Flight Monitor met behulp van een Raspberry PI en een DVB-stick: 3 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Als je een frequent flyer bent, of gewoon een passie hebt voor vliegtuigen, dan zijn Flightradar of Flightaware 2 onmisbare websites (of apps, want er zijn ook mobiele apps) die je dagelijks zult gebruiken.

Met beide kun je vliegtuigen in realtime volgen, vluchtschema's, vertragingen, enz.

De websites gebruiken gecombineerde systemen om gegevens uit de vliegtuigen te krijgen, maar tegenwoordig wordt het ADB-S-protocol steeds populairder en wijdverbreid.

Stap 1: Het ADS-B-protocol

Automatische afhankelijke bewaking, of kortweg ADS-B is, zoals vermeld door wikipedia:

"Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B) is een bewakingstechnologie waarbij een vliegtuig zijn positie bepaalt via satellietnavigatie en deze periodiek uitzendt, zodat deze kan worden gevolgd. De informatie kan worden ontvangen door grondstations van de luchtverkeersleiding als vervanging voor secundaire radar. Het kan ook door andere vliegtuigen worden ontvangen om situationeel bewustzijn te bieden en zelfscheiding mogelijk te maken. ADS-B is "automatisch" omdat het geen piloot of externe invoer vereist. Het is "afhankelijk" omdat het afhankelijk is van gegevens van navigatiesysteem van het vliegtuig. [1]"

Je kunt er hier meer over lezen:

en.wikipedia.org/wiki/Automatic_dependent_…

Het systeem is complex, voor degenen die geïnteresseerd zijn in de details, is Wikipedia een goed startpunt.

In een notendop, vliegtuigen zenden op de 1090Mhz-frequentie verschillende vluchtgegevens uit, die informatie bevatten zoals snelheid, hoogte, koers, gekrijs, coördinaten die door grondcontrole of andere vliegtuigen kunnen worden gebruikt om het vliegtuig en zijn exacte positie te identificeren.

Dit is een secundair systeem voor de gewone radar, maar het zal worden ingevoerd als verplicht op steeds meer vliegtuigen.

Deze informatie kan via speciale ontvangers in de cache worden opgeslagen en worden verzonden naar gespecialiseerde websites die een 'live' database over het vliegtuig creëren.

Dergelijke websites zijn:

Vlucht radar

www.flightradar24.com/

Flightware

flightaware.com/

Stap 2: Gegevens invoeren met een Raspberry PI Single Board Computer en een DVB-T USB Stick

Deze websites bieden vaak apparatuur die geschikt is voor ADB-S-ontvangst en die gegevens naar hun database uploadt om de dekking te verbeteren. Ze bieden het natuurlijk alleen aan als uw installatielocatie de huidige dekking vergroot.

In ruil daarvoor krijg je een onbeperkt premium account waarmee je naast de gratis accounts toegang hebt tot veel extra informatie. Natuurlijk ben je ook van de advertenties af.

Maar je hebt geen professionele en dure ADB-S-receptor nodig. Je kunt er een bouwen met een paar dollar (over het algemeen is het minder dan $ 100) met een paar componenten.

Er zijn goede tutorials, voor meer informatie kun je de webpagina's hieronder raadplegen, ik zal alleen proberen om daar een samenvatting van te maken en misschien een paar details uitleggen die in die tutorials worden gemist:

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

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

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

Deze link richt zich alleen op de software-installatie, maar niet op de HW of Mechanische setup. Ik zal proberen deze ook te behandelen.

De HW bestaat dus uit een Raspberry PI Single board computer. Tenzij je op Mars woont, heb je er waarschijnlijk al van gehoord, het is een zeer populaire kleine computer die al de 3e generatie heeft bereikt.

Het nieuwste model biedt een quad-core 1.2Ghz 64-bit CPU, videocore, LAN, Wifi, Bluetooth, allemaal voor 35 $ verkoopprijs:

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

Natuurlijk krijg je het in jouw land niet zo goedkoop, maar het is nog steeds goedkoop in vergelijking met wat je ermee kunt doen en hoeveel gemeenschap je daarachter kunt vinden.

Voor ons project is het gebruik van het nieuwste model een beetje overkill, daarom en oudere, misschien is een PI 1 model B meer dan voldoende (dit heb ik ook gebruikt).

Het is ook beter om de 1e PI te gebruiken, omdat deze een lager stroomverbruik heeft en dus ook een lagere warmteafvoer.

Zelfs als het niet nodig is voor normaal gebruik, is het beter om de Raspberry uit te rusten met een koellichaam (tenminste voor de CPU), omdat je uiteindelijk de hele installatie in een waterdichte behuizing installeert en deze bovenop het dak, voor een betere signaalontvangst (dat betekent een betere dekking) en een goede zichtlijn. U kunt een koellichaamset kopen bij de wederverkopers die ook het bord zelf verkopen.

De ontvangst van de data zal gebeuren met een DVB-T dongle. Omdat niet alle modellen kunnen afstemmen op de 1090 frequentie, kun je het beste de reeds bewezen chipset, RTL2832, gebruiken. Het is gemakkelijk om dergelijke tuners op Aliexpress te vinden van onze Chinese vrienden voor een paar dollar:

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

Deze units verbruiken veel stroom van de USB-poort en worden behoorlijk heet, en als je een Raspberry Pi-model B hebt (niet de 2 en 3), zul je het meest problemen krijgen met de stroomvoorziening.

Ik heb de mijne aangepast (twee koellichamen op het tuner-IC en op de processor geplaatst, en ook een koellichaam gemaakt voor het voedings-IC dat de 3,3V levert.

Ook heb ik de printplaat doorgesneden om de voeding van de USB-poort te onderbreken en deze rechtstreeks voor de DC-DC-converter geleverd (hierover later meer).

U kunt de wijzigingen op de afbeeldingen hierboven zien, maar u hebt enige vaardigheden nodig om deze uit te voeren. Als u de PCB niet wilt doorknippen, kunt u de stick in een powered USB-hub steken.

Maar ook in dit geval raad ik ten zeerste aan om koellichamen te monteren, omdat het anders, door het gebrek aan ventilatie in de behuizing en blootstelling aan direct zonlicht, te warm kan worden en doorbranden.

Voor de behuizing heb ik een IP67/68-behuizing gebruikt om ervoor te zorgen dat er geen water in de unit komt. Ik heb de antenne ook in de doos geplaatst, zoals je op de afbeelding hierboven kunt zien.

Het enige dat op te lossen was, was de voeding in de behuizing en het ethernet krijgen.

Omdat POE (Power over ethernet) goed bewezen is, heb ik dezelfde kabel gebruikt om beide te bereiken. POE betekent dat u uw apparaat van stroom voorziet via dezelfde ethernetkabel die u voor communicatie gebruikt.

De eenvoudigste manier was om een paar kabel/connector-combo's te kopen die al over de aansluitingen beschikken. Hierna verbind je alleen de 2 uiteinden via de standaard CAT-5 UTP, of beter, FTP kabel. De laatste is beter, omdat deze ook een externe isolatie heeft.

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

Om ervoor te zorgen dat de behuizing waterdicht blijft, had ik een ethernetconnector nodig die goed afdicht

Gelukkig heeft Adafruit precies iets voor dit doel:

www.adafruit.com/products/827

Nu dit opgelost was, hoefde ik alleen nog maar een geheel te maken op de behuizing waar ik deze connector kon monteren.

De Raspberry PI heeft een stabiele 5V-voeding nodig, net als de USB-stick. Omdat ik enige ervaring heb met elektronica, dacht ik dat bij een lange UTP-kabel de spanningsval aanzienlijk zal zijn, daarom heb ik een 12v-voeding gebruikt om de ethernetkabel van stroom te voorzien. In de behuizing heb ik een 5A DC-DC-converter gebruikt om de spanning naar stabiele 5V te verlagen.

De 12v bleek onvoldoende op een 40m lange kabel, aangezien de spanningsval bij hoog verbruik (toen de Dvb-t stick begon te werken) te groot was en de DC DC omgezet kon de spanning niet stabiliseren naar 5V. Ik heb de 12v-voeding vervangen door een die 19V leverde en deze keer was het goed.

De 5V DC DC-converter die ik heb gebruikt, was deze:

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

U kunt ook andere gebruiken, maar zorg ervoor dat het een DC DC-converter met schakelende modus is en dat deze op de lange termijn ten minste 2,0 Ampère kan leveren. Het kan geen kwaad om wat reserve achter te laten, want in dit geval zal het koeler lopen…

Nu hoef je alleen nog maar dit alles in elkaar te zetten, van de POE-connector, de 19V-uitgang verbinden met de DC-DC-converter, een schroevendraaier en een voltmeter gebruiken om de uitgangsspanning in te stellen op 5v, een micro-USB-kabel aan de uitgang solderen van de DC-DC-converter en gebruik een extra kabel van de converter naar de 3.3V-stabilisator van de DVB-T-dongle. Niet alle dongles hebben hetzelfde schema, daarom moet je naar dit onderdeel zoeken, maar het is meestal vergelijkbaar met dat op de afbeelding (waarop de 2 draden zijn aangesloten, geel en grijs, 5V, gnd). Zodra je het IC hebt gevonden, zoek je op internet naar een datasheet en vind je de pinout.

Vergeet niet om de print tussen de 5V van de USB-connector en het IC door te snijden, anders wordt deze ook gevoed vanuit de PI en dit kan ongewenste effecten hebben

Uiteindelijk heeft mijn oude vader een metalen standaard gemaakt waarin de behuizing stevig kan worden gemonteerd.

Op de foto hierboven zie je het geheel gemonteerd op het dak van het gebouw.

Stap 3: Software-installatie

Op het Flightradar-forum kun je een goede tutorial vinden over hoe je het hele SW-pakket moet installeren, maar het is enigszins verouderd, omdat sommige delen nu niet hoeven te worden gedaan.

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

Eerst moet je Raspbian OS op de SD-kaarten installeren. (Stap 1)

Daarna hoef je het RTL-stuurprogramma niet te installeren, omdat het al in recente kernels is opgenomen. U hoeft dump1090 ook niet apart te installeren, het wordt geleverd met de installatie van fr24feed.

Maar u moet de stap doen om de standaard dvb-t-driver op de zwarte lijst te zetten, omdat dum1090 er anders niet mee kan communiceren.

Nadat dit is gedaan, start u de PI opnieuw op en installeert u het fr24feed-programma.

Het enige wat u hoeft te doen is de repository bij te werken en die van flightradar toe te voegen, en het hele pakket te installeren, zoals hier wordt uitgelegd:

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

Het pakket bestaat uit dump1090, de SW die communiceert met de usb-dongle en gegevens doorgeeft aan de fr24feed-applicatie. Hierdoor worden de gegevens geüpload naar de FR24-servers (of piaware, als u ze beide configureert).

Als je meer info en aanpassingen nodig hebt over dump1090, kun je hier een goede beschrijving vinden:

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

Sla het gedeelte over installeren over, aangezien het al is geïnstalleerd. Log in op de PI via ssh, en geef een ps -aux commando om te zien of het draait en met welke parameters.

Als u piaware samen met fr24feed wilt installeren, kunt u dit doen, maar zorg ervoor dat slechts één van hen dump1090 start. Zorg er ook voor dat dump1090 onbewerkte gegevens streamt op poort 30005, anders kan piaware geen gegevens ontvangen.

Raadpleeg altijd het logboek dat deze apps produceren, omdat dit u zal helpen bij het debuggen als iets niet werkt zoals verwacht.