Монитор полета с использованием Raspberry PI и DVB Stick: 3 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Если вы часто путешествуете или просто увлекаетесь самолетами, то Flightradar или Flightaware - это 2 обязательных веб-сайта (или приложений, а также мобильных приложений), которые вы будете использовать ежедневно.

Оба позволяют отслеживать самолеты в режиме реального времени, видеть расписание рейсов, задержки и т. Д.

На сайтах используются комбинированные системы для получения данных с самолетов, но в настоящее время протокол ADB-S становится все более популярным и широко распространенным.

Шаг 1. Протокол ADS-B

Автоматическое зависимое наблюдение, или сокращенно ADS-B, как указано в Википедии:

«Автоматическое зависимое наблюдение - широковещательная передача (ADS – B) - это технология наблюдения, при которой самолет определяет свое местоположение с помощью спутниковой навигации и периодически передает его в эфир, что позволяет отслеживать его. Информация может приниматься наземными станциями управления воздушным движением в качестве замены для вторичного радара. Он также может приниматься другими воздушными судами для обеспечения ситуационной осведомленности и обеспечения возможности самоотделения. ADS – B является "автоматическим", поскольку не требует участия пилота или внешнего сигнала. Он "зависит" в том смысле, что он зависит от данных от навигационная система самолета. [1]"

Вы можете прочитать больше об этом здесь:

en.wikipedia.org/wiki/Automatic_dependent_…

Система сложна, тем, кто интересуется деталями, можно начать с Википедии.

Короче говоря, самолеты передают на частоте 1090 МГц несколько полетных данных, которые содержат информацию, такую как скорость, высота, направление, крик, координаты, которые могут использоваться наземным управлением или другим самолетом для определения самолета и его точного местоположения.

Это второстепенная система по сравнению с обычным радаром, но она будет вводиться как обязательная на все большем количестве самолетов.

Эту информацию можно кэшировать через специальные приемники и передавать на специализированные веб-сайты, которые создают «живую» базу данных о самолетах.

Такими веб-сайтами являются:

Flightradar

www.flightradar24.com/

ПО для полетов

flightaware.com/

Шаг 2. Загрузка данных с одноплатного компьютера Raspberry PI и USB-накопителя DVB-T

Эти веб-сайты часто предлагают оборудование, способное принимать ADB-S, которое загружает данные в свою базу данных для улучшения покрытия. Конечно, они предоставляют это только в том случае, если ваше место установки увеличит существующее в настоящее время покрытие.

Взамен вы получите неограниченный премиум-аккаунт, который позволит вам получить доступ к большому количеству дополнительной информации помимо бесплатных учетных записей. Конечно, вы избавитесь и от рекламы.

Но вам не нужен профессиональный и дорогой рецептор ADB-S. Вы можете построить его, потратив несколько долларов (в целом это менее 100 долларов), используя пару компонентов.

Есть хорошие учебные пособия, для получения дополнительной информации вы можете обратиться к приведенным ниже веб-страницам, я лишь попытаюсь сделать краткое изложение и, возможно, объясню несколько деталей, которые упущены в этих руководствах:

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

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

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

Эти ссылки ориентированы только на установку программного обеспечения, но не на аппаратную или механическую настройку. Я постараюсь осветить и эти.

Таким образом, HW состоит из одноплатного компьютера Raspberry PI. Если вы не живете на Марсе, вы, вероятно, уже слышали об этом, это очень популярный маленький компьютер, который достиг уже 3-го поколения.

Последняя модель предлагает четырехъядерный 64-разрядный процессор с тактовой частотой 1,2 ГГц, видео, локальную сеть, Wi-Fi, Bluetooth по цене продажи 35 долларов:

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

Конечно, в вашей стране вы не получите его так дешево, но это все равно дешево по сравнению с тем, что вы можете с ним сделать, и тем, насколько большое сообщество вы можете найти за этим.

Для нашего проекта использование последней модели - это немного излишне, поэтому и более старой модели, возможно, более чем достаточно модели B PI 1 (это то, что я также использовал).

Также лучше использовать 1-й ИП, так как он имеет меньшее энергопотребление и, следовательно, меньшее тепловыделение.

Даже если это не требуется для нормального использования, лучше оснастить Raspberry радиатором (по крайней мере, для процессора), так как в конце вы установите всю установку в водонепроницаемую коробку корпуса и установите ее наверху. крышу, чтобы обеспечить лучший прием сигнала (что означает, что у вас будет лучшее покрытие) и хорошая прямая видимость. Вы можете купить комплект радиатора у перепродавцов, которые также продают саму плату.

Прием данных будет осуществляться с помощью ключа DVB-T. Так как не все модели могут настраиваться на частоту 1090, лучше всего использовать уже проверенный чипсет RTL2832. Такие тюнеры на Алиэкспресс легко найти у наших китайских друзей за пару баксов:

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

Эти устройства, как правило, потребляют много энергии от порта USB и сильно нагреваются, и если у вас есть модель Raspberry Pi B (а не 2 и 3), вам больше всего понравятся проблемы с источником питания.

Я модифицировал свой (поместил 2 радиатора на интегральную схему тюнера и на процессор, а также изготовил радиатор для интегральной схемы источника питания, обеспечивающей напряжение 3,3 В.

Кроме того, я вырезал печатную плату, чтобы отключить питание от порта USB, и поставил ее непосредственно для преобразователя постоянного тока в постоянный (подробнее об этом позже).

Вы можете увидеть изменения на картинках выше, но для их выполнения вам потребуются определенные навыки. Если вы не хотите разрезать печатную плату, вы можете подключить флешку к USB-концентратору с питанием.

Но и в этом случае я настоятельно рекомендую установить радиаторы, так как в противном случае из-за отсутствия вентиляции внутри корпуса и попадания прямых солнечных лучей он может перегреться и сгореть.

Для корпуса я использовал корпус IP67 / 68, чтобы вода не попадала внутрь устройства. Я также поместил антенну внутрь коробки, как вы можете видеть на картинке выше.

Единственное, что нужно было решить, это установить источник питания внутри корпуса и локальную сеть.

Поскольку POE (Power over Ethernet) хорошо зарекомендовал себя, я использовал один и тот же кабель для достижения обоих. POE означает, что вы будете подавать питание на свое устройство по тому же кабелю Ethernet, который вы используете для связи.

Самый простой способ - купить пару комбинированных кабелей и разъемов, в которых уже есть соединения. После этого вы подключаете только 2 конца через стандартный кабель CAT-5 UTP или, лучше, FTP-кабель. Последний лучше, так как имеет еще и внешнюю изоляцию.

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

Чтобы корпус оставался водонепроницаемым, мне понадобился разъем Ethernet с хорошей герметичностью

К счастью, у Adafruit есть что-то именно для этой цели:

www.adafruit.com/products/827

Разобравшись с этим, все, что мне нужно было сделать, это сделать единое целое на корпусе, где я мог бы установить этот разъем.

Raspberry PI нуждается в стабильном источнике питания 5 В, как и USB-накопитель. Имея некоторый опыт работы с электроникой, я подумал, что на длинном кабеле UTP падение напряжения будет значительным, поэтому я использовал источник питания 12 В для подачи питания на кабель Ethernet. В корпусе я использовал преобразователь постоянного тока в постоянный ток 5 А, чтобы понизить напряжение до стабильных 5 В.

12 В оказалось недостаточно для кабеля длиной 40 м, поскольку падение напряжения при высоком потреблении (когда ручка Dvb-t начинала работать) было слишком большим, и преобразованный постоянный ток в постоянный ток не мог стабилизировать напряжение до 5 В. Я заменил блок питания 12 В на блок питания 19 В, и на этот раз он был хорош.

Преобразователь постоянного тока 5 В постоянного тока, который я использовал, был следующим:

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

Вы также можете использовать другие, но убедитесь, что это импульсный преобразователь постоянного тока постоянного тока, и что он может обеспечить в долгосрочной перспективе не менее 2,0 ампер. Не помешает оставить немного резерва, так как в этом случае будет холоднее…

Теперь все, что вам нужно сделать, это собрать все это вместе, от разъема POE подключить выход 19 В к преобразователю DC-DC, с помощью отвертки и вольтметра установить выходное напряжение на 5 В, припаять кабель micro USB к выходу. преобразователя постоянного тока в постоянный и используйте дополнительный кабель от преобразователя к стабилизатору 3,3 В от адаптера DVB-T. Не все ключи имеют одинаковую схему, поэтому вам следует искать эту часть, но обычно она похожа на ту, что на картинке (к которой подключены 2 провода, желтый и серый, 5 В, земля). После того, как вы найдете IC, поищите в Интернете таблицу данных, и вы найдете распиновку.

Не забудьте разрезать печатную плату между 5 В от USB-разъема и микросхемой, иначе она будет питаться также от PI, и это может иметь нежелательные эффекты

В конце концов, мой старый папа изготовил металлическую подставку, на которой можно было надежно закрепить корпус.

На картинке выше вы можете увидеть все это, установленное на крыше здания.

Шаг 3: Установка программного обеспечения

На форуме Flightradar вы можете найти хорошее руководство по установке всего пакета ПО, однако оно немного устарело, так как некоторые части не нужно делать сейчас.

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

Сначала вам нужно будет установить Raspbian OS на SD-карты. (Шаг 1)

Впоследствии вам не нужно устанавливать драйвер RTL, так как он уже включен в последние ядра. Также отдельно устанавливать dump1090 не нужно, он идет в комплекте с установкой fr24feed.

Но вам нужно будет сделать шаг, чтобы занести в черный список стандартный драйвер dvb-t, иначе dum1090 не сможет с ним связаться.

После этого перезагрузите PI и установите программу fr24feed.

Все, что вам нужно сделать, это обновить репозиторий, добавить репозиторий из flightradar и установить весь пакет, как описано здесь:

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

Пакет состоит из dump1090, программного обеспечения, которое взаимодействует с USB-ключом и передает данные в приложение fr24feed. Это загрузит данные на серверы FR24 (или piaware, если вы настроите их оба).

Если вам нужна дополнительная информация и настройка dump1090, вы можете найти хорошее описание здесь:

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

Пожалуйста, пропустите часть об установке, так как она уже установлена. Войдите в PI через ssh и введите команду ps -aux, чтобы узнать, работает ли он и с какими параметрами.

Если вы хотите установить piaware вместе с fr24feed, вы можете это сделать, но убедитесь, что только один из них запускает dump1090. Также убедитесь, что dump1090 передает необработанные данные через порт 30005, иначе piaware не сможет получать данные.

Всегда сверяйтесь с журналом, который создают эти приложения, так как это поможет вам в отладке, если что-то не работает должным образом.