Flight Monitor χρησιμοποιώντας Raspberry PI και DVB Stick: 3 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Εάν είστε συχνός ιπτάμενος, ή απλώς παθιασμένος με τα αεροπλάνα, τότε το Flightradar ή το Flightaware είναι 2 πρέπει να διαθέτουν ιστότοπους (ή εφαρμογές, καθώς υπάρχουν και εφαρμογές για κινητά) που θα χρησιμοποιείτε σε καθημερινή βάση.

Και τα δύο σας επιτρέπουν να παρακολουθείτε αεροπλάνα σε πραγματικό χρόνο, να βλέπετε προγραμματισμένες πτήσεις, καθυστερήσεις κ.λπ.

Οι ιστότοποι χρησιμοποιούν συνδυασμένα συστήματα για τη λήψη δεδομένων από τα αεροπλάνα, αλλά στις μέρες μας το πρωτόκολλο ADB-S γίνεται όλο και πιο δημοφιλές και ευρέως διαδεδομένο.

Βήμα 1: Το πρωτόκολλο ADS-B

Η αυτόματη εξαρτημένη παρακολούθηση, ή σύντομα το ADS-B είναι, όπως αναφέρεται από τη wikipedia:

"Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS -B) είναι μια τεχνολογία επιτήρησης στην οποία ένα αεροσκάφος καθορίζει τη θέση του μέσω δορυφορικής πλοήγησης και το εκπέμπει περιοδικά, επιτρέποντάς του να παρακολουθείται. Οι πληροφορίες μπορούν να ληφθούν από τους επίγειους σταθμούς ελέγχου εναέριας κυκλοφορίας ως αντικατάσταση για το δευτερεύον ραντάρ. Μπορεί επίσης να παραληφθεί από άλλα αεροσκάφη για να παρέχουν επίγνωση της κατάστασης και να επιτρέπουν τον αυτοδιαχωρισμό. Το ADS -B είναι "αυτόματο" επειδή δεν απαιτεί πιλότο ή εξωτερική είσοδο. Είναι "εξαρτημένο" στο ότι εξαρτάται από δεδομένα από το σύστημα πλοήγησης του αεροσκάφους. [1]"

Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για αυτό εδώ:

en.wikipedia.org/wiki/Automatic_dependent_…

Το σύστημα είναι περίπλοκο, για όσους ενδιαφέρονται για τις λεπτομέρειες, η Wikipedia είναι ένα καλό σημείο για να ξεκινήσετε.

Με λίγα λόγια, τα αεροπλάνα μεταδίδουν στη συχνότητα των 1090 Mhz αρκετά δεδομένα πτήσης, τα οποία περιέχουν πληροφορίες όπως ταχύτητα, υψόμετρο, κατεύθυνση, καβγά, συντεταγμένες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τον έλεγχο εδάφους ή άλλα αεροσκάφη για τον εντοπισμό του αεροσκάφους και την ακριβή θέση του.

Αυτό είναι ένα δευτερεύον σύστημα για το κοινό ραντάρ, αλλά πρόκειται να εισαχθεί ως υποχρεωτικό σε όλο και περισσότερα αεροσκάφη.

Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να αποθηκευτούν μέσω ειδικών δεκτών και να διαβιβαστούν σε εξειδικευμένους ιστότοπους που δημιουργούν μια «ζωντανή» βάση δεδομένων για το αεροσκάφος.

Τέτοιες ιστοσελίδες είναι:

Flightradar

www.flightradar24.com/

Flightware

flightaware.com/

Βήμα 2: Τροφοδοσία δεδομένων με έναν υπολογιστή επιμέρους Raspberry PI και ένα USB Stick DVB-T

Αυτοί οι ιστότοποι συχνά προσφέρουν εξοπλισμό ικανό για λήψη ADB-S ο οποίος θα ανεβάζει δεδομένα στη βάση δεδομένων τους προκειμένου να βελτιωθεί η κάλυψη. Φυσικά, το παρέχουν μόνο σε περίπτωση που η τοποθεσία εγκατάστασής σας θα αυξήσει την τρέχουσα κάλυψη.

Σε αντάλλαγμα, θα λάβετε απεριόριστο λογαριασμό premium που σας επιτρέπει να έχετε πρόσβαση σε πολλές πρόσθετες πληροφορίες εκτός από τους δωρεάν λογαριασμούς. Φυσικά, θα απαλλαγείτε και από τις διαφημίσεις.

Αλλά δεν χρειάζεστε έναν επαγγελματικό και ακριβό υποδοχέα ADB-S. Μπορείτε να δημιουργήσετε ένα χρησιμοποιώντας μερικά δολάρια (συνολικά είναι κάτω από 100 $) χρησιμοποιώντας μερικά στοιχεία.

Υπάρχουν καλά σεμινάρια εκεί έξω, για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να συμβουλευτείτε τις παρακάτω ιστοσελίδες, θα προσπαθήσω να κάνω μια περίληψη από εκεί και ίσως εξηγήσω μερικές λεπτομέρειες που χάνονται σε αυτά τα μαθήματα:

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

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

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

Αυτοί οι σύνδεσμοι εστιάζουν μόνο στην εγκατάσταση του λογισμικού, αλλά δεν εστιάζουν στην εγκατάσταση HW ή Μηχανική. Θα προσπαθήσω να καλύψω και αυτά.

Έτσι, το HW αποτελείται από έναν υπολογιστή ενός Raspberry PI. Αν δεν ζείτε στον Άρη, πιθανότατα έχετε ακούσει για αυτό, είναι ένας πολύ δημοφιλής μικρός υπολογιστής που έφτασε ήδη στην τρίτη γενιά.

Το πιο πρόσφατο μοντέλο προσφέρει τετραπύρηνο επεξεργαστή 1.2Ghz 64 bit, βίντεο -πυρήνα, LAN, Wifi, Bluetooth, όλα για τιμή πώλησης 35 $:

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

Φυσικά, στη χώρα σας δεν θα το πάρετε τόσο φθηνά, αλλά εξακολουθεί να είναι φθηνό σε σύγκριση με το τι μπορείτε να κάνετε με αυτό και πόσο μεγάλη κοινότητα μπορείτε να βρείτε πίσω από αυτό.

Για το έργο μας, η χρήση του τελευταίου μοντέλου είναι λίγο υπερβολική, επομένως και παλαιότερη, ίσως ένα μοντέλο Β PI 1 να είναι περισσότερο από επαρκές (αυτό έχω χρησιμοποιήσει επίσης).

Είναι επίσης καλύτερο να χρησιμοποιήσετε το πρώτο PI, καθώς έχει χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, επομένως και χαμηλότερη διάχυση θερμότητας.

Ακόμα κι αν δεν απαιτείται για κανονική χρήση, είναι καλύτερο να εξοπλίσετε το Raspberry με μια ψύκτρα (τουλάχιστον για την CPU), καθώς στο τέλος θα εγκαταστήσετε ολόκληρη τη ρύθμιση σε ένα αδιάβροχο κουτί περιβλήματος και θα το τοποθετήσετε στην κορυφή του η οροφή, για καλύτερη λήψη σήματος (αυτό σημαίνει ότι θα έχετε καλύτερη κάλυψη) και καλή οπτική γωνία. Μπορείτε να αγοράσετε ένα κιτ ψύκτρας από τους μεταπωλητές που πωλούν επίσης τον ίδιο τον πίνακα.

Η λήψη των δεδομένων θα γίνει με ένα dongle DVB-T. Καθώς δεν μπορούν όλα τα μοντέλα να συντονιστούν με τη συχνότητα 1090, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε το ήδη αποδεδειγμένο chipset, RTL2832. Είναι εύκολο να βρείτε τέτοιους δέκτες στο Aliexpress από τους Κινέζους φίλους μας για μερικά δολάρια:

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

Αυτές οι μονάδες τείνουν να καταναλώνουν πολλή ενέργεια από τη θύρα USB και να λειτουργούν αρκετά ζεστά, και σε περίπτωση που έχετε ένα Raspberry Pi μοντέλο Β (όχι το 2 και το 3) θα σας αρέσει περισσότερο να αντιμετωπίζετε προβλήματα με το τροφοδοτικό.

Έχω τροποποιήσει το δικό μου (τοποθέτησα 2 ψύκτρες στο IC του δέκτη και στον επεξεργαστή, και επίσης κατασκεύασα μια ψύκτρα για το IC τροφοδοσίας που παρέχει τα 3.3V.

Επίσης, έκοψα το PCB για να διακόψω την παροχή από τη θύρα USB και το έδωσα απευθείας για τον μετατροπέα DC-DC (περισσότερα για αυτό αργότερα).

Μπορείτε να δείτε τις τροποποιήσεις στις παραπάνω εικόνες, αλλά θα χρειαστείτε κάποιες δεξιότητες για να τις εκτελέσετε. Σε περίπτωση που δεν θέλετε να κόψετε το PCB, τότε μπορείτε να συνδέσετε το ραβδί σε τροφοδοτικό διανομέα USB.

Αλλά και σε αυτή την περίπτωση, συνιστώ ανεπιφύλακτα την τοποθέτηση ψύκτρων, διότι διαφορετικά, λόγω της έλλειψης αερισμού μέσα στο περίβλημα και της έκθεσης στον άμεσο ήλιο, μπορεί να ζεσταθεί πολύ και να καεί.

Για το περίβλημα, έχω χρησιμοποιήσει ένα περίβλημα IP67/68 για να διασφαλίσω ότι δεν θα εισχωρήσει νερό μέσα στη μονάδα. Έχω τοποθετήσει επίσης την κεραία στο κουτί, όπως μπορείτε να δείτε στην παραπάνω εικόνα.

Το μόνο που λύθηκε ήταν η παροχή ρεύματος μέσα στο περίβλημα και το ethernet.

Καθώς το POE (Power over ethernet) έχει αποδειχθεί καλά, έχω χρησιμοποιήσει το ίδιο καλώδιο για να επιτύχω και τα δύο. Το POE σημαίνει ότι θα τροφοδοτείτε τη συσκευή σας μέσω του ίδιου καλωδίου ethernet που χρησιμοποιείτε για επικοινωνία.

Ο απλούστερος τρόπος ήταν να αγοράσετε ένα ζευγάρι συνδυασμού καλωδίων/συνδέσεων που έχει ήδη τις συνδέσεις. Μετά από αυτό, συνδέετε μόνο τα 2 άκρα μέσω του τυπικού CAT-5 UTP, ή καλύτερα, καλωδίου FTP. Το τελευταίο είναι καλύτερο, καθώς έχει και εξωτερική μόνωση.

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

Για να βεβαιωθώ ότι το περίβλημα παραμένει αδιάβροχο, χρειάστηκα μια υποδοχή Ethernet που έχει καλή στεγανοποίηση

Ευτυχώς το Adafruit έχει κάτι ακριβώς για αυτόν τον σκοπό:

www.adafruit.com/products/827

Έχοντας τακτοποιήσει αυτό, το μόνο που έπρεπε να κάνω ήταν να δημιουργήσω ένα σύνολο στο περίβλημα όπου θα μπορούσα να τοποθετήσω αυτόν τον σύνδεσμο.

Το Raspberry PI χρειάζεται ένα σταθερό τροφοδοτικό 5V, το ίδιο και το USB stick. Έχοντας κάποια εμπειρία με τα ηλεκτρονικά, σκέφτηκα ότι σε ένα μακρύ καλώδιο UTP, η πτώση τάσης θα είναι σημαντική, επομένως χρησιμοποίησα ένα τροφοδοτικό 12v για να τροφοδοτήσω το καλώδιο ethernet. Στο περίβλημα, έχω χρησιμοποιήσει έναν μετατροπέα 5A DC-DC για να μειώσω την τάση στα σταθερά 5V.

Ο 12v αποδείχθηκε ανεπαρκής σε καλώδιο μήκους 40m, καθώς η πτώση τάσης σε υψηλή κατανάλωση (όταν άρχισε να λειτουργεί το ραβδί Dvb-t) ήταν πάρα πολύ και το DC DC που μετατράπηκε δεν μπόρεσε να σταθεροποιήσει την τάση στα 5V. Αντικατέστησα το τροφοδοτικό 12v με ένα που παρείχε 19V και αυτή τη φορά ήταν καλό.

Ο μετατροπέας 5V DC DC που χρησιμοποίησα ήταν αυτός:

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

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και άλλους, αλλά βεβαιωθείτε ότι είναι μετατροπέας DC DC σε λειτουργία εναλλαγής και ότι μπορεί να παρέχει μακροπρόθεσμα τουλάχιστον 2.0Amps. Δεν βλάπτει να αφήσετε λίγο απόθεμα, καθώς σε αυτή την περίπτωση θα λειτουργήσει πιο δροσερά…

Τώρα το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να τα συνδυάσετε όλα, από το βύσμα POE, να συνδέσετε την έξοδο 19V στον μετατροπέα DC-DC, να χρησιμοποιήσετε ένα κατσαβίδι και ένα βολτόμετρο για να ρυθμίσετε την τάση εξόδου στα 5v, να κολλήσετε ένα καλώδιο micro USB στην έξοδο του μετατροπέα DC-DC και χρησιμοποιήστε ένα πρόσθετο καλώδιο από τον μετατροπέα στον σταθεροποιητή 3,3V από το dongle DVB-T. Δεν έχουν όλα τα dongles το ίδιο σχηματικό, επομένως πρέπει να αναζητήσετε αυτό το μέρος, αλλά είναι συνήθως παρόμοιο με αυτό της εικόνας (που έχει τα 2 καλώδια συνδεδεμένα με αυτό, κίτρινο και γκρι, 5V, gnd). Αφού εντοπίσετε το IC, αναζητήστε ένα φύλλο δεδομένων στο Διαδίκτυο και θα βρείτε το pinout.

Μην ξεχάσετε να κόψετε το PCB μεταξύ των 5V από την υποδοχή USB και το IC, γιατί διαφορετικά θα τροφοδοτηθεί επίσης από το PI και αυτό μπορεί να έχει ανεπιθύμητα αποτελέσματα

Στο τέλος, το παλιό μου pa έχει κατασκευάσει μια μεταλλική βάση στην οποία το περίβλημα θα μπορούσε να τοποθετηθεί με ασφάλεια.

Στην παραπάνω εικόνα μπορείτε να δείτε ολόκληρο το πράγμα τοποθετημένο στην οροφή του κτιρίου.

Βήμα 3: Εγκατάσταση λογισμικού

Στο φόρουμ Flightradar μπορείτε να βρείτε ένα καλό σεμινάριο για τον τρόπο εγκατάστασης ολόκληρου του πακέτου SW, ωστόσο είναι ελαφρώς ξεπερασμένο, καθώς ορισμένα μέρη δεν χρειάζεται να γίνουν τώρα.

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

Αρχικά, θα πρέπει να εγκαταστήσετε το Raspbian OS στις κάρτες SD. (Βήμα 1)

Στη συνέχεια, δεν χρειάζεται να εγκαταστήσετε το πρόγραμμα οδήγησης RTL, καθώς περιλαμβάνεται ήδη στους πρόσφατους πυρήνες. Ούτε χρειάζεται να εγκαταστήσετε το dump1090 ξεχωριστά, έρχεται με την εγκατάσταση του fr24feed.

Αλλά θα πρέπει να κάνετε το βήμα για να συμπεριλάβετε τη μαύρη λίστα του τυπικού προγράμματος οδήγησης dvb-t, καθώς διαφορετικά το dum1090 δεν θα μπορεί να επικοινωνήσει μαζί του.

Αφού γίνει αυτό, επανεκκινήστε το PI και εγκαταστήστε το πρόγραμμα fr24feed.

Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να ενημερώσετε το αποθετήριο και να το προσθέσετε από το flightradar και να εγκαταστήσετε ολόκληρο το πακέτο, όπως εξηγείται εδώ:

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

Το πακέτο αποτελείται από το dump1090, το SW που επικοινωνεί με το USB dongle και τροφοδοτεί δεδομένα στην εφαρμογή fr24feed. Αυτό θα ανεβάσει τα δεδομένα στους διακομιστές FR24 (ή στο piaware, εάν τους διαμορφώσετε και τους δύο).

Εάν χρειάζεστε περισσότερες πληροφορίες και τροποποιήσεις σχετικά με το dump1090, μπορείτε να βρείτε μια καλή περιγραφή εδώ:

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

Παραλείψτε το μέρος σχετικά με την εγκατάσταση, καθώς είναι ήδη εγκατεστημένο. Συνδεθείτε στο PI μέσω ssh και εκδώστε μια εντολή ps -aux για να δείτε αν λειτουργεί και με ποιες παραμέτρους.

Εάν θέλετε να εγκαταστήσετε το piaware μαζί με το fr24feed, μπορείτε να το κάνετε, αλλά βεβαιωθείτε ότι μόνο ένα από αυτά ξεκινά dump1090. Επίσης, βεβαιωθείτε ότι το dump1090 μεταδίδει ακατέργαστα δεδομένα στη θύρα 30005, διαφορετικά το piaware δεν θα μπορεί να λάβει δεδομένα.

Συμβουλευτείτε πάντα το αρχείο καταγραφής που δημιουργούν αυτές οι εφαρμογές, καθώς αυτό θα σας βοηθήσει να εντοπίσετε σφάλματα σε περίπτωση που κάτι δεν λειτουργεί όπως αναμένεται.