidi
Per le informazioni sullo sciame meteorico delle Draconidi,
copio-incollo quanto scritto da Edgardo nelle AstroUANews:
"
Martedi (oggi 8 ottobre) alle 12 è previsto il massimo di attività dello
sciame meteorico delle Draconidi, note anche come
Giacobinidi, il cui periodo di visibilità è tra il 6 ed il 16
ottobre. Questo sciame è generato dalla cometa perio-
dica Giacobini-Zinner ed il radiante, cioè il punto dal
quale sembrano provenire tutte le meteore, si trova
nella testa della costellazione del Drago. La velocità di
ingresso delle meteore nell'atmosfera è tra le più basse
conosciute. Nel 1933 e nel 1946 sono state osservate
piogge di migliaia di meteore l'ora; inoltre, una note-
vole intensità è stata rilevata negli anni 1985 e 1998.
Quest'anno il massimo è previsto alle ore 12 O.E. e la
notte tra il 7 e l'8 ottobre sarà favorevole all'osserva-
zione, data la completa assenza del disturbo lunare.
Sarebbe però interessante stimare l'attività al massimo,
ma l'osservazione diurna non è possibile, a meno che
non si esegua un'osservazione radio. Ci viene in aiuto il
fatto che essendo la costellazione del Drago circumpo-
lare per le nostre latitudini, essa non tramonta mai e,
quindi, è sopra l'orizzonte anche di giorno: al momento
del massimo delle Draconidi, il radiante sarà a circa 40°
sull'orizzonte per un osservatore alla nostra latitudine.
[.....]"
Quanto scritto da Edgardo è più che sufficiente. Solo per comodità, vi
ricordo che delle pagine su cui si trovano informazioni sugli sciami
meteorici sono queste:
http://www.wikideep.it/sciame-meteorico/
http://meteore.uai.it
in particolare per il mese di ottobre
http://meteore.uai.it/ott2013.htm
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3. Ricordiamo ancora una volta come funziona la radio osservazione
degli sciami meteorici
Abbiamo già visto più volte come funziona questo tipo di osservazioni.
Per comodità, facciamo un copia-incolla dal vecchio messaggio
http://it.groups.yahoo.com/group/AstroUANlink/message/12198
ma con delle piccole aggiunte:
Come sapete, [....], a
Digione, in Francia, è stato allestito un potente radar, chiamato
GRAVES
http://en.wikipedia.org/wiki/Graves_(system)
, che "illumina" il cielo con un potente segnale sulla frequenza di 143,050 MHz.
Ecco in che modo "illumina" il cielo:
http://www.imtn.it/meteor_scattering.htm
figura 4
oppure
http://www.itr-datanet.com/~pe1itr/graves/
Quando una meteora attraversa la parte di cielo "illuminata" dal
radar, il segnale viene riflesso dalla scia di plasma (gas fortemente
ionizzato) prodotta dalla meteora stessa. Con un'antenna adatta alla
ricezione di tale frequenza, preferibilmente un'antenna direttiva
puntata verso la direzione da cui proviene il segnale, anche da Napoli
è possibile ricevere questo segnale riflesso, o come si usa dire, è
possibile ricevere un "ping" e dunque è possibile rilevare i vari
impatti meteorici con l'atmosfera, anche tanti che otticamente non
vediamo.
[.....]
Ricordo a tutti che la ricezione del segnale può essere evidenziata in due modi:
- o osservando uno spettrogramma, cioè tenendo d'occhio su un monitor
come varia nel tempo lo spettro corrispondente un intervallo di
frequenze intorno a 143,050 MHz; ad ogni ping si osserverà un aumento
di intensità per una certa frequenza corrispondente al segnale
ricevuto; per farlo si deve usare un computer con una particolare
chiavetta collegata all'antenna e con un software per l'SDR
http://it.wikipedia.org/wiki/Software_defined_radio
, cioè un software che faccia in modo che il computer diventi esso
stesso una radio
- oppure con un ricevitore convenzionale sintonizzato ad una frequenza
vicinissima a 143,050 MHz, impiegando una particolare modalità di
ricezione (demodulazione) chiamata SSB - Single Side Band; in tal
modo, ad ogni segnale ricevuto si ascolterà un sibilo. Per esempio, ci
si può sintonizzare a 143,050.5 in LSB - Lower Side Band o a 149.049.5
in USB - Upper Side Band.
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Parte B: Report radioosservazione delle Draconidi
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4. Ping ricevuti
L'ascolto delle Draconidi ha avuto luogo dalle 10:28 O.E. (ora estiva
italiana) alle 13:08, anche se le registrazioni software sono durate
di meno affinchè si potesse determinare l'esatta quantità di memoria
occupata da 2 ore precise di registrazione, vedi sotto, paragrafo 6.
Si è notata subito una frequenza di 1-2 ping al minuto abbastanza
costante nel tempo, eccetto delle improvvise diminuzioni di attività
che consistevano in pause di qualche minuto, dopo di che l'attività
tornava come prima. Complessivamente, però, si è notata una
ddiminuzione di frequenza con il passare del tempo, in particolare
dopo le ore 12.
Ecco l'elenco di tutti i ping ricevuti:
10:28, 2 ping deboli
10:29, 1 ping debole
10:36, 1 ping debole
10:37, 3 ping deboli
10:40, 1 ping debole
10:41, 1 ping debole
10:42, 2 ping deboli
10:45, 1 ping debole
10:46, 1 ping forte e lungo
10:48, 2 ping deboli
10:50, 1 ping debole
10:51, 2 ping deboli
10:52, 1 ping debole
10:53, 1 ping debole
10:58, 1 ping debole
10:59, 1 ping debole + 1 ping forte e lungo
11:02, 1 ping debole + 2 ping di media intensità + 1 ping forte e lungo
11:05, 1 ping forte
11:07, 1 ping debole
11:09, 1 ping debole
11:12, 2 ping deboli
11:13, 1 ping debole
11:15, 2 ping deboli
11:16, 2 ping deboli ma mediamente lunghi
11:18, 3 ping deboli
11:22, 3 ping deboli + 1 ping molto forte
11:24, 1 ping debole
11:25, 1 ping debole
11:26, 1 ping debole
11:29, 1 ping debole + 1 ping forte e lungo
11:32, 1 ping debole
11:33, 2 ping deboli
11:35, 2 ping deboli
11:36, 1 ping debole + 1 ping forte
11:41, 1 ping debole
11:42, 1 ping debole
11:44, 1 ping debole + 1 ping forte e lungo
11:46, 1 ping debole
11:48, 2 ping deboli
11:51, 1 ping debole
11:53, 2 ping deboli
11:59, 2 ping deboli
12:00, 1 ping debole
12:01, 2 ping deboli
12:03, 4 ping deboli
12:06, 2 ping deboli
12:08, 2 ping deboli
12:09, 1 ping debole
12:11, 2 ping deboli
12:16, 1 ping debole
12:20, 1 ping debole
12:21, 1 ping debole
12:28, 2 ping deboli + 1 ping forte e lungo
12:35, 3 ping deboli + 1 ping molto forte
12:36, 1 ping debole
12:37, 2 ping deboli
12:40, 2 ping deboli
12:41, 3 ping deboli + 1 ping forte
12:43, 2 ping deboli
12:44, 1 ping debole
12:47, 1 ping deboli
12:50, 1 ping di media intensità + 1 pign forte e lungo
12:52, 1 ping debole
12:53, 1 ping debole ma lungo
12:54, 1 ping debole + 1 ping di media intensità
12:55, 2 ping deboli + 1 ping di media intensità
12:56, 1 ping di media intensità
13:01, 2 ping deboli
13:03, 1 ping debole + 1 ping forte e lungo
13:05, 1 ping forte e lungo
13:08, 1 ping debole + 1 ping debole ma lungo
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5. Altre considerazioni
In primo luogo, osserviamo che quando è iniziata la registrazione (ore
10:28) le condizioni meteo erano cattive. Tuttavia, ciò non ha avuto
alcuna conseguenza sulla ricezione dei ping, ascoltati e registrati
con il ricevitore convenzionale. Dunque sappiamo che le condizioni
meteo sono ininfluenti sulla ricezione del segnale. Tuttavia, c'è da
non trascurare un aspetto importante legato al meteo: abbiamo già
affrontato con qualcuno di voi per e-mail il discorso delle tensioni
che possono essere indotte ai capi di un'antenna in caso di attività
elettrica nell'atmosfera. Bene, poichè il chip sintonizzatore della
Funcube e di tutte queste chiavette in generale è molto delicato e si
può facilmente desensibilizzare, dunque danneggiare, ho preferito non
rischiare, effettuaando le prove di registrazione con la Funcube in
orari diversi.
Volevo inoltre aggiungere che, avendo collegato il ricevitore
convenzionale all'antenna sul terrazzo, nonostante l'estrema vicinanza
del mio computer portatile, non si è verificata nessuna interferenza
simile a quelle verificatesi durante la radio osservazione delle Gamma
Aquaridi, vedere il messaggio
http://it.groups.yahoo.com/group/AstroUANlink/message/12663
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Parte C: Esito dei test sulla quantità di memoria occupata dalle
lunghe registrazioni
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6. Quantità di memoria occupata dai diversi metodi di registrazione
Sono state effettuate delle prove di registrazione delle durata di due
ore esatte, per determinare la quantità di memoria occupata dal file
ottenuto con le diverse modalità.
Non tutte le prove sono state eseguite contemporaneamente.
Diciamo subito che il metodo che occupa meno memoria è la
registrazione del livello di rumore dall'uscita audio di un ricevitore
convenzionale mediante il software Radio Sky Pipe (perchè mai usarlo
solo per il progetto Radio Jove?), ma questo metodo presenta uno
svantaggio, vedi dopo, paragrafo 7. Il motivo di questa poca memoria
occupata è che questo programma non fa altro che registrare il grafico
di una funzione (il livello di rumore) al passare del tempo, mentre
per esempio un file dati ottenuto con una chiavetta Funcube occupa
molta più memoria poichè contiene uno spettrogramma vero e proprio, il
quale non è altro che il grafico di una funzione di più variabili.
Inoltre questi test hanno evidenziato che esiste un limite massimo
alla dimensione del file dati che si può registrare con la Funcube
(almeno ciò è vero se si usa il software SDRSharp) pari a 2 GB (2048
MB) e questo limita la durata massima di una registrazione se non si
adottano accorgimenti atti a ridurre il consumo di memoria. Per meglio
comprendere come è possibile ridurre la quantità di memoria utilizzata
quando si registra con la Funcube ed il significato dei parametri su
cui si deve agire, vedi dopo, paragrafo 8.
Comunque, ecco i dettagli:
Le prove sono state le seguenti.
a-
Registrazione di uno spettrogramma con chiavetta Funcube collegata
all'antenna esterna e software SDRSharp,
utilizzando le impostazioni predefinite,
ossia con i seguenti parametri:
frequenza di campionamento 192000 Hz
formato di campionamento 16 bit PCM
Risultato:
non è stato possibile completare le due ore di registrazione, il
limite massimo di 2 GB del file è stato raggiunto dopo 46 minuti e 40
secondi, dopo di che la registrazione si è interrotta da sola.
Per estrapolazione, possiamo dedurre che, se fosse stato possibile
completare le due ore precise, la quantità di memoria occupata sarebbe
stata pari a poco più di 5 GB (precisamente 5266 MB).
b-
Registrazione di uno spettrogramma con chiavetta Funcube collegata
all'antenna esterna e software SDRSharp,
utilizzando le impostazioni minime possibili,
ossia con i seguenti parametri:
frequenza di campionamento 8000 Hz
formato di campionamento 8 bit PCM
Risultato:
la quantità di memoria occupata da due ore precise di registrazione è
stata pari a 109,9 MB.
(E' da notare che, rispetto alle impostazioni predefinite, la quantità
di memoria si è ridotta di circa 48 volte, nel paragrafo 8 valuteremo
se sono state perse informazioni utili o meno)
c-
Registrazione di uno spettrogramma con chiavetta Funcube collegata
all'antenna esterna e software SDRSharp,
utilizzando le impostazioni minime possibili ma lievemente migliorate,
ossia con i seguenti parametri:
frequenza di campionamento 8000 Hz
formato di campionamento 16 bit PCM
Risultato:
la quantità di memoria occupata da due ore precise di registrazione è
stata pari a 219,5 MB, praticamente il doppio rispeto al caso
precedente.
d-
Registazione del livello di rumore dall'uscita audio di un ricevitore
convenzionale con sofware Radio Sky Pipe
Risultato:
la quantità di memoria occupata da due ore precise di registrazione è
stata pari a poco più di 1 MB (1030 kB)
e-
Registrazione del suono dall'uscita audio di un ricevitore
convenzionale con sofware Cool Edit 2000,
utilizzando le impostazioni predefinite,
ossia con i seguenti parametri:
frequenza di campionamento: 441000 Hz
formato di campionamento: 16 bit
tipo di file: MP3 stereo
Risultato:
la quantità di memoria occupata da due ore precise di registrazione è
stata pari a 109,8 MB,
valore molto vicino al caso 2 anche se i parametri e la procedura sono
completamente diversi, dovrebbe essere un puro caso
f-
Registrazione del suono dall'uscita audio di un ricevitore
convenzionale con sofware Cool Edit 2000,
con i seguenti parametri:
frequenza di campionamento: 11025 Hz
formato di campionamento: 8 bit
tipo di file: AU mono
Risultato:
la quantità di memoria occupata da due ore precise di registrazione è
stata pari a 37,9 MB
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7. Valutazione della convenienza dei singoli metodi
Sicuramente, dal punto di vista della memoria converrebbe usare Radio
Sky Pipe. Tuttavia, come accennavo al paragrafo 6, la prova ha
evidenziato uno svantaggio: le oscillazioni del tracciato dovute ai
ping, nella maggior parte dei casi (ping deboli) non sono
distinguibili rispetto alle oscillazioni dovute alle normali
fluttuazioni del rumore e alle oscillazioni prodotte dai disturbi
elettrici dovuti a sorgenti vicine. Dunque, di fatto, il tracciato
ottenuto non è utilizzabile allo scopo, o meglio, è utilizzabile solo
per l'osservazione dei ping molto forti.
Per esempio, in questa figura potete osservare il picco corrispondente
al forte ping delle 11:22, che in figura sono indicate con l'orario
UTC cioè le 9:22
https://www.dropbox.com/s/cp2ntn4u2hkdb5h/Ping%2011.22%20SkyPipe.jpg
(guardate la linea rossa verticale parallela e vicina all'asse che
indica le 9:22 UTC)
ed ecco il corrispondente suono ascoltato con il ricevitore:
https://www.dropbox.com/s/y6vu3q4kp1397x8/ping%2011.22.mp3
La registrazione del suono con il software Cool Edit o simili, pure ha
una certa importanza, perchè può essere utilizzata per far risentire i
sibili in un secondo momento e per valutare l'intensità dei segnali in
base all'intensità dei sibili. In realtà, però, Il migliore strumento
per lo studio del segnale radio ricevuto è sicuramente l'analisi degli
spettrogrammi. Sapendo come funziona la demodulazione in SSB, dallo
spettro del segnale audio registrato si può ricavare anche lo spettro
del segnale radio ricevuto, dunque a questo scopo, con i dovuti
accorgimenti, anche una registrazione audio con software come Cool
Edit potrebbe andare bene. Tuttavia è molto più immediato ricavare lo
spettrogramma del segnale radio se si utilizzano i software per SDR e
le corrispondenti chiavette, come la Funcube o altre. Lo spettrogramma
del segnale radio appare sullo schermo già in fase di registrazione e
ciò rende l'uso dei software per SDR e delle chiavette estremamente
vantaggioso. Si pone solo il problema della notevole quantità di
memoria occupata dalla registrazione di uno spettrogramma. Nel
prossimo paragrafo vedremo come si può contenere questo aspetto,
valutando se il "prezzo pagato" per farlo è troppo alto oppure se,
tutto sommato, non si perdono informazioni importanti.
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8. Considerazioni sul modo di ridurre la quantità di memoria con la Funcube
Amici, prima di tutto, ecco un breve tutorial su come è nata e su come
fare funzionare una chiavetta Funcube
https://groups.google.com/forum/?hl=it#!topic/ari-napoli/maDMsae2FjM
Aggiungiamo alcune informazioni, per capire su quali parametri
possiamo intervenire.
Preciso che non sono esperto di SDR quindi darò una spiegazione molto
"alla buona" e tutt'altro che completa.
Le chiavette come la Funcube funzionano "campionando" il segnale radio
ricevuto, cioè trasformando il segnale in una sequenza di numeri. Per
prima cosa, nella Funcube si trova il chip sintonizzatore il quale
trasforma il segnale radio di partenza in un segnale digitale
(sequenza di numeri) di frequenza più bassa (dai MHz scendiamo ai kHz)
in modo che possa essere analizzato da un chip successivo, un po' come
la scheda audio analizza i segnali provenienti dall'ingresso
microfonico (che hanno frequenze di qualche kHz). (Infatti, andando
con Windows in "Gestione periferiche", la Funcube appare tra i
dispositivi audio.)
Ci sono due parametri fondamentali su cui possiamo intervenire:
- la frequenza di lavoro del chip sintonizzatore, la quale è correlata
alla frequenza che noi immettiamo nel campo "Center" della finestra di
SDRSharp
- la frequenza di campionamento (cioè, detto in modo molto impreciso,
"quanti numeri al secondo si prende") del secondo chip, la quale è
controllata dal valore che immettiamo nel campo "Samplerate" della
finestra di SDRSharp
Il primo parametro decide il centro dell'intervallo di frequenze che
vogliamo esaminare, il secondo parametro decide l'ampiezza di questo
intervallo. Per esempio, se nel campo "Center" immettiamo
"143.049.000" e nel campo "Samplerate" immettiamo 8000, andiamo ad
esaminare l'intervallo di frequenze centrato su 143,049 MHz e ampio 8
kHz, dunque l'intervallo che va da 143,045 MHz a 143,053 MHz.
Come impostazione predefinita di SDRSharp c'è, per "Samplerate", il
valore 192000. Ma è davvero utile andare ad analizzare un intervallo
di frequenze così ampio, cioè ampio 192 kHz? La risposta è "no".
Tenere sotto controllo un intervallo così ampio comporta solo un
inutile spreco di memoria. Tenete presente che il filtro che usano i
ricevitori convenzionali in SSB, di solito, ha una larghezza di soli
2,4 kHz. Ne segue che 8 kHz, corrispondeni al valore minimo di 8000
che possiamo impostaree per il campo "Samplerate", sono più che
sufficienti ai nostri scopi. In questo modo, risparmiamo una quantità
enorme di memoria.
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9. Un ultimo problema da risolvere
L'ultimo problema da risolvere è questo. Immaginiamo di dovere
effettuare, con la stazione che stiamo per allestire, registrazioni
molto lunghe, anche di un giorno o due. Evidentemente, in certi orari
ci sarà una maggiore attività dello sciame meteorico in esame, mentre
in altri ci sarà un'attività molto ridotta o assente. Come facciamo a
trovare automaticamente i momenti di maggiore interesse della
registrazione, senza dovere riguardare tutto lo spettrogramma o dovere
riascoltare tutto il file audio? Occorre qualche software che faccia
questo lavoro in automatico. Stiamo cercando una soluzione, tutti i
suggerimenti sono ben accetti.
Saluti a tutti e grazie per l'attenzione.
--
Gino, IK8QQM - K8QQM