Monitor de vôo usando Raspberry PI e DVB Stick: 3 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Se você é um passageiro frequente, ou apenas apaixonado por aviões, então Flightradar ou Flightaware são 2 sites obrigatórios (ou aplicativos, já que também existem aplicativos móveis) que você usará diariamente.

Ambos permitem rastrear aviões em tempo real, ver horários de voos, atrasos, etc.

Os sites usam sistemas combinados para obter dados dos aviões, mas hoje em dia o protocolo ADB-S está se tornando cada vez mais popular e amplamente difundido.

Etapa 1: O protocolo ADS-B

Vigilância dependente automática, ou em breve ADS-B é, conforme declarado pela wikipedia:

“A Vigilância Dependente Automática - Broadcast (ADS – B) é uma tecnologia de vigilância em que uma aeronave determina sua posição por meio de navegação por satélite e a transmite periodicamente, possibilitando seu rastreamento. A informação pode ser recebida por estações terrestres de controle de tráfego aéreo em substituição para radar secundário. Também pode ser recebido por outra aeronave para fornecer consciência situacional e permitir a auto separação. O ADS – B é "automático" porque não requer nenhum piloto ou entrada externa. É "dependente" porque depende de dados de sistema de navegação da aeronave. [1]"

Você pode ler mais sobre isso aqui:

en.wikipedia.org/wiki/Automatic_dependent_…

O sistema é complexo, para quem se interessa pelos detalhes, a Wikipedia é um bom ponto de partida.

Em suma, os aviões transmitem na frequência de 1090Mhz vários dados de voo, que contêm informações como velocidade, altitude, rumo, ruído, coordenadas que podem ser usadas pelo controle de solo ou outra aeronave para identificar a aeronave e sua posição exata.

Este é um sistema secundário ao radar comum, mas será introduzido como obrigatório em cada vez mais aeronaves.

Essas informações podem ser armazenadas em cache por meio de receptores dedicados e transmitidas para sites especializados que criam um banco de dados 'ao vivo' sobre a aeronave.

Esses webistes são:

Radar de vôo

www.flightradar24.com/

Flightware

flightaware.com/

Etapa 2: alimentação de dados com um computador de placa única Raspberry PI e um stick USB DVB-T

Esses sites costumam oferecer equipamentos com capacidade de recepção ADB-S que farão o upload de dados para seu banco de dados a fim de melhorar a cobertura. Claro, eles fornecem isso apenas no caso de o local de instalação aumentar a cobertura existente.

Em troca, você receberá uma conta premium ilimitada que permite que você tenha acesso a muitas informações adicionais além das contas gratuitas. Claro, você também se livrará dos anúncios.

Mas você não precisa de um receptor ADB-S caro e profissional. Você pode construir um usando alguns dólares (no geral, está abaixo de US $ 100) usando alguns componentes.

Existem bons tutoriais por aí, para mais informações você pode consultar as páginas abaixo, vou apenas tentar fazer um resumo a partir daí e talvez explicar alguns detalhes que faltam nesses tutoriais:

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

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

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

Este link se concentra apenas na instalação do software, mas não na configuração de HW ou mecânica. Vou tentar cobrir também estes.

Portanto, o HW consiste em um computador de placa única Raspberry PI. A menos que você esteja morando em Marte, provavelmente já ouviu falar sobre ele, é um pequeno computador muito popular que já atingiu a 3ª geração.

O modelo mais recente oferece uma CPU quad core de 1,2 GHz e 64 bits, videocore, LAN, Wifi, Bluetooth, tudo por 35 $ de preço de venda:

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

Claro, em seu país você não vai conseguir isso tão barato, mas ainda é barato comparado ao que você pode fazer com ele e ao tamanho da comunidade que você pode encontrar por trás disso.

Para o nosso projeto, usar o modelo mais recente é um pouco exagerado, portanto, e mais antigo, talvez um PI 1 modelo B seja mais do que suficiente (é o que eu também usei).

Também é melhor usar o 1º PI, pois tem menor consumo de energia, portanto, menor dissipação de calor.

Mesmo que não seja necessário para o uso normal, é melhor equipar o Raspberry com um dissipador de calor (pelo menos para a CPU), pois no final você irá instalar toda a configuração em uma caixa de proteção à prova d'água e montá-la no topo do no telhado, para obter melhor recepção de sinal (isso significa que você terá melhor cobertura) e boa linha de visão. Você pode comprar um kit dissipador de calor em revendedores que também vendem a própria placa.

A recepção dos dados será feita com dongle DVB-T. Como nem todos os modelos podem ser sintonizados na frequência 1090, é melhor usar o chipset já comprovado, RTL2832. É fácil encontrar esses sintonizadores no Aliexpress de nossos amigos chineses por alguns dólares:

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

Essas unidades tendem a consumir muita energia da porta USB e esquentar bastante, e no caso de você ter um Raspberry Pi modelo B (não o 2 e 3), você provavelmente terá problemas com a fonte de alimentação.

Eu modifiquei o meu (coloquei 2 dissipadores de calor no IC do sintonizador e no processador, e também fabriquei um dissipador de calor para o IC da fonte de alimentação que fornece os 3,3V.

Além disso, cortei a placa de circuito impresso para interromper o fornecimento da porta USB e forneci diretamente para o conversor DC-DC (mais sobre isso mais tarde).

Você pode ver as modificações nas imagens acima, mas você precisará de algumas habilidades para realizá-las. Caso você não queira cortar o PCB, você pode conectar o stick a um hub USB com alimentação.

Mas também neste caso, recomendo fortemente a montagem de dissipadores de calor, caso contrário, devido à falta de ventilação no interior do gabinete, e exposição ao sol direto, pode ficar muito quente e queimar.

Para o gabinete, usei um gabinete IP67 / 68 para garantir que nenhuma água entre na unidade. Também coloquei a antena dentro da caixa, como vocês podem ver na foto acima.

A única coisa a resolver era colocar a fonte de alimentação dentro do gabinete e da ethernet.

Como o POE (Power over ethernet) está bem comprovado, usei o mesmo cabo para fazer os dois. POE significa que você fornecerá energia ao seu dispositivo pelo mesmo cabo Ethernet que está usando para comunicação.

A maneira mais simples era comprar um par de cabo / conector combo que já tivesse as conexões. Depois disso, você só conecta as 2 extremidades via cabo UTP CAT-5 padrão ou melhor, cabo FTP. Este último é melhor, pois também tem um isolamento externo.

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

Para garantir que o gabinete permaneça à prova d'água, precisei de um conector Ethernet com boa vedação

Felizmente, a Adafruit tem algo exatamente para esse propósito:

www.adafruit.com/products/827

Tendo isso resolvido, tudo que eu precisei fazer foi fazer um todo no gabinete onde eu pudesse montar este conector.

O Raspberry PI precisa de uma fonte de alimentação estável de 5 V, assim como o stick USB. Tendo alguma experiência com eletrônica, pensei que em um cabo UTP longo, a queda de tensão seria significativa, portanto, usei uma fonte de alimentação de 12v para alimentar o cabo Ethernet. No gabinete, usei um conversor 5A DC-DC para reduzir a tensão para 5V estáveis.

O 12v se mostrou insuficiente em um cabo de 40m, pois a queda de tensão no alto consumo (quando o stick Dvb-t começou a funcionar) era muito grande e o DC DC convertido não conseguiu estabilizar a tensão para 5V. Troquei a fonte de alimentação de 12v por uma de 19V e desta vez estava boa.

O conversor 5V DC que usei foi este:

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

Você também pode usar outros, mas certifique-se de que é um conversor CC CC em modo de comutação e que pode fornecer, a longo prazo, pelo menos 2,0 amperes. Não custa deixar um pouco de reserva, pois neste caso vai esfriar mais…

Agora tudo que você precisa fazer é juntar tudo isso, a partir do conector POE, conectar a saída de 19V ao conversor DC-DC, usar uma chave de fenda e um voltímetro para definir a tensão de saída para 5v, soldar um cabo micro USB na saída do conversor DC-DC e use um cabo adicional do conversor para o estabilizador de 3,3 V do dongle DVB-T. Nem todos os dongles têm o mesmo esquema, portanto você deve procurar por esta parte, mas geralmente é semelhante ao da imagem (que tem os 2 fios conectados a ele, amarelo e cinza, 5V, gnd). Depois de localizar o IC, procure uma folha de dados na Internet e você encontrará a pinagem.

Não se esqueça de cortar o PCB entre os 5V do conector USB e o IC, caso contrário ele será alimentado também do PI e isso pode ter efeitos indesejáveis

No final, meu velho pai fabricou um suporte metálico no qual o gabinete poderia ser montado com segurança.

Na foto acima você pode ver tudo montado no telhado do prédio.

Etapa 3: Instalação do software

No fórum Flightradar você pode encontrar um bom tutorial de como instalar todo o pacote SW, porém está um pouco desatualizado, pois algumas partes não precisam ser feitas agora.

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

Em primeiro lugar, você terá que instalar o Raspbian OS nos cartões SD. (Passo 1)

Depois disso, você não precisa instalar o driver RTL, pois ele já está incluído nos kernels recentes. Nem você precisa instalar o dump1090 separadamente, ele vem com a instalação do fr24feed.

Mas você precisará seguir o passo para colocar o driver dvb-t na lista negra, caso contrário dum1090 não será capaz de se comunicar com ele.

Depois de fazer isso, reinicie o PI e instale o programa fr24feed.

Tudo que você precisa fazer é atualizar o repositório e adicionar o do flightradar, e instalar o pacote completo, conforme explicado aqui:

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

O pacote consiste em dump1090, o SW que se comunica com o dongle usb e fornece dados para o aplicativo fr24feed. Isso fará o upload dos dados para os servidores FR24 (ou piaware, se você configurar ambos).

Se precisar de mais informações e ajustes sobre dump1090, você pode encontrar uma boa descrição aqui:

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

Pule a parte sobre a instalação, pois já está instalado. Efetue login no PI via ssh e emita um comando ps -aux para ver se ele está sendo executado e com quais parâmetros.

Se desejar instalar piaware junto com fr24feed, você pode fazer isso, mas certifique-se de que apenas um deles inicie o dump1090. Além disso, certifique-se de que o dump1090 transmita dados brutos na porta 30005, caso contrário, o piaware não será capaz de receber dados.

Consulte sempre o log que esses aplicativos produzem, pois isso o ajudará na depuração caso algo não funcione como esperado.