Letový monitor pomocí Raspberry PI a DVB Stick: 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Pokud často cestujete nebo máte rádi letadla, pak Flightradar nebo Flightaware 2 musí mít webové stránky (nebo aplikace, protože existují i mobilní aplikace), které budete používat denně.

Oba vám umožňují sledovat letadla v reálném čase, vidět letové plány, zpoždění atd.

Webové stránky používají k získávání dat z letadel kombinované systémy, ale v dnešní době je protokol ADB-S stále oblíbenější a rozšířenější.

Krok 1: Protokol ADS-B

Automatické závislé sledování nebo krátce ADS-B je, jak uvádí wikipedie:

„Automatické závislé sledování - vysílání (ADS – B) je sledovací technologie, ve které letadlo určuje svoji polohu pomocí satelitní navigace a pravidelně ji vysílá, což umožňuje její sledování. Informace mohou pozemní stanice řízení letového provozu přijímat jako náhradu pro sekundární radar. Může být také přijímáno jinými letadly, aby zajistilo situační povědomí a umožnilo samostatné oddělení. ADS – B je „automatický“v tom, že nevyžaduje žádný pilot ani externí vstup. Je „závislý“v tom, že závisí na datech z navigační systém letadla. [1]"

Více si o tom můžete přečíst zde:

en.wikipedia.org/wiki/Automatic_dependent_…

Systém je složitý, pro zájemce o detaily je Wikipedie dobrým začátkem.

Stručně řečeno, letadla vysílají na frekvenci 1090 MHz několik letových dat, která obsahují informace jako rychlost, nadmořská výška, směr, vrzání, souřadnice, které může použít pozemní ovládání nebo jiné letadlo k identifikaci letadla a jeho přesné polohy.

Jedná se o sekundární systém běžného radaru, ale bude zaveden jako povinný pro stále více leteckých řemesel.

Tyto informace lze ukládat do mezipaměti prostřednictvím vyhrazených přijímačů a přenášet je na specializované webové stránky, které o letadle vytvoří „živou“databázi.

Takovými webisty jsou:

Flightradar

www.flightradar24.com/

Flightware

flightaware.com/

Krok 2: Nakládání dat s jednodeskovým počítačem Raspberry PI a USB klíčem DVB-T

Tyto webové stránky často nabízejí vybavení schopné přijímat ADB-S, které bude nahrávat data do jejich databáze za účelem zlepšení pokrytí. Samozřejmě to poskytují pouze v případě, že vaše umístění instalace zvýší aktuálně existující pokrytí.

Výměnou získáte neomezený prémiový účet, který vám kromě bezplatných účtů umožní přístup ke spoustě dalších informací. Reklamy se samozřejmě také zbavíte.

Nepotřebujete však profesionální a drahý receptor ADB-S. Jeden si můžete postavit za pár babek (celkově je to pod 100 $) pomocí několika komponent.

Existují dobré návody, pro více informací se můžete podívat na níže uvedené webové stránky, pokusím se z nich udělat pouze shrnutí a možná vysvětlit několik podrobností, které v těchto návodech chybí:

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

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

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

Tyto odkazy se zaměřují pouze na instalaci softwaru, ale nezaměřují se na HW nebo mechanické nastavení. Pokusím se pokrýt i tyto.

HW se tedy skládá z jednoho palubního počítače Raspberry PI. Pokud nežijete na Marsu, pravděpodobně jste o tom už slyšeli, je to velmi populární malý počítač, který dosáhl již 3. generace.

Nejnovější model nabízí čtyřjádrový 1,2Ghz 64bitový procesor, videocore, LAN, Wifi, Bluetooth, vše za prodejní cenu 35 $:

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

Ve vaší zemi to samozřejmě nebudete mít tak levné, ale stále je to levné ve srovnání s tím, co s tím můžete dělat a jak velkou komunitu za tím můžete najít.

Pro náš projekt je použití nejnovějšího modelu trochu přehnané, a proto je starší model PI 1 model B více než dostačující (toto jsem také použil).

Je také lepší použít první PI, protože má nižší spotřebu energie, a proto také nižší odvod tepla.

I když to pro běžné použití není nutné, je lepší vybavit Raspberry chladičem (alespoň pro CPU), protože nakonec nainstalujete celé nastavení do vodotěsného pouzdra a namontujete ho na horní část na střechu, abyste získali lepší příjem signálu (to znamená, že budete mít lepší pokrytí) a dobrou viditelnost. Soupravu chladiče si můžete koupit od prodejců, kteří prodávají i samotnou desku.

Příjem dat bude proveden pomocí DVB-T dongle. Protože ne všechny modely dokážou naladit frekvenci 1090, je nejlepší použít již osvědčenou čipovou sadu RTL2832. Je snadné najít takové tunery na Aliexpressu od našich čínských přátel za pár peněz:

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

Tyto jednotky mají tendenci spotřebovávat hodně energie z USB portu a běžet docela horko, a v případě, že máte Raspberry Pi model B (ne 2 a 3), budete nejraději mít problémy s napájením.

Upravil jsem svůj (umístil 2 chladiče na IC tuneru a na procesor a také vyrobil chladič pro IC napájecího zdroje, který poskytuje 3,3V.

Také jsem přerušil desku plošných spojů, abych přerušil napájení z portu USB, a dodal jsem ji přímo pro převodník DC-DC (více o tom později).

Změny můžete vidět na obrázcích výše, ale k jejich provedení budete potřebovat určité dovednosti. V případě, že nechcete rozřezat desku plošných spojů, můžete zapojit páčku do napájeného rozbočovače USB.

Ale také v tomto případě velmi doporučuji namontovat chladiče, protože jinak se kvůli nedostatečnému větrání uvnitř skříně a přímému slunci může příliš zahřát a spálit.

Pro skříň jsem použil kryt IP67/68, abych zajistil, že se do jednotky nedostane žádná voda. Také jsem umístil anténu dovnitř do krabice, jak vidíte na obrázku výše.

Jediné, co bylo třeba vyřešit, bylo dostat napájení uvnitř skříně a ethernetu.

Jak je dobře prokázáno POE (Power over ethernet), použil jsem stejný kabel k dosažení obojího. POE znamená, že budete do zařízení napájet stejný ethernetový kabel, který používáte pro komunikaci.

Nejjednodušším způsobem bylo koupit pár kombinací kabel/konektor, který již má připojení. Poté připojíte pouze 2 konce standardním kabelem CAT-5 UTP nebo lépe FTP. Ten druhý je lepší, protože má také vnější izolaci.

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

Abych zajistil, že skříň zůstane vodotěsná, potřeboval jsem ethernetový konektor, který má dobré utěsnění

Naštěstí má Adafruit něco přesně pro tento účel:

www.adafruit.com/products/827

Když jsem to vyřešil, stačilo mi udělat celek na skříni, kam bych mohl tento konektor namontovat.

Raspberry PI potřebuje stabilní 5V napájecí zdroj, stejně jako USB flash disk. Když mám nějaké zkušenosti s elektronikou, myslel jsem si, že na dlouhém UTP kabelu bude pokles napětí značný, proto jsem použil 12v napájecí zdroj pro napájení energie do ethernetového kabelu. Ve skříni jsem použil 5A DC-DC měnič ke snížení napětí na stabilních 5V.

Na 40 m dlouhém kabelu se ukázalo, že 12V není dostačující, protože úbytek napětí při vysoké spotřebě (když začala fungovat páčka Dvb-t) byl příliš velký a převedený DC DC nedokázal stabilizovat napětí na 5V. Vyměnil jsem napájecí zdroj 12 V za zdroj, který poskytoval 19 V a tentokrát to bylo dobré.

Použil jsem 5V DC DC převodník, který jsem použil:

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

Můžete použít i jiné, ale ujistěte se, že je to DC DC převodník v přepínacím režimu a že může dlouhodobě poskytovat alespoň 2,0 ampéry. Nezaškodí nechat trochu rezervy, protože v tomto případě poběží chladněji …

Nyní vše, co musíte udělat, je dát to všechno dohromady, z konektoru POE připojit výstup 19 V k převodníku DC-DC, pomocí šroubováku a voltmetru nastavit výstupní napětí na 5 V, připájet na výstup kabel micro USB konvertoru DC-DC a použijte další kabel z převodníku na stabilizátor 3,3 V z hardwarového klíče DVB-T. Ne všechny hardwarové klíče mají stejné schéma, proto byste měli hledat tuto část, ale obvykle je podobná té na obrázku (k níž jsou připojeny 2 vodiče, žlutý a šedý, 5 V, GND). Jakmile najdete IC, vyhledejte datový list na internetu a najdete pinout.

Nezapomeňte odříznout desku plošných spojů mezi 5V z USB konektoru a IC, protože jinak bude napájena také z PI a to může mít nežádoucí efekty

Nakonec moje stará pa vyrobila kovový stojan, do kterého bylo možné skříň bezpečně namontovat.

Na obrázku výše vidíte celou věc namontovanou na střeše budovy.

Krok 3: Instalace softwaru

Na fóru Flightradar najdete dobrý návod, jak nainstalovat celý balíček SW, ale je to trochu zastaralé, protože některé části není třeba nyní provádět.

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

Nejprve budete muset nainstalovat Raspbian OS na SD karty. (Krok 1)

Poté již nemusíte instalovat ovladač RTL, protože je již zahrnut v nedávných jádrech. Rovněž nemusíte instalovat dump1090 samostatně, je dodáván s instalací fr24feed.

Budete však muset udělat krok, abyste zakázali standardní ovladač dvb-t, protože jinak by s ním dum1090 nemohl komunikovat.

Poté proveďte restart PI a nainstalujte program fr24feed.

Vše, co musíte udělat, je aktualizovat úložiště a přidat jej z flightradar a nainstalovat celý balíček, jak je vysvětleno zde:

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

Balíček se skládá z dump1090, SW, který komunikuje s USB klíčem a přivádí data do aplikace fr24feed. To nahraje data na servery FR24 (nebo piaware, pokud je nakonfigurujete oba).

Pokud potřebujete více informací a vylepšení o dump1090, najdete zde dobrý popis:

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

Přeskočte část o instalaci, protože je již nainstalována. Přihlaste se k PI pomocí ssh a zadejte příkaz ps -aux, abyste zjistili, zda běží a s jakými parametry.

Pokud si přejete nainstalovat piaware společně s fr24feed, můžete to udělat, ale ujistěte se, že pouze jeden z nich spustí dump1090. Ujistěte se také, že dump1090 streamuje nezpracovaná data na port 30005, jinak nebude piaware schopen přijímat data.

Vždy nahlédněte do protokolu, který tyto aplikace vytvářejí, protože vám to pomůže při ladění v případě, že něco nefunguje podle očekávání.