Letový monitor s použitím malinového PI a DVB Stick: 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Ak často cestujete alebo máte radi lietadlá, potom Flightradar alebo Flightaware sú 2 webové stránky (alebo aplikácie, pretože existujú aj mobilné aplikácie), ktoré budete používať denne.

Oba vám umožňujú sledovať lietadlá v reálnom čase, vidieť letové plány, meškania atď.

Webové stránky používajú na získavanie údajov z lietadiel kombinované systémy, ale v dnešnej dobe je protokol ADB-S stále populárnejší a rozšírenejší.

Krok 1: Protokol ADS-B

Automatické závislé sledovanie alebo skrátene ADS-B je, ako uvádza wikipédia:

"Automatické závislé sledovanie - vysielanie (ADS -B) je sledovacia technológia, v ktorej lietadlo určuje svoju polohu prostredníctvom satelitnej navigácie a pravidelne ju vysiela, čo umožňuje jej sledovanie. Informácie môžu byť prijaté pozemnými stanicami riadenia letovej prevádzky ako náhrada." môže byť prijatý aj inými lietadlami, aby poskytol informácie o situácii a umožnil oddelenie. ADS – B je „automatický“v tom, že nevyžaduje žiadny pilot ani externý vstup. Je „závislý“v tom, že závisí od údajov z navigačný systém lietadla. [1]"

Viac si o tom môžete prečítať tu:

en.wikipedia.org/wiki/Automatic_dependent_…

Systém je komplexný, pre tých, ktorých zaujímajú detaily, je Wikipédia dobrým začiatkom.

Stručne povedané, lietadlá prenášajú na frekvencii 1090 MHz niekoľko letových údajov, ktoré obsahujú informácie ako rýchlosť, nadmorskú výšku, smer, vrzanie, súradnice, ktoré môže pozemné riadenie alebo iné lietadlo použiť na identifikáciu lietadla a jeho presnú polohu.

Toto je sekundárny systém bežného radaru, ale bude zavedený ako povinný na stále väčšom počte leteckých remesiel.

Tieto informácie je možné uložiť do vyrovnávacej pamäte prostredníctvom vyhradených prijímačov a odoslať ich na špecializované webové stránky, ktoré vytvoria „živú“databázu lietadla.

Takíto webisti sú:

Flightradar

www.flightradar24.com/

Lietadlo

flightaware.com/

Krok 2: Kŕmenie údajov pomocou jednodoskového počítača Raspberry PI a USB kľúča DVB-T

Tieto webové stránky často ponúkajú zariadenie schopné príjmu ADB-S, ktoré bude za účelom zlepšenia pokrytia nahrávať údaje do ich databázy. Samozrejme, poskytujú ho iba v prípade, že miesto inštalácie zvýši aktuálne existujúce pokrytie.

Výmenou získate neobmedzený prémiový účet, ktorý vám okrem bezplatných účtov umožní prístup k mnohým ďalším informáciám. Reklamy sa samozrejme tiež zbavíte.

Nepotrebujete však profesionálny a drahý receptor ADB-S. Jeden si môžete postaviť za pár dolárov (celkovo je to pod 100 dolárov) pomocou niekoľkých komponentov.

Existuje veľa dobrých návodov, ďalšie informácie nájdete na nižšie uvedených webových stránkach. Pokúsim sa z nich urobiť iba súhrn a možno vysvetliť niekoľko podrobností, ktoré v týchto návodoch chýbajú:

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

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

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

Tieto odkazy sa zameriavajú iba na inštaláciu softvéru, ale nesústredia sa na HW alebo mechanické nastavenie. Pokúsim sa pokryť aj tieto.

HW sa teda skladá z jednodoskového počítača Raspberry PI. Pokiaľ nežijete na Marse, pravdepodobne ste o tom už počuli, je to veľmi populárny malý počítač, ktorý dosiahol už 3. generáciu.

Najnovší model ponúka štvorjadrový 1,2 GHz 64 -bitový procesor, videocore, LAN, Wifi, Bluetooth, to všetko za predajnú cenu 35 USD:

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

Vo vašej krajine to samozrejme tak lacné nezoženiete, ale stále je to lacné v porovnaní s tým, čo s tým môžete robiť a ako veľkú komunitu za tým nájdete.

V prípade nášho projektu je použitie najnovšieho modelu trochu prehnané, a preto je starší model PI 1 B viac než dostatočný (toto som tiež použil).

Je tiež lepšie použiť prvý PI, pretože má nižšiu spotrebu energie, a teda aj nižší odvod tepla.

Aj keď to nie je potrebné pre bežné použitie, je lepšie vybaviť Raspberry chladičom (aspoň pre procesor), pretože nakoniec nainštalujete celé nastavenie do vodotesného boxu a namontujete ho na hornú časť strechu, aby ste získali lepší príjem signálu (to znamená, že budete mať lepšie pokrytie) a dobrú viditeľnosť. Súpravu chladiča si môžete kúpiť od predajcov, ktorí predávajú aj samotnú dosku.

Príjem údajov sa bude vykonávať pomocou DVB-T donglu. Pretože nie všetky modely dokážu naladiť frekvenciu 1090, je najlepšie použiť už osvedčenú čipovú sadu RTL2832. Je ľahké nájsť takéto tunery na Aliexpress od našich čínskych priateľov za pár dolárov:

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

Tieto jednotky majú tendenciu spotrebovávať veľa energie z portu USB a bežia dosť horúce. V prípade, že máte Raspberry Pi model B (nie 2 a 3), budete najradšej mať problémy s napájaním.

Upravil som svoj (umiestnil 2 chladiče na integrovaný obvod tunera a na procesor a tiež som vyrobil chladič pre integrovaný obvod napájania, ktorý poskytuje napätie 3,3 V.

Tiež som prerušil dosku plošných spojov, aby sa prerušilo napájanie z portu USB, a dodal som ju priamo pre prevodník DC-DC (viac o tom neskôr).

Úpravy môžete vidieť na vyššie uvedených obrázkoch, ale na ich vykonanie budete potrebovať určité zručnosti. V prípade, že nechcete rezať dosku s plošnými spojmi, môžete kartu zapojiť do napájaného rozbočovača USB.

Ale aj v tomto prípade dôrazne odporúčam namontovať chladiče, pretože v opačnom prípade sa kvôli nedostatočnému vetraniu vo vnútri krytu a priamemu slnku môže príliš zahriať a vyhorieť.

Ako kryt som použil kryt IP67/68, aby som zaistil, že sa do jednotky nedostane žiadna voda. Anténu som tiež umiestnil do krabice, ako vidíte na obrázku vyššie.

Jediné, čo bolo potrebné vyriešiť, bolo dostať napájanie do krytu a ethernetu.

Ako je osvedčené POE (napájanie cez ethernet), na dosiahnutie oboch som použil ten istý kábel. POE znamená, že do zariadenia budete napájať ten istý ethernetový kábel, ktorý používate na komunikáciu.

Najjednoduchším spôsobom bolo kúpiť dvojicu kombinácií káblov a konektorov, ktoré už majú pripojenia. Potom spojíte iba 2 konce pomocou štandardného kábla FTP CAT-5 alebo lepšie. Ten druhý je lepší, pretože má aj vonkajšiu izoláciu.

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

Aby som zaistil, že kryt zostane vodotesný, potreboval som ethernetový konektor s dobrým tesnením

Našťastie Adafruit má niečo presne na tento účel:

www.adafruit.com/products/827

Keď je to vyriešené, všetko, čo som musel urobiť, bolo vytvoriť celok na kryte, kde by som mohol namontovať tento konektor.

Raspberry PI potrebuje stabilné 5V napájanie, rovnako aj USB kľúč. Keď mám nejaké skúsenosti s elektronikou, myslel som si, že na dlhom kábli UTP bude pokles napätia značný, a preto som na napájanie ethernetového kábla použil napájanie 12 V. V kryte som použil 5A menič DC-DC na zníženie napätia na stabilných 5V.

Na 40 m dlhom kábli sa ukázalo, že 12 V je nedostatočné, pretože pokles napätia pri vysokej spotrebe (keď začala fungovať páčka Dvb-t) bol príliš veľký a konvertovaný DC DC nedokázal stabilizovať napätie na 5 V. Vymenil som napájací zdroj 12 V za napájací zdroj 19 V a tentoraz to bolo dobré.

Použil som 5V DC DC menič, ktorý bol tento:

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

Môžete použiť aj iné zariadenia, ale uistite sa, že je to menič DC DC v spínacom režime a že v dlhodobom horizonte môže poskytovať najmenej 2,0 ampéry. Nie je na škodu nechať si trochu rezervy, pretože v tomto prípade to bude fungovať chladnejšie …

Teraz všetko, čo musíte urobiť, je dať všetko dohromady, z konektora POE, pripojiť 19V výstup k meniču DC-DC, pomocou skrutkovača a voltmetra nastaviť výstupné napätie na 5V, na výstup spájkovať kábel micro USB konvertora DC-DC a použite ďalší kábel z prevodníka na stabilizátor 3,3 V z hardvérového kľúča DVB-T. Nie všetky hardvérové kľúče majú rovnakú schému, preto by ste mali vyhľadať túto časť, ale zvyčajne je podobná tej na obrázku (ku ktorej sú pripojené 2 vodiče, žltý a sivý, 5 V, GND). Keď nájdete integrovaný obvod, vyhľadajte na internete údajový list a nájdete kolík.

Nezabudnite odpojiť DPS medzi 5 V z konektora USB a integrovaného obvodu, pretože inak bude napájaný aj z PI, čo môže mať nežiaduce účinky

Nakoniec môj starý otec vyrobil kovový stojan, do ktorého bolo možné bezpečne namontovať kryt.

Na obrázku vyššie môžete vidieť celú vec namontovanú na streche budovy.

Krok 3: Inštalácia softvéru

Na fóre Flightradar nájdete dobrý návod, ako nainštalovať celý balík SW, je však mierne zastaraný, pretože niektoré časti nie je potrebné teraz robiť.

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

Najprv budete musieť nainštalovať Raspbian OS na SD karty. (Krok 1)

Potom nemusíte inštalovať ovládač RTL, pretože už je zahrnutý v najnovších jadrách. Rovnako nemusíte inštalovať dump1090 samostatne, dodáva sa s inštaláciou fr24feed.

Budete však musieť urobiť krok, aby ste zaradili štandardný ovládač dvb-t na čiernu listinu, pretože inak s ním dum1090 nebude môcť komunikovať.

Potom reštartujte PI a nainštalujte program fr24feed.

Všetko, čo musíte urobiť, je aktualizovať úložisko a pridať ho z flightradar a nainštalovať celý balík, ako je vysvetlené tu:

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

Balík pozostáva z dump1090, SW, ktorý komunikuje s USB kľúčom a dodáva údaje do aplikácie fr24feed. Tým sa údaje odošlú na servery FR24 (alebo na piaware, ak ich nakonfigurujete oba).

Ak potrebujete viac informácií a vylepšení o dump1090, nájdete dobrý popis tu:

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

Vynechajte časť o inštalácii, pretože už je nainštalovaná. Prihláste sa do PI pomocou ssh a zadajte príkaz ps -aux, aby ste zistili, či je spustený a s akými parametrami.

Ak chcete nainštalovať piaware spolu s fr24feed, môžete to urobiť, ale uistite sa, že dump1090 spustí iba jeden z nich. Uistite sa tiež, že dump1090 streamuje nespracované údaje na port 30005, inak piaware nebude môcť prijímať údaje.

Vždy si prečítajte protokol, ktorý tieto aplikácie vytvárajú, pretože vám to pomôže pri ladení v prípade, že niečo nefunguje podľa očakávania.