Monitoraggio di volo utilizzando un Raspberry PI e una chiavetta DVB: 3 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Se sei un frequent flyer o semplicemente un appassionato di aerei, allora Flightradar o Flightaware sono 2 siti web (o app, poiché esistono anche app mobili) che utilizzerai quotidianamente.

Entrambi ti consentono di tracciare gli aerei in tempo reale, vedere gli orari dei voli, i ritardi, ecc.

I siti web utilizzano sistemi combinati per ottenere dati dagli aerei, ma al giorno d'oggi il protocollo ADB-S diventa sempre più popolare e ampiamente diffuso.

Passaggio 1: il protocollo ADS-B

La sorveglianza dipendente automatica, o in breve ADS-B è, come affermato da wikipedia:

"Automatic Dependent Surveillance – Broadcast (ADS–B) è una tecnologia di sorveglianza in cui un aeromobile determina la sua posizione tramite navigazione satellitare e la trasmette periodicamente, consentendone il tracciamento. Le informazioni possono essere ricevute dalle stazioni di terra del controllo del traffico aereo in sostituzione per radar secondario. Può anche essere ricevuto da altri velivoli per fornire consapevolezza della situazione e consentire l'auto-separazione. ADS-B è "automatico" in quanto non richiede pilota o input esterno. È "dipendente" in quanto dipende dai dati provenienti da il sistema di navigazione dell'aereo.[1]"

Puoi leggere di più a riguardo qui:

en.wikipedia.org/wiki/Automatic_dependent_…

Il sistema è complesso, per chi è interessato ai dettagli, Wikipedia è un buon punto di partenza.

In poche parole, gli aerei trasmettono sulla frequenza 1090Mhz diversi dati di volo, che contengono informazioni come velocità, altitudine, prua, squawk, coordinate che possono essere utilizzate dal controllo a terra o da altri velivoli per identificare l'aereo e la sua posizione esatta.

Questo è un sistema secondario al radar comune, ma verrà introdotto come obbligatorio su sempre più velivoli.

Queste informazioni possono essere memorizzate nella cache tramite ricevitori dedicati e trasmesse a siti Web specializzati che creano un database "live" sull'aeromobile.

Tali siti web sono:

Flightradar

www.flightradar24.com/

Flightware

flightaware.com/

Passaggio 2: alimentazione dei dati con un computer a scheda singola Raspberry PI e una chiavetta USB DVB-T

Questi siti web offrono spesso apparecchiature in grado di ricevere ADB-S che caricheranno i dati nel loro database al fine di migliorare la copertura. Naturalmente, lo forniscono solo nel caso in cui la posizione di installazione aumenti la copertura attualmente esistente.

In cambio, riceverai un account premium illimitato che ti consentirà di avere accesso a molte informazioni aggiuntive oltre agli account gratuiti. Naturalmente, ti libererai anche degli annunci.

Ma non hai bisogno di un recettore ADB-S professionale e costoso. Puoi costruirne uno usando pochi dollari (nel complesso è sotto i 100 $) usando un paio di componenti.

Ci sono buoni tutorial là fuori, per maggiori informazioni puoi consultare le pagine web qui sotto, cercherò solo di fare un riassunto e magari spiegare alcuni dettagli che mancano in quei tutorial:

ferrancasanovas.wordpress.com/2013/09/26/d…

www.jacobtomlinson.co.uk/projects/2015/05/…

forum.flightradar24.com/threads/8591-Raspbe…

Questi collegamenti si concentrano solo sull'installazione del software, ma non sull'installazione hardware o meccanica. Proverò a coprire anche questi.

Quindi l'HW è costituito da un computer a scheda singola Raspberry PI. A meno che tu non viva su Marte, probabilmente ne hai già sentito parlare, è un piccolo computer molto popolare che ha già raggiunto la terza generazione.

L'ultimo modello offre una CPU quad core 1.2Ghz a 64 bit, videocore, LAN, Wifi, Bluetooth, il tutto per un prezzo di vendita di 35$:

www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-…

Certo, nel tuo paese non lo otterrai così a buon mercato, ma è comunque economico rispetto a quello che puoi fare con esso e alla grande comunità che puoi trovare dietro a ciò.

Per il nostro progetto, utilizzare l'ultimo modello è un po' eccessivo, quindi e uno più vecchio, forse un modello B di PI 1 è più che sufficiente (questo è quello che ho usato anche io).

È anche meglio usare il 1° PI, poiché ha un consumo energetico inferiore, quindi anche una minore dissipazione del calore.

Anche se non è necessario per il normale utilizzo, è meglio dotare il Raspberry di un dissipatore di calore (almeno per la CPU), poiché alla fine installerai l'intero setup in una scatola impermeabile e lo monterai sulla parte superiore il tetto, per ottenere una migliore ricezione del segnale (che significa che avrai una migliore copertura) e una buona visuale. È possibile acquistare un kit dissipatore di calore dai rivenditori che vendono anche la scheda stessa.

La ricezione dei dati avverrà con un dongle DVB-T. Poiché non tutti i modelli possono sintonizzarsi sulla frequenza 1090, è meglio utilizzare il chipset già collaudato, RTL2832. È facile trovare questi sintonizzatori su Aliexpress dai nostri amici cinesi per un paio di dollari:

www.aliexpress.com/item/USB2-0-DAB-FM-DVB-T…

Queste unità tendono a consumare molta energia dalla porta USB e si scaldano abbastanza, e nel caso tu abbia un Raspberry Pi modello B (non il 2 e 3) ti piacerà di più avere problemi con l'alimentatore.

Ho modificato il mio (posizionato 2 dissipatori di calore sull'IC del sintonizzatore e sul processore e ho anche prodotto un dissipatore di calore per l'IC di alimentazione che fornisce il segnale da 3,3V.

Inoltre, ho tagliato il PCB per interrompere l'alimentazione dalla porta USB e l'ho fornito direttamente per il convertitore DC-DC (ne parleremo più avanti).

Puoi vedere le modifiche nelle immagini sopra, ma avrai bisogno di alcune abilità per eseguirle. Nel caso in cui non desideri tagliare il PCB, puoi collegare la chiavetta a un hub USB alimentato.

Ma anche in questo caso consiglio vivamente di montare dei dissipatori di calore, altrimenti, a causa della mancanza di ventilazione all'interno dell'involucro, e dell'esposizione al sole diretto, può diventare troppo caldo e bruciarsi.

Per la custodia, ho utilizzato una custodia IP67/68 per garantire che l'acqua non penetri all'interno dell'unità. Ho anche posizionato l'antenna all'interno della scatola, come puoi vedere nella foto sopra.

L'unica cosa da risolvere era inserire l'alimentatore all'interno della custodia e l'ethernet.

Poiché POE (Power over Ethernet) è ben dimostrato, ho usato lo stesso cavo per ottenere entrambi. POE significa che alimenterai il tuo dispositivo tramite lo stesso cavo ethernet che stai utilizzando per la comunicazione.

Il modo più semplice era acquistare una coppia di cavo/connettore che dispone già delle connessioni. Dopodiché, colleghi solo le 2 estremità tramite cavo UTP CAT-5 standard, o meglio, cavo FTP. Quest'ultimo è migliore, poiché ha anche un isolamento esterno.

www.aliexpress.com/item/POE-Adapter-cable-T…

Per garantire che la custodia rimanga impermeabile, avevo bisogno di un connettore ethernet che avesse una buona tenuta

Fortunatamente Adafruit ha qualcosa esattamente per questo scopo:

www.adafruit.com/products/827

Avendo risolto questo problema, tutto ciò che dovevo fare era creare un insieme sulla custodia in cui avrei potuto montare questo connettore.

Il Raspberry PI ha bisogno di un'alimentazione stabile a 5 V, così anche la chiavetta USB. Avendo una certa esperienza con l'elettronica, ho pensato che su un cavo UTP lungo la caduta di tensione sarebbe stata significativa, quindi ho utilizzato un alimentatore da 12v per alimentare il cavo ethernet. Nella custodia, ho usato un convertitore DC-DC da 5 A per ridurre la tensione a 5 V stabili.

Il 12v si è rivelato insufficiente su un cavo di 40m di lunghezza, in quanto la caduta di tensione ad alto consumo (quando lo stick Dvb-t ha iniziato a funzionare) era eccessiva e la DC DC convertita non riusciva a stabilizzare la tensione a 5V. Ho sostituito l'alimentatore da 12V con uno da 19V e questa volta è andato tutto bene.

Il convertitore DC DC 5V che ho usato era questo:

www.aliexpress.com/item/High-Quality-5A-DC-…

Puoi usarne anche altri, ma assicurati che sia un convertitore CC CC in modalità di commutazione e che possa fornire a lungo termine almeno 2,0 Ampere. Non guasta lasciare un po' di riserva, perché in questo caso funzionerà più fresco…

Ora non resta che mettere insieme tutto questo, dal connettore POE, collegare l'uscita 19V al convertitore DC-DC, utilizzare un cacciavite e un voltmetro per impostare la tensione di uscita a 5v, saldare un cavo micro USB all'uscita del convertitore DC-DC e utilizzare un cavo aggiuntivo dal convertitore allo stabilizzatore da 3,3 V dal dongle DVB-T. Non tutte le chiavi hanno lo stesso schema, quindi dovresti cercare questa parte, ma di solito è simile a quella nella foto (che ha i 2 fili collegati, giallo e grigio, 5V, gnd). Una volta individuato l'IC, cerca una scheda tecnica su Internet e troverai il pinout.

Non dimenticare di tagliare il PCB tra i 5V dal connettore USB e l'IC, altrimenti verrà alimentato anche dal PI e questo può avere effetti indesiderati

Alla fine, il mio vecchio papà ha fabbricato un supporto metallico in cui l'armadio poteva essere montato in modo sicuro.

Nella foto sopra potete vedere il tutto montato sul tetto dell'edificio.

Passaggio 3: installazione del software

Nel forum di Flightradar puoi trovare un buon tutorial su come installare l'intero pacchetto SW, tuttavia è leggermente obsoleto, poiché alcune parti non devono essere eseguite ora.

forum.flightradar24.com/threads/8591-Raspbe…

All'inizio, dovrai installare il sistema operativo Raspbian sulle schede SD. (Passo 1)

Successivamente, non è necessario installare il driver RTL, poiché è già incluso nei kernel recenti. Né è necessario installare dump1090 separatamente, viene fornito con l'installazione di fr24feed.

Ma dovrai eseguire il passaggio per inserire nella blacklist il driver dvb-t standard, altrimenti dum1090 non sarà in grado di comunicare con esso.

Fatto ciò, riavviare il PI e installare il programma fr24feed.

Tutto quello che devi fare è aggiornare il repository e aggiungere quello da flightradar e installare l'intero pacchetto, come spiegato qui:

forum.flightradar24.com/threads/8908-New-Fl…

Il pacchetto è composto da dump1090, il SW che comunica con la chiavetta usb e invia i dati all'applicazione fr24feed. Questo caricherà i dati sui server FR24 (o piaware, se li configuri entrambi).

Se hai bisogno di maggiori informazioni e modifiche su dump1090, puoi trovare una buona descrizione qui:

ferrancasanovas.wordpress.com/2013/09/26/d…

Si prega di saltare la parte sull'installazione, poiché è già installata. Accedi al PI tramite ssh e invia un comando ps -aux per vedere se è in esecuzione e con quali parametri.

Se desideri installare piaware insieme a fr24feed, puoi farlo, ma assicurati che solo uno di essi avvii dump1090. Inoltre, assicurati che dump1090 trasmetta i dati grezzi sulla porta 30005, altrimenti piaware non sarà in grado di ricevere dati.

Consulta sempre il registro prodotto da quelle app, in quanto ciò ti aiuterà nel debug nel caso in cui qualcosa non funzioni come previsto.