Flugmonitor mit einem Raspberry PI und einem DVB-Stick - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Wenn Sie ein Vielflieger sind oder einfach nur eine Leidenschaft für Flugzeuge haben, dann sind Flightradar oder Flightaware 2 Websites (oder Apps, da es auch mobile Apps gibt), die Sie täglich verwenden werden.

Beide ermöglichen es Ihnen, Flugzeuge in Echtzeit zu verfolgen, Flugpläne, Verspätungen usw.

Die Websites verwenden kombinierte Systeme, um Daten von den Flugzeugen zu erhalten, aber heutzutage wird das ADB-S-Protokoll immer beliebter und verbreiteter.

Schritt 1: Das ADS-B-Protokoll

Automatische abhängige Überwachung, oder kurz ADS-B ist, wie von Wikipedia angegeben:

„Automatic Dependent Surveillance – Broadcast (ADS-B) ist eine Überwachungstechnologie, bei der ein Flugzeug seine Position über die Satellitennavigation bestimmt und diese periodisch ausstrahlt und so verfolgt werden kann. Die Informationen können ersatzweise von Bodenstationen der Flugsicherung empfangen werden für Sekundärradar. Es kann auch von anderen Flugzeugen empfangen werden, um ein Situationsbewusstsein zu liefern und eine Selbsttrennung zu ermöglichen. ADS-B ist "automatisch", da es keine Piloten- oder externe Eingabe erfordert. Es ist "abhängig", da es von Daten von abhängt das Navigationssystem des Flugzeugs.[1]"

Hier können Sie mehr darüber lesen:

en.wikipedia.org/wiki/Automatic_dependent_…

Das System ist komplex, für diejenigen, die sich für die Details interessieren, ist Wikipedia ein guter Ausgangspunkt.

Kurz gesagt, Flugzeuge senden auf der Frequenz 1090 MHz mehrere Flugdaten, die Informationen wie Geschwindigkeit, Höhe, Kurs, Kreischen und Koordinaten enthalten, die von der Bodenkontrolle oder anderen Flugzeugen verwendet werden können, um das Flugzeug und seine genaue Position zu identifizieren.

Dies ist ein sekundäres System zum gewöhnlichen Radar, aber es wird in immer mehr Flugzeugen als obligatorisch eingeführt.

Diese Informationen können über dedizierte Empfänger zwischengespeichert und an spezialisierte Websites übertragen werden, die eine „Live“-Datenbank über das Flugzeug erstellen.

Solche Websites sind:

Flugradar

www.flightradar24.com/

Flightware

flightaware.com/

Schritt 2: Einspeisen von Daten mit einem Raspberry PI Single Board Computer und einem DVB-T USB Stick

Diese Websites bieten häufig ADB-S-Empfangsgeräte an, die Daten in ihre Datenbank hochladen, um die Abdeckung zu verbessern. Natürlich bieten sie es nur für den Fall an, dass Ihr Installationsort die derzeit bestehende Abdeckung erhöht.

Im Gegenzug erhalten Sie ein unbegrenztes Premium-Konto, mit dem Sie neben den kostenlosen Konten auf viele zusätzliche Informationen zugreifen können. Natürlich werden Sie auch die Anzeigen los.

Aber Sie brauchen keinen professionellen und teuren ADB-S-Rezeptor. Sie können einen mit ein paar Dollar (insgesamt unter 100 $) mit ein paar Komponenten bauen.

Es gibt gute Tutorials, für weitere Informationen können Sie die folgenden Webseiten besuchen. Ich werde nur versuchen, eine Zusammenfassung daraus zu machen und vielleicht ein paar Details zu erklären, die in diesen Tutorials fehlen:

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

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

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

Diese Links konzentrieren sich nur auf die Softwareinstallation, aber nicht auf das HW- oder Mechanical-Setup. Ich werde versuchen, auch diese abzudecken.

Die HW besteht also aus einem Raspberry PI Single Board Computer. Sofern Sie nicht auf dem Mars leben, haben Sie wahrscheinlich schon davon gehört, es ist ein sehr beliebter kleiner Computer, der bereits die 3. Generation erreicht hat.

Das neueste Modell bietet eine Quad-Core 1,2Ghz 64 Bit CPU, Videocore, LAN, Wifi, Bluetooth, alles für 35$ Verkaufspreis:

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

Natürlich bekommst du es in deinem Land nicht so billig, aber es ist immer noch billig im Vergleich zu dem, was du damit machen kannst und wie groß die Community dahinter ist.

Für unser Projekt ist die Verwendung des neuesten Modells etwas übertrieben, daher ist ein älteres Modell vielleicht ein PI 1 Modell B mehr als ausreichend (das habe ich auch verwendet).

Es ist auch besser, den 1. PI zu verwenden, da dieser einen geringeren Stromverbrauch hat und somit auch eine geringere Wärmeableitung.

Auch wenn es für den normalen Gebrauch nicht benötigt wird, ist es besser, den Raspberry mit einem Kühlkörper (zumindest für die CPU) auszustatten, da Sie am Ende das gesamte Setup in eine wasserdichte Gehäusebox einbauen und auf der Oberseite montieren auf dem Dach, um einen besseren Signalempfang (das bedeutet, dass Sie eine bessere Abdeckung haben) und eine gute Sichtverbindung zu erhalten. Sie können ein Kühlkörper-Kit bei den Wiederverkäufern kaufen, die auch das Board selbst verkaufen.

Der Empfang der Daten erfolgt mit einem DVB-T Dongle. Da nicht alle Modelle auf die 1090-Frequenz abstimmen können, verwenden Sie am besten den bereits bewährten Chipsatz RTL2832. Es ist einfach, solche Tuner bei Aliexpress von unseren chinesischen Freunden für ein paar Dollar zu finden:

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

Diese Geräte verbrauchen in der Regel viel Strom über den USB-Anschluss und werden ziemlich heiß, und wenn Sie ein Raspberry Pi Modell B (nicht die 2 und 3) haben, werden Sie am liebsten Probleme mit der Stromversorgung bekommen.

Ich habe meinen modifiziert (zwei Kühlkörper auf dem Tuner-IC und auf dem Prozessor platziert und auch einen Kühlkörper für den Netzteil-IC hergestellt, der die 3,3 V liefert.

Außerdem habe ich die Platine geschnitten, um die Versorgung vom USB-Port zu unterbrechen und direkt für den DC-DC-Wandler geliefert (dazu später mehr).

Sie können die Modifikationen auf den obigen Bildern sehen, aber Sie benötigen einige Fähigkeiten, um diese durchzuführen. Falls Sie die Platine nicht schneiden möchten, können Sie den Stick in einen USB-Hub mit Stromversorgung stecken.

Aber auch in diesem Fall empfehle ich dringend die Montage von Kühlkörpern, da es sonst mangels Belüftung im Inneren des Gehäuses und direkter Sonneneinstrahlung zu heiß werden und durchbrennen kann.

Für das Gehäuse habe ich ein IP67/68-Gehäuse verwendet, um sicherzustellen, dass kein Wasser in das Gerät gelangt. Ich habe auch die Antenne in die Box gelegt, wie Sie im Bild oben sehen können.

Das einzige zu lösende Problem bestand darin, die Stromversorgung in das Gehäuse und das Ethernet zu bringen.

Da sich POE (Power over Ethernet) bewährt hat, habe ich dasselbe Kabel verwendet, um beides zu erreichen. POE bedeutet, dass Sie Ihr Gerät über dasselbe Ethernet-Kabel mit Strom versorgen, das Sie für die Kommunikation verwenden.

Der einfachste Weg war, ein Paar Kabel/Stecker-Kombinationen zu kaufen, die bereits über die Anschlüsse verfügen. Danach verbinden Sie nur die beiden Enden über ein Standard-CAT-5-UTP- oder besser FTP-Kabel. Letzteres ist besser, da es auch eine Außenisolierung hat.

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

Um sicherzustellen, dass das Gehäuse wasserdicht bleibt, brauchte ich einen Ethernet-Anschluss, der gut abdichtet

Glücklicherweise hat Adafruit genau dafür etwas:

www.adafruit.com/products/827

Nachdem dies geklärt war, musste ich nur noch ein Ganzes auf dem Gehäuse machen, wo ich diesen Stecker montieren konnte.

Der Raspberry PI benötigt eine stabile 5V-Stromversorgung, ebenso der USB-Stick. Da ich etwas Erfahrung mit Elektronik hatte, dachte ich, dass bei einem langen UTP-Kabel der Spannungsabfall erheblich sein wird, daher habe ich ein 12-V-Netzteil verwendet, um das Ethernet-Kabel mit Strom zu versorgen. Im Gehäuse habe ich einen 5A DC-DC-Wandler verwendet, um die Spannung auf stabile 5V zu senken.

Die 12V erwiesen sich bei einem 40m langen Kabel als unzureichend, da der Spannungsabfall bei hohem Verbrauch (wenn der DVB-t-Stick anfing zu arbeiten) zu groß war und die DC-DC-Wandlung die Spannung nicht auf 5V stabilisieren konnte. Ich habe das 12-V-Netzteil durch eines mit 19 V ersetzt und dieses Mal war es gut.

Der 5-V-DC-DC-Wandler, den ich verwendet habe, war dieser:

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

Sie können auch andere verwenden, aber stellen Sie sicher, dass es sich um einen DC-DC-Wandler im Schaltmodus handelt und auf lange Sicht mindestens 2,0 Ampere liefert. Es schadet nicht, etwas Reserve zu lassen, denn in diesem Fall läuft es kühler…

Alles was Sie jetzt noch tun müssen, ist alles zusammenzubauen, aus dem POE-Anschluss, den 19V-Ausgang mit dem DC-DC-Wandler verbinden, mit einem Schraubendreher und einem Voltmeter die Ausgangsspannung auf 5V einstellen, ein Micro-USB-Kabel an den Ausgang anlöten des DC-DC-Wandlers und verwenden Sie ein zusätzliches Kabel vom Wandler zum 3,3V-Stabilisator vom DVB-T-Dongle. Nicht alle Dongles haben den gleichen Schaltplan, daher sollten Sie nach diesem Teil suchen, aber es ähnelt normalerweise dem auf dem Bild (mit dem die 2 Drähte verbunden sind, gelb und grau, 5V, Masse). Wenn Sie den IC gefunden haben, suchen Sie im Internet nach einem Datenblatt und Sie finden die Pinbelegung.

Vergessen Sie nicht, die Platine zwischen den 5V vom USB-Anschluss und dem IC zu trennen, da sie sonst auch vom PI gespeist wird und dies unerwünschte Auswirkungen haben kann

Am Ende hat mein alter pa einen metallischen Ständer gefertigt, in dem das Gehäuse sicher befestigt werden konnte.

Auf dem Bild oben sieht man das Ganze auf dem Dach des Gebäudes montiert.

Schritt 3: Softwareinstallation

Im Flightradar-Forum finden Sie eine gute Anleitung zur Installation des gesamten SW-Pakets, die jedoch etwas veraltet ist, da einige Teile jetzt nicht mehr erledigt werden müssen.

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

Zuerst müssen Sie Raspbian OS auf den SD-Karten installieren. (Schritt 1)

Danach müssen Sie den RTL-Treiber nicht installieren, da er bereits in neueren Kerneln enthalten ist. Du musst dump1090 auch nicht separat installieren, es wird mit der Installation von fr24feed mitgeliefert.

Sie müssen jedoch den Schritt ausführen, um den Standard-dvb-t-Treiber auf die schwarze Liste zu setzen, da dum1090 sonst nicht mit ihm kommunizieren kann.

Starten Sie danach den PI neu und installieren Sie das fr24feed-Programm.

Alles, was Sie tun müssen, ist das Repository zu aktualisieren und das von Flightradar hinzuzufügen und das gesamte Paket zu installieren, wie hier beschrieben:

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

Das Paket besteht aus dump1090, der SW, die mit dem USB-Dongle kommuniziert und Daten in die fr24feed-Anwendung einspeist. Dadurch werden die Daten auf die FR24-Server (oder piaware, wenn Sie beide konfigurieren) hochgeladen.

Wenn Sie weitere Informationen und Optimierungen zu dump1090 benötigen, finden Sie hier eine gute Beschreibung:

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

Bitte überspringen Sie den Teil zur Installation, da er bereits installiert ist. Melden Sie sich über ssh beim PI an und geben Sie einen ps -aux-Befehl aus, um zu sehen, ob er läuft und mit welchen Parametern.

Wenn Sie piaware zusammen mit fr24feed installieren möchten, können Sie dies tun, aber stellen Sie sicher, dass nur eine davon dump1090 startet. Stellen Sie außerdem sicher, dass dump1090 Rohdaten auf Port 30005 streamt, sonst kann piaware keine Daten empfangen.

Konsultieren Sie immer das Protokoll, das diese Apps erstellen, da dies Ihnen beim Debuggen hilft, falls etwas nicht wie erwartet funktioniert.