ADS-B – Sledujeme letadla

Věděli jste, že každý může přijímat zprávy vysílané letadly a stačí k tomu pár věcí, co se vám možná právě válí v šuplíku?

Létat teď moc nemůžeme, tak se pojďme podívat na letecký provoz nad naší republikou a jako bonus získat placený účet na jedné ze služeb pro sledovaní letadel zdarma. Služby jako flightradar24 zná asi každý, kdo někdy pozoroval kondenzační čáry za letadlem a říkal si „kam asi letí?“ Je to jednoduché, otevřete webovou stránku, nebo mobilní aplikaci a celé nebe máte jako na dlani, jednoduché, ale jak to asi funguje, má každá služba své „radary“? Ano má, ale nejsou to klasické radary co známe z letiště, ale jsou to tisíce přijímačů udržovaných komunitou kolem dané služby. Pokud bydlíte v nějaké málo pokryté oblasti, kde by se hodilo větší pokrytí, můžete si například u Flightaware požádat o přijímač zdarma.

Set zasílaný službou FlightAware

Česká republika je velmi dobře pokrytá, takže šance na získání kitu zdarma bude témeř nulová, ale postavit takový kit naštěstí není nic složitého ani nákladného, pro úplně základní přijímač vám stačí DVB-T USB Stick a raspberry pi. I s takovým přijímačem lze chytat letadla vzdálená stovky km daleko. Kdo ví, třeba vás to nadchne a z provizorního přijímače na vyzkoušení se časem stane trvalá stanice s venkovní anténou. Za sdílení dat vás pak služby odmění placenými účty zdarma, které rozhodně nejsou k zahození. S nastavením, či případnými problémy vám poradí oficiální návody a široká komunita.

Sdílení dat služba flightradar24 odmění Bussiness účtem
U služby FlightAware je to Enterprise účet

Začneme trochou teorie pro získaní základního přehledu, jak co funguje a jaký význam mají jednotlivé zkratky, se kterými se můžeme při sledování letadel setkat. Kdo ji už zná, nebo se chce pustit přímo do stavby přijímače, může přeskočit na kapitolu stavba.

Trocha teorie:

Sekundární přehledový radar

Klasický radar zná nejspíše každý, méně lidí už ale zná jeho mladšího bratra, sekundární přehledový radar SSR (Secondary Surveillance Radar). Ten vychází ze systému vyvinutého během druhé světové války pro identifikaci vlastních/nepřátelských letounů (IFF). Oproti klasickému radaru nespoléhá na odraz radiového signálu, ale na zařízení umístěném na palubě letounu – transponder, česky často označovaný jako odpovídač. Pokud odpovídač zachytí signál SSR radaru (1030 MHz), odpoví na frekvenci 1090 MHz sledem krátkých pulzů. Obsah odpovědi závisí na komunikačním režimu/modu, pro civilní účely se používají mody A, C a S. Například odpověď v modu A obsahuje čtyřmístný identifikátor letu SQUAWK v rozsahu 0000-7777. SQUAWK je letounu přidělený při startu řízením letového provozu. Existuje několik vyhrazených kódů pomocí nichž může posádka oznámit nouzové situace na palubě jako únos, ztrátu komunikace apod.

7700 – Nouze
7600 – Ztráta komunikace
7500 – Násilné převzetí kontroly nad letadlem
Speciální SQUAWK kódy

Nás zajímá nejmladší Mode S. V odpovědi módu S je zakódována poloha, barometrická výška, unikátní 24 bitová adresa letadla, identifikace letadla, kód módu A, stav nouze. Odpověď navíc může obsahovat doplňková data systému ADS (Automatic Dependent System) pro přehled o vzdušné situaci založeného na principu předávání dat a polohy z letadla na pozemní přijímače. Ten se dělí na ADS-A, ADS-C a ADS-B. Pro sledování budeme využívat ADS-B, kde B znamená broadcast a tedy kdokoliv se správným vybavením může poslouchat. Přes ADS-B se dají sledovat nejen letadla, ale i objekty na letišti jako jsou vozidla údržby, follow me a letištních hasičů.

Pohyb vozidla údržby po Letišti Leoše Janáčka v Ostravě

Ne všechna letadla veřejně sdílejí svojí polohu, i ta lze však sledovat pomocí MLAT (multilaterace), kdy se pozice letadla vypočítává ze surových dat Mode S z několika přijímačů – známe geografickou polohu přijímačů a časový rozdíl odpovědi ke každému přijímači.

SDR

Takže víme, že se z letadla vysílají zprávy na frekvenci 1090MHz ale jak je zachytit a rozkódovat? S tím nám pomůže SDR (Software Defined Radio), kdy (zjednodušeně) přijímač pouze zachytává surový signál a o dekódování se místo hardwaru stará software. Pro účely SDR se hojně využívá levný DBV-T USB stick založený na chipu 820T2, který dokáže zachytávat signál v rozsahu 25MHz až 1800MHz. Pro SDR existuje velké množství programů schopných dekódovat rozličné protokoly jako například Universal Radio Hacker https://github.com/jopohl/urh

Dnes nás zajímá frekvence 1090 MHz, takže místo univerzálních analyzátorů použijeme program optimalizovaný přímo pro příjem ModeS – dump1090, který využívá většina služeb pro sledování leteckého provozu.

Stavba přijímače

Jako základ přijímače lze použít jakýkoliv jednodeskový počítač – Raspberry Pi, ODROID, Orange Pi, Banana Pi a další. My zvolíme jakékoliv starší Raspberry od verze 2 výše. Tato volba nám totiž podstatně zjednoduší instalaci, kdy budeme moci využít předpřipravený image SD karty a nebude potřeba všechen software instalovat ručně. Další částí je volba tuneru, zde máme na výběr ze tří možností. Nejlevnější z nich je DVB-T tuner s 820T2, avšak u něj může být problém, že se nelze spolehnout na to, že uvnitř je opravdu deklarovaný čip a čínský prodejce pošle jinou revizi, která sice DVB-T přijímá skvěle, ale pro ADSB se nehodí, protože 1090MHz nedokáže naladit. Vzhledem k ceně kolem 300 Kč je to ale stále jasná volba pro někoho, kdo si vše chce pouze vyzkoušet. Tuner má MCX konektor, takže lze použít snadno s malými pokojovými DVB-T anténami, ale pro připojení většiny 1090MHz antén bude nutná redukce na SMA, nebo N konektor.

Kdo to s ASDB zamýšlí vážně, zvolí spíše jeden z USB tunerů od firmy FlightAware Pro Stick a Pro Stick Plus. Oba jsou založeny na stejném čipu 820T2, ale obsahují zesilovač a v případě modelu Pro Stick Plus také pásmový filtr, který výrazně zlepšuje příjem v zarušených městských oblastech. Tunery mají lépe vyřešené chlazení a SMA anténní konektor, takže se obejdeme bez redukcí.

MCX vs SMA konektor
DVB-T dongle vs FlightAware Pro Stick plus

Antén vhodných pro příjem ADSB existuje mnoho druhů a jen jejich výčet by byl nad rámec tohoto článku. Opět platí, že pro zkoušku stačí malá pokojová anténa. Existuje i zajímavá verze antény vyrobená z plošného spoje. Pro naši ukázkovou stanici použijeme velkou venkovní anténu s N konektorem

Vlastní zapojení komponent dohromady je už triviální a pokud neplánujete umístit stanici venku (tj řešit vhodný vodotěsný obal, napájení, uchycení), můžete přejít na další krok.

Přijímač napájený přes PoE (prozatimní umístění před montáží na střechu)

Služby

Hardware máme sestavený a je čas vybrat vhodný software. Pro začátečníka je nejjednodušší využít předpřipravený obraz SD karty pro Raspberry Pi. Pokročilejší uživatelé můžou zkusit instalaci čistého Raspberry OS a manuální instalaci jedné či více služeb. My si ukážeme zprovoznění FlightAware nebo FlightRadaru24.

Pro flash SD karty můžeme použít například https://www.balena.io/etcher/

Balena Etcher

FlightAware

Image pro SD kartu si stáhneme z:

http://piaware.flightcdn.com/piaware-sd-card-4.0.img.zip

Než se nám naflashuje SD karta, tak se zatím zaregistrujeme na webu https://flightaware.com/adsb. Po flashnutí karty a připojení Raspberry do sítě počkáme několik sekund než celý systém nastartuje a spustí se FlightAware služba. V prohlížeči otevřeme stránku https://flightaware.com/adsb/piaware/claim, kde se nám zobrazí náš přijímač a spáruje se s účtem.

Párováni přijímače s účtem
Nastavení umístění

Klikneme na ikonu ozubeného kola a nastavíme umístění našeho přijímače a jeho nadmořskou výšku.

Stav přijímače můžeme sledovat i tak, že do prohlížeče napíšeme ip adresu našeho Raspberry Pi. Zobrazí se nám jednoduchá webová stránka zobrazující stav příjmu, spojení s PiAware serverem a vytížení systému.

Pod tlačítkem Go to 1090 SkyAware Map se skrývá mapa ukazující data z našeho přijímače. Vzhledem k omezenému počtu letů, muže chvilku trvat, než bude nějaké letadlo v dosahu.

Gratulujeme, můžete sledovat letadla a užívat si Enterprise účtu zdarma.

FlightRadar24

Stáhneme si image SD karty z https://repo-feed.flightradar24.com/rpi_images/fr24-raspberry-pi-latest.img.zip a zaregistrujeme se na https://www.flightradar24.com, stejně jako v předchozím případě počkáme než Raspberry nastartuje a otevřeme stránku pro aktivaci nového přijímače https://www.flightradar24.com/activate-raspberry-pi

Aktivace přijímače

Oproti FlightAware je stránka běžící na přijímači (na portu 8754) o poznaní chudčí, najdete zde jen status, nastavení a list aktuálně sledovaných letadel.

Status

Gratulujeme, můžete sledovat letadla a užívat si Business účtu zdarma, jak na webu, tak i v mobilní aplikaci. Mnoho dobrých tipů, návodů a recenzí hw lze nalézt na jejich fóru https://forum.flightradar24.com

Další podobné služby

AirNav Radarbox

https://www.radarbox.com

ADS-B Exchange

https://www.adsbexchange.com

CZADSB

https://czadsb.cz

Jak už název napovídá, jedná se o tuzemský projekt. Podmínkou pro vstup je sdílení dat z vlastního přijímače. Na rozdíl od ostatních globálních služeb se soustřeďuje na lokální provoz v nižších letových hladinách. Obsahuje notifier který vás upozorní pokud vzlétne vaše oblíbené letadlo/vrtulník a nově i mobilní aplikaci. Skupinu najdete na FB https://www.facebook.com/groups/467913083415171/

FlightAware Pro Stick Plus

Přijímač s integrovaným filtrem, pro zlepšení příjmu v zastavěných oblastech rušených LTE signálem.

flightaware-pro-stick-plus

FlightAware Pro Stick

Přijímač s integrovaným zesilovačem.

flightaware-pro-stick-usb-sdr-ads-b-prijimac

3dBi ADS-B 1090Mhz SMA anténa s magnetickou základnou

Malá pokojová anténa, vhodná pro začátečníky a experimentování.

FlightAware 1090MHz ADS-B N-Type anténa 26″/66cm – 5,5 dBi

Profesionální anténa s velkým ziskem

Raspberry Pi 3 Model B+ 64-bit 1GB RAM

1.4GHz 64-bit quad-core procesor ARMv8, 1GB RAM, WiFi 802.11AC, Bluetooth 4.2 BLE, 300 Mb/s Ethernet a PoE konektor.

Komentáře