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在balena上運行OpenWebRX以遠程監控本地無線電頻譜

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資料介紹

描述

在 balena 上運行 OpenWebRX 以遠程監控本地無線電頻譜

將 Raspberry Pi 和便宜的 SDR（軟件定義無線電）加密狗結合起來，創建一個遠程監控設備，您可以將其放置在世界任何地方（通過互聯網訪問），以查看周圍的無線電頻譜并從一些檢測到的信號中流式傳輸音頻。

它托管一個小型 Web 服務器，一個或多個用戶可以瀏覽該服務器以查看包含接收到的廣播的實時顯示的可定制頁面。

內容

SDR 的一些背景
入門
配置
這個怎么運作
下一步

SDR 的一些背景

什么是特別提款權？

SDR 涉及消除傳統無線電使用的大部分硬件和電路，并在軟件中實現它。作為一個過度簡化的例子，我們知道 AM/FM 收音機、WiFi 接入點、Z-Wave 網關和警察掃描儀都是各種類型的收音機，但它們通常使用非常不同的硬件構建。但是，如果您可以在一個設備中實現所有這些（以及更多），只使用它們共有的少量硬件，即調諧器，會怎么樣？SDR 設備和計算機允許這種情況發生并提供近乎通用的無線電系統。

RTL-SDR 發現

雖然 SDR 的概念已經存在了幾十年，但直到最近 10 年左右，價格和性能的提升才讓愛好者和實驗者能夠接受它。就在那時，人們發現基于 Realtek RTL2832U 芯片的 25 美元 USB 電視調諧器很容易被逆向工程用作廉價的軟件定義無線電。

從那時起，這些 U 盤就被用于許多業余愛好者和專業項目中，這些項目以前太復雜而無法使用傳統的無線電硬件來實現。僅舉幾個例子，包括使用 ADS-B 跟蹤飛機、嗅探汽車鑰匙扣和解碼氣象衛星圖像。

輸入 OpenWebRX

當 SDR 變得觸手可及時，一些偉大的開源項目被引入以利用該技術。其中之一是András Retzler的 OpenWebRX。它是一個遠程頻譜監控解決方案，最初是為業余無線電社區設計的，但它也是將 RTL-SDR 與 Raspberry Pi 和 balena 結合使用的一個很好的入門項目。它使用“瀑布顯示”來顯示隨時間推移在整個頻率范圍內接收到的信號。

我們將使用 balena 來增強 OpenWebRX 的一些功能。首先，我們將利用 balena 公共 URL 功能為遠程訪問您的設備將托管的本地 OpenWebRX 網頁提供一個簡單、安全的路徑。這使您不必處理路由器轉發、動態 DNS 或安全證書。這也意味著您可以將您的 Pi 重新定位到任何可以訪問互聯網的地方，并且可以通過相同的 URL 訪問它。

使用 balena 的應用程序下載功能，我們可以創建無頭安裝，如果需要，可以在這些設備上輕松復制。最后，我們將使用設備配置功能，以便使用 balenaCloud 儀表板輕松更改 OpenWebRX 環境變量。

入門

您將需要以下硬件：

Raspberry Pi，最好是 3B+ 或 4，但不能低于 Raspberry Pi 2。
16GB microSD 卡或更大（我們建議使用 SanDisk Extreme Pro 以獲得最佳效果）
基于 RTL-SDR 的 USB 加密狗。使用RTL-SDR.COM V3獲得了良好的結果，但任何基于該芯片的加密狗都可以。它們的價格從 15 美元到 30 美元不等（請注意非常便宜的加密狗可能性能不佳！）
適合在您要使用 SDR 加密狗的適當連接器監控的頻率范圍內拾取信號的天線。（上面鏈接的一些加密狗套件包括一個可以合理覆蓋許多頻率的天線。）

我們已經建立了一個GitHub 存儲庫，它將下載并安裝 OpenWebRX 及其依賴項，因此唯一的要求是： * 一個刷寫 SD 卡的工具，例如balenaEtcher * 一個免費的balenaCloud帳戶 *從 GitHub克隆或下載該項目

配置

首先讓我們設置 Raspberry Pi。將 SDR USB 加密狗插入 Pi 上的任一 USB 端口，然后連接天線。

現在是時候使用 balenaCloud 安裝軟件了。基本步驟如下，但如果您需要更詳細的說明，可以使用我們的入門教程。如果您正在使用這些文檔，而不是使用說明來推送“FirstApp”示例，請按照下面的示例進一步下載和推送sdr-spectrum-monitor項目。

登錄到您的balenaCloud 帳戶并從儀表板創建一個新的應用程序。
添加設備并從儀表板下載 balenaOS 磁盤映像。如果您愿意，您可以在此時輸入您的 WiFi 詳細信息，以便您的設備在啟動后可以連接到互聯網。
用 balenaOS 鏡像刷寫你的 SD 卡（我們推薦使用 balenaEtcher ），將它插入你的 Raspberry Pi 并啟動它。大約一分鐘后，它應該連接到互聯網并顯示在您的 balenaCloud 儀表板上。

一旦設備連接并顯示在儀表板上，您就可以部署項目代碼。

將項目下載或克隆到本地計算機
使用 balenaCLI 將應用程序推送到您的設備

如果一切順利，您很快就會看到 balena 獨角獸，您剛剛推送的代碼將自動分發到您應用程序中的設備。

要在您的本地網絡上訪問您的頻譜監視器，請輸入 IP 地址（在您的設備儀表板上找到），然后輸入:8073（默認端口號）。例如，在上面的示例中，您將瀏覽http://192.168.1.147:8073以訪問您的監視器。如果一切運行正常，您應該會看到瀑布顯示和播放按鈕。單擊播放按鈕開始監控以 144.25 MHz 為中心的默認頻譜。（您可以使用 balenaCloud 儀表板中的環境變量更改端口和中心頻率，如下所述。）

瀑布顯示以突出??顯示的顏色顯示任何檢測到的信號。單擊信號以收聽音頻（如果可用）。您可能需要嘗試使用顯示屏右下角的按鈕切換解調類型（例如 AM、FM 等），以聽到正確的音頻。

請記住，許多信號僅僅是數據傳輸，當表示為音頻時聽起來會亂碼。如果您只是想查看正在使用的頻率以及它們的波形是什么樣子，單獨的瀑布顯示就非常有用。有關使用 OpenWebRX 的更多詳細信息，請參閱其項目頁面或本文檔。

如果你想從網絡外部訪問你的頻譜監視器，你需要將端口更改為 80 并啟用 balenaCloud 中的公共 URL 功能。在儀表板中選擇您的設備，然后單擊左側的“D(x) 設備變量”按鈕，然后單擊頂部附近的“+ 添加變量”按鈕。在“添加變量”彈出窗口中，為“名稱”輸入ORX_WEB_PORT，然后為“值”輸入數字端口值，然后單擊“添加”以保存新設置。應用程序將重新啟動，然后新端口將處于活動狀態。通過單擊開關啟用“公共設備 URL”功能后，將出現一個帶箭頭的鏈接，打開一個新的瀏覽器選項卡。這是任何人都可以用來訪問您的顯示器的 URL！（只與您允許訪問您的顯示器的人共享）。

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RTL-SDR 的帶寬為 2.4 MHz，這是您一次可以查看的最大頻譜量。您可以設置一個“中心頻率”，它將是顯示屏的中點，兩側都可以看到 1.2 MHz 的頻譜。要更改中心頻率，請添加或修改以ORX_CENTER_FREQHz 為單位的不包含逗號或小數的數值命名的設備變量。例如，如果您想要一個中心頻率，121.45 MHz您可以輸入121450000該值。

以下是您可以在此項目上設置的更多設備變量：

ORX_SAMP_RATE - sampling rate (default is 2400000 which is the max for the RTL-SDR)
ORX_MAX_CLIENTS - Maximum number of clients that can connect at once (default is 20)
ORX_NAME - Name to display on your spectrum page
ORX_LOCATION - Location to display on your spectrum page

請注意，無論何時您添加或更改環境變量，它都會重新啟動應用程序并斷開當前頁面上的所有用戶。如果您正在尋找可以聽的東西，請嘗試在網絡上搜索“位置掃描儀頻率”（將“位置”替換為設備的物理位置）。由于該軟件不解調“寬帶 FM”，您將無法流式傳輸/收聽廣播頻段 FM 廣播（盡管您可以查看它們的波形）。

然而，使用合適的天線，您應該能夠接收短波、業余無線電、公共服務、飛機無線電通信等等。注意：根據您所在的位置，收聽某些無線電信號可能不合法。您有責任在收聽之前進行檢查。

這個怎么運作

該項目使用 RTL-SDR 庫從 SDR 加密狗讀取原始數據。作者用 Python (openwebrx.py) 編寫了一個 Web 服務器，在解調來自 SDR 的原始數據后，使用 websockets 將音頻和瀑布數據發送到客戶端。客戶端使用 Javascript 實現所有交互功能。本文檔提供了更多詳細信息。

我們這個項目的版本使用 Dockerfile 構建運行 OpenWebRX 所需的環境，然后從 GitHub 下載項目并將其安裝在容器中，然后在 balenaOS 上運行。