Monitor lotu za pomocą Raspberry PI i DVB Stick: 3 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Jeśli często latasz lub po prostu pasjonujesz się samolotami, to Flightradar lub Flightaware to 2 strony internetowe (lub aplikacje, ponieważ są też aplikacje mobilne), z których będziesz korzystać na co dzień.

Oba umożliwiają śledzenie samolotów w czasie rzeczywistym, sprawdzanie rozkładów lotów, opóźnień itp.

Strony internetowe wykorzystują połączone systemy do pozyskiwania danych z samolotów, ale obecnie protokół ADB-S staje się coraz bardziej popularny i szeroko rozpowszechniony.

Krok 1: Protokół ADS-B

Automatyczny nadzór zależny lub w skrócie ADS-B to, jak podaje wikipedia:

„Automatic Dependent Surveillance – Broadcast (ADS-B) to technologia nadzoru, w której samolot określa swoją pozycję za pomocą nawigacji satelitarnej i okresowo ją nadaje, umożliwiając śledzenie. Informacje mogą być odbierane przez naziemne stacje kontroli ruchu lotniczego jako zamiennik dla radaru wtórnego. Może być również odbierany przez inne statki powietrzne, aby zapewnić świadomość sytuacyjną i umożliwić samodzielną separację. ADS-B jest „automatyczny”, ponieważ nie wymaga pilota ani wejścia zewnętrznego. Jest „zależny”, ponieważ zależy od danych z system nawigacji samolotu.[1]”

Więcej na ten temat przeczytasz tutaj:

en.wikipedia.org/wiki/Automatyczne_zależne_…

System jest złożony, dla zainteresowanych szczegółami dobrym punktem wyjścia jest Wikipedia.

Krótko mówiąc, samoloty przesyłają na częstotliwości 1090 MHz kilka danych o locie, które zawierają informacje takie jak prędkość, wysokość, kurs, pisk, współrzędne, które mogą być wykorzystane przez kontrolę naziemną lub inny samolot do identyfikacji samolotu i jego dokładnej pozycji.

Jest to system drugorzędny w stosunku do zwykłego radaru, ale zostanie wprowadzony jako obowiązkowy w coraz większej liczbie statków powietrznych.

Informacje te mogą być buforowane przez dedykowane odbiorniki i przesyłane do wyspecjalizowanych stron internetowych, które tworzą „żywą” bazę danych o samolocie.

Takie strony internetowe to:

Radar lotniczy

www.radar24.com/

Akcesoria lotnicze

flightaware.com/

Krok 2: Pobieranie danych za pomocą komputera jednopłytkowego Raspberry PI i pamięci USB DVB-T

Strony te często oferują sprzęt zdolny do odbioru ADB-S, który przesyła dane do ich bazy danych w celu poprawy zasięgu. Oczywiście zapewniają to tylko w przypadku, gdy lokalizacja instalacji zwiększy obecnie istniejący zasięg.

W zamian otrzymasz nielimitowane konto premium, które poza darmowymi kontami pozwoli na dostęp do wielu dodatkowych informacji. Oczywiście pozbędziesz się też reklam.

Ale nie potrzebujesz profesjonalnego i drogiego receptora ADB-S. Możesz go zbudować za kilka dolców (w sumie za mniej niż 100 $) używając kilku komponentów.

Istnieją dobre samouczki, więcej informacji można znaleźć na poniższych stronach internetowych, postaram się tylko sporządzić tam podsumowanie i być może wyjaśnić kilka szczegółów, które zostały pominięte w tych samouczkach:

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

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

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

Te łącza skupiają się tylko na instalacji oprogramowania, ale nie skupiają się na konfiguracji sprzętowej lub mechanicznej. Te też postaram się objąć.

Tak więc HW składa się z komputera jednopłytkowego Raspberry PI. O ile nie mieszkasz na Marsie, prawdopodobnie już o nim słyszałeś, to bardzo popularny mały komputer, który dotarł już do trzeciej generacji.

Najnowszy model oferuje czterordzeniowy, 64-bitowy procesor 1,2 Ghz, wideocore, LAN, Wifi, Bluetooth, wszystko za cenę 35 $:

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

Oczywiście w twoim kraju nie dostaniesz tego tak tanio, ale nadal jest tanie w porównaniu do tego, co możesz z nim zrobić i jak dużą społeczność możesz za tym znaleźć.

Dla naszego projektu korzystanie z najnowszego modelu to trochę przesada, dlatego i starszego, być może model PI 1 B jest więcej niż wystarczający (tego, czego również używałem).

Lepiej jest również użyć pierwszego PI, ponieważ ma mniejsze zużycie energii, a zatem również mniejsze rozpraszanie ciepła.

Nawet jeśli nie jest to wymagane do normalnego użytkowania, lepiej wyposażyć Raspberry w radiator (przynajmniej dla procesora), ponieważ ostatecznie zainstalujesz całą konfigurację w wodoodpornej obudowie i zamontujesz ją na górze dach, aby uzyskać lepszy odbiór sygnału (oznacza to, że będziesz miał lepszy zasięg) i dobrą linię widzenia. Możesz kupić zestaw radiatora od sprzedawców, którzy sprzedają również samą płytę.

Odbiór danych będzie się odbywał za pomocą klucza DVB-T. Ponieważ nie wszystkie modele potrafią dostroić się do częstotliwości 1090, najlepiej użyć sprawdzonego już chipsetu RTL2832. Łatwo znaleźć takie tunery na Aliexpress od naszych chińskich przyjaciół za kilka dolców:

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

Te jednostki mają tendencję do zużywania dużej ilości energii z portu USB i działają dość gorąco, a jeśli masz Raspberry Pi model B (nie 2 i 3), najbardziej spodobają ci się problemy z zasilaniem.

Zmodyfikowałem moją (umieściłem 2 radiatory na układzie scalonym tunera i procesorze, a także wyprodukowałem radiator do układu scalonego zasilacza, który zapewnia napięcie 3,3V.

Wyciąłem też płytkę drukowaną, aby przerwać zasilanie z portu USB i dostarczyłem ją bezpośrednio do konwertera DC-DC (więcej o tym później).

Modyfikacje możesz zobaczyć na powyższych obrazkach, ale do ich wykonania będziesz potrzebować pewnych umiejętności. Jeśli nie chcesz przecinać PCB, możesz podłączyć pendrive do zasilanego koncentratora USB.

Ale i w tym przypadku bardzo polecam montaż radiatorów, gdyż w przeciwnym razie z powodu braku wentylacji wewnątrz obudowy i wystawienia na bezpośrednie działanie promieni słonecznych może się ona za bardzo nagrzać i przepalić.

W przypadku obudowy użyłem obudowy IP67/68, aby upewnić się, że do wnętrza urządzenia nie dostanie się woda. Antenę umieściłem również w pudełku, jak widać na powyższym obrazku.

Jedyne, co trzeba było rozwiązać, to doprowadzenie zasilania do obudowy i sieci Ethernet.

Ponieważ POE (Power over Ethernet) jest dobrze sprawdzony, użyłem tego samego kabla do osiągnięcia obu. POE oznacza, że zasilasz swoje urządzenie za pomocą tego samego kabla Ethernet, którego używasz do komunikacji.

Najprostszym sposobem było kupienie pary kabla/złącza, która ma już połączenia. Następnie łączysz tylko 2 końce za pomocą standardowego kabla CAT-5 UTP lub lepszego kabla FTP. Ten ostatni jest lepszy, bo ma też zewnętrzną izolację.

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

Aby mieć pewność, że obudowa pozostanie wodoszczelna, potrzebowałem złącza Ethernet, które ma dobre uszczelnienie

Na szczęście Adafruit ma coś dokładnie do tego celu:

www.adafruit.com/products/827

Mając to załatwione, wystarczyło zrobić całość na obudowie, w której mogłem zamontować to złącze.

Raspberry PI wymaga stabilnego zasilania 5 V, podobnie jak pamięć USB. Mając pewne doświadczenie z elektroniką, pomyślałem, że na długim kablu UTP spadek napięcia będzie znaczny, dlatego do zasilania kabla ethernet użyłem zasilacza 12V. W obudowie użyłem konwertera DC-DC 5A, aby obniżyć napięcie do stabilnego 5V.

Napięcie 12V okazało się niewystarczające na kablu o długości 40m, ponieważ spadek napięcia przy dużym poborze mocy (kiedy drążek Dvb-t zaczął działać) był zbyt duży, a konwertowany DC DC nie mógł ustabilizować napięcia do 5V. Wymieniłem zasilacz 12v na taki, który dostarczał 19V i tym razem było dobrze.

Użyty przeze mnie konwerter 5V DC DC to ten:

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

Możesz również użyć innych, ale upewnij się, że jest to konwerter DC DC w trybie przełączania, który może zapewnić na dłuższą metę co najmniej 2,0 amperów. Nie zaszkodzi zostawić trochę rezerwy, ponieważ w tym przypadku będzie chłodniej…

Teraz wystarczy złożyć to wszystko, od złącza POE, podłączyć wyjście 19V do przetwornika DC-DC, za pomocą śrubokręta i woltomierza ustawić napięcie wyjściowe na 5v, przylutować kabel micro USB do wyjścia konwertera DC-DC i zastosować dodatkowy kabel z konwertera do stabilizatora 3,3V z klucza DVB-T. Nie wszystkie klucze mają ten sam schemat, dlatego należy szukać tej części, ale zwykle jest ona podobna do tej na zdjęciu (do której są podłączone 2 przewody, żółty i szary, 5V, gnd). Po zlokalizowaniu układu scalonego wyszukaj arkusz danych w Internecie, a znajdziesz pinout.

Nie zapomnij przeciąć PCB między 5V ze złącza USB a IC, ponieważ w przeciwnym razie będzie ona zasilana również z PI, co może mieć niepożądane skutki

W końcu mój stary tata wyprodukował metalowy stojak, w którym można było bezpiecznie zamontować obudowę.

Na powyższym obrazku widać całość zamontowaną na dachu budynku.

Krok 3: Instalacja oprogramowania

Na forum Flightradar można znaleźć dobry samouczek, jak zainstalować cały pakiet SW, jednak jest on nieco przestarzały, ponieważ niektórych części nie trzeba teraz robić.

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

Najpierw będziesz musiał zainstalować Raspbian OS na kartach SD. (Krok 1)

Później nie musisz instalować sterownika RTL, ponieważ jest on już zawarty w najnowszych jądrach. Nie musisz też instalować dump1090 osobno, jest on dostarczany z instalacją fr24feed.

Ale będziesz musiał zrobić krok, aby umieścić na czarnej liście standardowy sterownik dvb-t, w przeciwnym razie dum1090 nie będzie mógł się z nim komunikować.

Po wykonaniu tej czynności zrestartuj PI i zainstaluj program fr24feed.

Wszystko, co musisz zrobić, to zaktualizować repozytorium i dodać to z radaru lotów i zainstalować cały pakiet, jak wyjaśniono tutaj:

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

Pakiet składa się z dump1090, oprogramowania, które komunikuje się z kluczem USB i podaje dane do aplikacji fr24feed. Spowoduje to przesłanie danych do serwerów FR24 (lub piaware, jeśli skonfigurujesz oba).

Jeśli potrzebujesz więcej informacji i ulepszeń dotyczących dump1090, dobry opis znajdziesz tutaj:

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

Pomiń część dotyczącą instalacji, ponieważ jest już zainstalowana. Zaloguj się do PI przez ssh i wydaj polecenie ps -aux, aby sprawdzić, czy działa i z jakimi parametrami.

Jeśli chcesz zainstalować piaware razem z fr24feed, możesz to zrobić, ale upewnij się, że tylko jeden z nich uruchamia dump1090. Upewnij się również, że dump1090 przesyła strumieniowo surowe dane na porcie 30005, w przeciwnym razie piaware nie będzie w stanie odebrać danych.

Zawsze sprawdzaj dzienniki tworzone przez te aplikacje, ponieważ pomoże to w debugowaniu w przypadku, gdy coś nie działa zgodnie z oczekiwaniami.