Monitor de vol mitjançant un Raspberry PI i un stick DVB: 3 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Si sou un viatger freqüent o simplement sou un apassionat dels avions, Flightradar o Flightaware han de tenir dos llocs web (o aplicacions, ja que també hi ha aplicacions mòbils) que utilitzeu diàriament.

Tots dos us permeten fer el seguiment d’avions en temps real, veure horaris de vol, retards, etc.

Els llocs web utilitzen sistemes combinats per obtenir dades dels avions, però actualment el protocol ADB-S és cada vegada més popular i àmpliament difós.

Pas 1: el protocol ADS-B

La vigilància dependent automàtica o, en breu, l’ADS-B és, segons afirma la wikipedia:

"Vigilància dependent automàtica: emissió (ADS – B) és una tecnologia de vigilància en què un avió determina la seva posició mitjançant la navegació per satèl·lit i la transmet periòdicament, cosa que permet fer-ne un seguiment. La informació pot ser rebuda per les estacions terrestres de control del trànsit aeri com a substitució per a radar secundari. També pot ser rebut per altres avions per proporcionar consciència de la situació i permetre l'autoseparació. L'ADS – B és "automàtic" perquè no requereix cap entrada pilot ni extern. És "dependent" perquè depèn de les dades de el sistema de navegació de l'avió. [1]"

Podeu llegir-ne més informació aquí:

ca.wikipedia.org/wiki/Dependent_Automatic_…

El sistema és complex, per als interessats en els detalls, Viquipèdia és un bon punt per començar.

En poques paraules, els avions transmeten a la freqüència de 1090 MHz diverses dades de vol, que contenen informació com a velocitat, altitud, rumb, xisclet, coordenades que poden utilitzar el control terrestre o altres avions per identificar l'avió i la seva posició exacta.

Aquest és un sistema secundari del radar comú, però s’introduirà com a obligatori en cada vegada més embarcacions aèries.

Aquesta informació es pot emmagatzemar a la memòria cau mitjançant receptors dedicats i transmetre-la a llocs web especialitzats que creen una base de dades "en viu" sobre l'avió.

Aquests llocs web són:

Flightradar

www.flightradar24.com/

Articles de vol

flightaware.com/

Pas 2: Alimentació de dades amb un ordinador de placa única Raspberry PI i una memòria USB DVB-T

Aquests llocs web sovint ofereixen equips capaços de rebre ADB-S que carregaran dades a la seva base de dades per millorar la cobertura. Per descomptat, només ho proporcionen en cas que la vostra ubicació d’instal·lació augmenti la cobertura actual.

A canvi, obtindreu un compte premium il·limitat que us permetrà accedir a molta informació addicional a més dels comptes gratuïts. Per descomptat, també desapareixerà la publicitat.

Però no necessiteu un receptor ADB-S professional i car. Podeu crear-ne un amb uns quants dòlars (en general és inferior a 100 $) mitjançant un parell de components.

Hi ha bons tutorials, per obtenir més informació, podeu consultar les pàgines web següents, només intentaré fer-ne un resum i potser explicaré alguns detalls que es perden en aquests tutorials:

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

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

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

Aquests enllaços només se centren en la instal·lació del programari, però no se centren en la configuració HW o mecànica. Intentaré cobrir també aquests.

Per tant, el HW consisteix en un ordinador de placa única Raspberry PI. Tret que viviu a Mart, probablement ja n’haureu sentit a parlar, és un petit equip molt popular que ja va arribar a la 3a generació.

L'últim model ofereix un processador quad core de 1,2 GHz a 64 bits, videocor, LAN, Wifi, Bluetooth, tot per un preu de venda de 35 $:

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

Per descomptat, al vostre país no ho obtindreu tan barat, però encara és barat en comparació del que podeu fer amb ell i de la gran comunitat que podeu trobar al darrere.

Per al nostre projecte, utilitzar el model més recent és una mica excessiu, per tant, i més antic, potser un model PI 1 B és més que suficient (això també ho he fet servir).

També és millor utilitzar el primer PI, ja que té un consum d’energia inferior i, per tant, una dissipació de calor menor.

Fins i tot si no és necessari per a un ús normal, és millor equipar el gerd amb un dissipador de calor (almenys per a la CPU), ja que al final instal·larà tota la configuració en una caixa de tancament a prova d’aigua i la muntarà a la part superior de al sostre, per obtenir una millor recepció del senyal (això vol dir que tindreu una millor cobertura) i una bona línia de visió. Podeu comprar un kit de dissipador de calor als revenedors que també venen la pròpia placa.

La recepció de les dades es farà amb un dongle DVB-T. Com que no tots els models poden ajustar-se a la freqüència 1090, és millor utilitzar el chipset RTL2832, ja provat. És fàcil trobar aquests sintonitzadors a Aliexpress dels nostres amics xinesos per un parell de dòlars:

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

Aquestes unitats tendeixen a consumir molta energia del port USB i funcionen força calentes i, en cas que tingueu un model Raspberry Pi model B (no el 2 i el 3), us agradarà tenir problemes amb la font d'alimentació.

He modificat la meva (he col·locat 2 dissipadors de calor a l'IC del sintonitzador i al processador i també he fabricat un dissipador de calor per a l'IC d'alimentació que proporciona el 3.3V.

A més, he tallat la PCB per interrompre el subministrament del port USB i l'he subministrat directament per al convertidor DC-DC (més informació sobre això més endavant).

Podeu veure les modificacions a les imatges anteriors, però necessitareu algunes habilitats per realitzar-les. En cas que no vulgueu tallar el PCB, podeu connectar el llapis a un concentrador USB alimentat.

Però també en aquest cas, recomano encarir el muntatge de dissipadors de calor, ja que, en cas contrari, a causa de la manca de ventilació a l’interior del recinte i de l’exposició al sol directe, es pot fer massa calor i cremar-se.

Per al recinte, he utilitzat un recinte IP67 / 68 per assegurar-me que no hi entrarà aigua a la unitat. També he col·locat l’antena a dins, com es pot veure a la imatge superior.

L’únic que s’havia de resoldre era aconseguir la font d’alimentació a l'interior del recinte i de l’ethernet.

Com que POE (Power over ethernet) està ben demostrat, he utilitzat el mateix cable per aconseguir-los tots dos. POE significa que alimentareu el vostre dispositiu mitjançant el mateix cable Ethernet que feu servir per a la comunicació.

La forma més senzilla era comprar un parell de cables / connectors combinats que ja tinguessin les connexions. Després d’això, només connectareu els 2 extrems mitjançant un cable FTP estàndard CAT-5, o millor, un cable FTP. Aquest últim és millor, ja que també té un aïllament exterior.

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

Per assegurar que el recinte segueix sent impermeable, necessitava un connector Ethernet que tingués un bon segellat

Afortunadament, Adafruit té alguna cosa exactament per a aquest propòsit:

www.adafruit.com/products/827

Tenint això resolt, tot el que necessitava fer era fer un conjunt al recinte on pogués muntar aquest connector.

El Raspberry PI necessita una font d’alimentació estable de 5V, així com la memòria USB. Tenint una mica d'experiència en electrònica, vaig pensar que en un cable UTP llarg, la caiguda de tensió seria important, per tant, he utilitzat una font d'alimentació de 12 V per alimentar el cable Ethernet. Al recinte he utilitzat un convertidor DC-DC 5A per reduir el voltatge fins a establir 5V.

El 12v va resultar ser insuficient en un cable de 40 m de llargada, ja que la caiguda de tensió a un consum elevat (quan va començar a funcionar l’adaptador Dvb-t) era massa gran i el CC continu convertit no va poder estabilitzar el voltatge a 5V. He substituït la font d'alimentació de 12V per una que proporcionava 19V i aquesta vegada va ser bona.

El convertidor de 5 V CC i CC que he utilitzat ha estat aquest:

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

També podeu utilitzar-ne d’altres, però assegureu-vos que es tracta d’un convertidor CC-CC de mode de commutació i que, a la llarga, pot proporcionar almenys 2,0Amp. No fa mal deixar una mica de reserva, ja que en aquest cas funcionarà més fresc …

Ara tot el que heu de fer és ajuntar tot això, des del connector POE, connecteu la sortida de 19 V al convertidor CC-CC, utilitzeu un tornavís i un voltímetre per configurar el voltatge de sortida a 5 v, soldeu un cable micro USB a la sortida del convertidor DC-DC i utilitzeu un cable addicional del convertidor a l’estabilitzador de 3,3V del dongle DVB-T. No tots els dongles tenen el mateix esquema, per tant, heu de cercar aquesta part, però normalment és similar a la de la imatge (que té els dos cables connectats, groc i gris, 5V, gnd). Un cop hagueu localitzat l'IC, cerqueu un full de dades a Internet i trobareu el pinout.

No us oblideu de tallar la placa PCB entre el 5V del connector USB i l’IC, ja que en cas contrari també s’alimentarà del PI i això pot tenir efectes no desitjats

Al final, el meu vell pare ha fabricat un suport metàl·lic en el qual es podria muntar el tancament de manera segura.

A la imatge superior es pot veure tot muntat al terrat de l’edifici.

Pas 3: Instal·lació del programari

Al fòrum de Flightradar podeu trobar un bon tutorial sobre com instal·lar tot el paquet SW, però està lleugerament obsolet, ja que algunes parts no cal fer-les ara.

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

Al principi, haureu d’instal·lar Raspbian OS a les targetes SD. (Pas 1)

Després, no cal instal·lar el controlador RTL, ja que ja està inclòs en els nuclis recents. Tampoc cal instal·lar dump1090 per separat, ja que inclou la instal·lació de fr24feed.

Però haureu de fer el pas per afegir una llista negra al controlador estàndard de dvb-t, ja que en cas contrari, dum1090 no podrà comunicar-s'hi.

Després d'això, reinicieu el PI i instal·leu el programa fr24feed.

Tot el que heu de fer és actualitzar el dipòsit i afegir el de flightradar i instal·lar tot el paquet, tal com s’explica aquí:

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

El paquet consta de dump1090, el SW que comunica amb el dongle usb i alimenta les dades a l'aplicació fr24feed. Això carregarà les dades als servidors FR24 (o piaware, si els configureu tots dos).

Si necessiteu més informació i modificacions sobre dump1090, podeu trobar una bona descripció aquí:

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

Omet la part sobre la instal·lació, ja que ja està instal·lada. Inicieu la sessió a la PI mitjançant ssh i publiqueu una ordre ps -aux per veure si s’executa i amb quins paràmetres.

Si voleu instal·lar piaware juntament amb fr24feed, podeu fer-ho, però assegureu-vos que només un d’ells comenci a dump1090. A més, assegureu-vos que dump1090 emet dades brutes al port 30005, en cas contrari, piaware no podrà rebre dades.

Consulteu sempre el registre que produeixen aquestes aplicacions, ja que això us ajudarà a depurar si alguna cosa no funciona com s'esperava.