ADS-B: Instalacja i konfiguracja odbiornika na Raspberry Pi

Cześć!

Dzisiaj zajmiemy się instalacją oraz wstępną konfiguracją własnego zestawu do odbioru lokalizacji samolotów znajdujących się na niebie za pomocą Raspberry Pi oraz paru akcesoriów, które opiszę w poniżej.

Wstęp do naszego projektu

Poradnik podzielę na kilka etapów – od wstępnej konfiguracji, po przygotowanie systemu, instalację kontenerów Docker na Raspberry Pi, udostępnianie naszych danych do innych portali zajmujących się agregowaniem informacji o lotach.

Czym jest ADS-B?

ADS-B (Automatic Dependent Surveillance–Broadcast) to system automatycznego nadzoru i przekazywania informacji używany w lotnictwie. Ta technologia umożliwia statkom powietrznym przesyłanie danych, takich jak położenie, prędkość, wysokość i identyfikacja, innym statkom oraz stacjom naziemnym. Opiera się ona na technologii GPS oraz transponderach zamontowanych na pokładzie statków powietrznych.

System ADS-B pracuje na dwóch głównych częstotliwościach: 1090 MHz oraz 978 MHz. Oba pasma są używane w zależności od regionu świata i zastosowania.

W rzeczywistości, większość dużych statków powietrznych jest wyposażona w transpondery ADS-B, pracujące na częstotliwości 1090 MHz, natomiast mniejsze statki powietrzne, szczególnie te operujące w Stanach Zjednoczonych, mogą korzystać z systemu UAT na częstotliwości 978 MHz. Współdziałanie obu pasm ma na celu zwiększenie skuteczności i elastyczności systemu ADS-B w zarządzaniu ruchem powietrznym.

Przygotowanie

Przed przystąpieniem do instalacji systemu odbioru ADS-B, warto solidnie się przygotować. Oto obszerniejszy opis, co było konieczne na podstawie mojej własnej konfiguracji.

Do stworzenia poradnika, będę korzystać z dokumentacji udostępnionej przez zespół SDR-Enthusiasts, który wykonał bardzo dobrą pracę. Serdecznie im dziękuję za udostępnienie tych informacji. W dalszej części poradnika będę także korzystać z ich kontenerów, co ułatwi proces instalacji i konfiguracji.

Lokalizacja

Przy zakładaniu systemu odbioru ADS-B z użyciem Raspberry Pi, pamiętaj o znaczeniu odpowiedniego miejsca do instalacji anteny. Oto kilka wskazówek, które mogą okazać się pomocne.

• Lokalizacja anteny: Wybierz miejsce, które zapewnia swobodny dostęp antenie do otwartego nieba. Upewnij się, że antena nie będzie przysłonięta przez przeszkody – takie jak drzewa, budynki czy inne obiekty;
• Unikaj zakłóceń: Umieść antenę z dala od urządzeń generujących zakłócenia elektromagnetyczne, co mogłoby wpłynąć na jakość odbieranych sygnałów;
• Bezpieczeństwo okablowania: Zapewnij bezpieczne poprowadzenie przewodów od anteny do odbiornika, unikając potencjalnych źródeł uszkodzeń. Zabezpiecz okablowanie przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi;
• Optymalna wysokość: Postaraj się umieścić antenę na optymalnej wysokości, aby zminimalizować zakłócenia terenu i poprawić zasięg odbieranych sygnałów;

Biorąc pod uwagę te wskazówki, zdecydowałem się zainstalować antenę na dachu budynku, w którym mieszkam. Cieszę się, że już kilka lat temu przewidziałem, że będzie taka potrzeba i uwzględniłem to podczas budowy osiedla, rozmawiając z deweloperem w sprawie kilku zmian lokatorskich. Jedną z tych zmian było wyprowadzenie przewodu antenowego oraz przewodu sieciowego kat. 6 bezpośrednio z mojego mieszkania na dach.

Dzięki umiejscowieniu anteny na dachu, mam pewność, że zapewniłem jej swobodny dostęp do otwartego nieba. Wykorzystując tę optymalną wysokość, unikam również zakłóceń terenowych, co przyczynia się do poprawy zasięgu odbieranych sygnałów.

Formalności związane z wykorzystywaniem dachu

W przypadku planowania instalacji anteny na dachu budynku mieszkalnego, konieczne jest przestrzeganie formalności związanych z prawem budowlanym, zwłaszcza gdy mamy do czynienia z budynkiem objętym wspólnotą lub spółdzielnią. W związku z tym, aby postawić maszt oraz antenę na dachu, należy podjąć następujące kroki:

• Zgoda Wspólnoty lub Spółdzielni: Przed przystąpieniem do instalacji, ważne jest uzyskanie zgody zarządu wspólnoty lub spółdzielni mieszkaniowej. Zazwyczaj dachy budynków mieszkalnych są uznawane za wspólne obszary, a decyzje dotyczące ich wykorzystania wymagają zgody wspólnoty mieszkaniowej.
• Prawo Budowlane: Należy sprawdzić przepisy prawa budowlanego, aby dowiedzieć się, czy instalacja anteny na dachu wymaga uzyskania jakichkolwiek specjalnych pozwoleń czy zgód. W niektórych przypadkach, w zależności od rodzaju anteny i planowanej instalacji, mogą być wymagane dodatkowe formalności.
• Umowa i Odpowiedzialność: Wspólnota lub spółdzielnia może również zażądać podpisania umowy, która określi warunki korzystania z dachu, prawa i obowiązki związane z instalacją anteny. Warto także omówić kwestie związane z ewentualnymi uszkodzeniami dachu lub innych elementów budynku podczas instalacji.
• Bezpieczeństwo Konstrukcji: Niezależnie od celu instalacji anteny, maszt powinien być solidny i bezpieczny. Upewnij się, że spełnia wszelkie normy bezpieczeństwa, aby uniknąć ewentualnych szkód czy wypadków.
• Zgłoszenie do Wspólnoty Mieszkaniowej: Przed przystąpieniem do prac, ważne jest poinformowanie sąsiadów i mieszkańców o planowanej instalacji, a także wysłuchanie ich ewentualnych obaw czy zastrzeżeń. Współpraca z mieszkańcami może przyczynić się do osiągnięcia porozumienia w sprawie instalacji anteny.

Pamiętaj, że w przypadku każdego budynku i wspólnoty mogą obowiązywać różne zasady, dlatego też zawsze warto skonsultować się z zarządem wspólnoty lub spółdzielni oraz skonsultować się z Wydziałem Praw Lokatorów i Utrzymania Zasobów Mieszkaniowych Departamentu Mieszkalnictwa Ministerstwa Rozwoju i Technologii, aby upewnić się, że wszystkie formalności są spełnione.

Tworzenie anteny w prywatnym domostwie zazwyczaj jest bardziej bezproblemowe, ponieważ nie wymaga uzyskania zgody od innych mieszkańców czy instytucji.

Wymagane urządzenia i komponenty

W moim przypadku, abym mógł rozpocząć odbieranie dowolnych informacji przesyłanych przez statki powietrzne, konieczne było posiadanie:

• Hardware:
  • Raspberry Pi 4B w wersji 2 lub 4 GB,
    • Obecnie możecie już skorzystać z dostępnego w sprzedaży Raspberry Pi 5, jednakże dostępność jego jest bardzo mała. Polecam skorzystać z rpilocator.com, aby zobaczyć gdzie możesz obecnie dostać w rozsądnej cenie urządzenie;
  • Raspberry Pi PoE HAT,
    • Z racji doprowadzenia na dach jednego przewodu sieciowego postanowiłem zasilić Raspberry Pi po PoE w standardzie 802.3af;
    • Zasilany jest z routera Mikrotik RB5009UPr+S+IN;
  • Odbiornik SDR, który zakresem obejmuje częstotliwość 1090 MHz,
    • Odbiornik USB od AirNav ma wbudowany filtr oraz wzmacniacz na wyżej wymienioną częstotliwość – stąd zakup jego był ekonomicznie uzasadniony;
  • Antena zoptymalizowana do pracy na częstotliwości 1090 MHz,
    • Antenę udało mi się kupić w okazyjnej cenie na Allegro, stąd też posłuży mi ona w opisaniu dalej instrukcji;
  • Karta pamięci WD Purple o pojemności 32GB.
    • Wybór karty od Western Digital ma na celu zapewnienie większej niezawodności oraz trwałości. W swoim rozwiązaniu możesz skorzystać z innych producentów kart pamięci przeznaczonych do monitoringu wideo – charakteryzują się one większą trwałością i wyższym TBW (Total Bytes Written);
• Dodatkowe wyposażenie:
  • Maszt balastowy bezinwazyjny o wysokości 1,2 m;
  • Skrzynka hermetyczna do zamontowania na słupie masztu bezinwazyjnego;
  • 3 szt. Bloczków betonowych do obciążenia masztu bezinwazyjnego;
  • Wycieraczka gumowa, na której zostanie posadowiony maszt bezinwazyjny.