Mise en oeuvre de la station de réception

Introduction

Pour nos besoins de démonstration, nous mettons en œuvre une configuration simple et accessible pour la réception des émissions du simulateur de CubeSat développé par l’AMSAT-NA. Cette station sol est facilement réalisable à partir d’un Raspberry Pi et d’une clé SDR RTL, et permet également de recevoir les signaux de satellites radioamateurs réels.

Le projet CubeSatSim, open source et éducatif, vise à démystifier le fonctionnement des satellites et à initier les utilisateurs à la radio spatiale à moindre coût.

Matériel nécessaire

• Raspberry Pi 3 ou 4 (modèle recommandé pour de meilleures performances)
• Carte micro SD (16 Go minimum, classe 10 recommandée)
• Clé SDR type RTL-SDR (compatible RTL2832U)
• Antenne type fouet (ou mieux, une antenne adaptée à la bande UHF, par exemple une antenne à mètre ruban)
• Écran LCD (HDMI ou GPIO selon le modèle de Raspberry Pi)
• Alimentation stable pour le Raspberry Pi (5V/3A recommandé)
• Souris USB
• Clavier USB

Éléments optionnels :

• Support d’antenne ou trépied pour un meilleur positionnement
• Boîtier de protection pour le Raspberry Pi

Logiciels

Bien qu’il soit possible de partir d’une image Debian de base, il est recommandé d’utiliser une distribution spécialisée intégrant l’ensemble des applications nécessaires à la réception et au décodage des signaux du CubeSatSim.

Distribution recommandée :

Fox-in-a-Box (ARISS Radio Pi) : Cette image préinstallée pour Raspberry Pi inclut tous les outils nécessaires pour la réception, la démodulation et l’affichage des télémesures du CubeSatSim et des satellites radioamateurs (OpenWebRX, rtl_fm, multimon-ng, FoxTelem, etc.).

Elle est disponible à l’adresse suivante :

 https://cubesatsim.org/download/Fox-in-box-v3.iso.gz

Logiciels inclus :

• OpenWebRX : pour l’écoute et la visualisation du spectre en temps réel via interface web
• rtl_fm : pour la réception et la conversion du signal radio
• multimon-ng : pour le décodage automatique de la télémétrie AFSK 1200
• FoxTelem : pour le décodage et l’analyse des trames de télémétrie Fox-1 et CubeSatSim
• Gpredict: pour la prédiction de passage des satellites
• QSSTV : pour le décodage des image SSTV

Mise en œuvre

Préparation du matériel :

• Installer l’image Fox-in-a-Box sur la carte micro SD et insérer celle-ci dans le Raspberry Pi.
• Connecter la clé RTL-SDR sur un port USB du Raspberry Pi.
• Brancher l’antenne sur la clé SDR
• Connecter l’écran, la souris, le clavier et l’alimentation.

Démarrage et configuration :

• Démarrer le Raspberry Pi ; la distribution Fox-in-a-Box lance automatiquement les applications nécessaires.
• Lors du premier lancement, sélectionner le profil « CubeSatSim » dans FoxTelem pour adapter les paramètres de décodage.
• Vérifier la fréquence de réception (généralement en UHF, autour de 435 MHz pour le CubeSatSim).

Réception et décodage des signaux

• Utiliser OpenWebRX pour visualiser le spectre et ajuster la fréquence si besoin.
• Lancer multimon-ng ou FoxTelem pour décoder les trames de télémétrie transmises par le CubeSatSim (AFSK, BPSK, CW, APRS, SSTV selon le mode du simulateur).
• Les données décodées peuvent être affichées sous forme graphique ou exportées pour analyse.

Exploitation et extensions :

• Cette station sol peut également être utilisée pour la réception d’autres satellites radioamateurs, en adaptant la fréquence et les paramètres de décodage.
• Pour des performances accrues, l’utilisation d’une antenne directionnelle et d’un préamplificateur est recommandée, notamment pour la réception de satellites à faible élévation.

Références et ressources complémentaires

• Documentation officielle CubeSatSim : https://github.com/alanbjohnston/CubeSatSim/wiki/Raspberry-Pi-Ground-Station-Setup
• Tutoriel vidéo sur l’utilisation de Fox-in-a-Box : « Using the Fox-in-a-Box as a Ground Station for the CubeSatSim » https://www.youtube.com/watch?v=68ULJdP5OZw