Máy bay giám sát bằng Raspberry PI và DVB Stick: 3 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Nếu bạn là người thường xuyên bay hoặc chỉ đam mê máy bay, thì Flightradar hoặc Flightaware là 2 trang web (hoặc ứng dụng, vì cũng có ứng dụng di động) mà bạn sẽ sử dụng hàng ngày.

Cả hai đều cho phép bạn theo dõi máy bay trong thời gian thực, xem nhà máy bay, sự chậm trễ, v.v.

Các trang web sử dụng các hệ thống kết hợp để lấy dữ liệu từ máy bay, nhưng ngày nay giao thức ADB-S ngày càng trở nên phổ biến và được lan truyền rộng rãi.

Bước 1: Giao thức ADS-B

Giám sát phụ thuộc tự động, hay ngắn gọn là ADS-B, như wikipedia đã nêu:

"Phát sóng - giám sát phụ thuộc tự động (ADS – B) là công nghệ giám sát trong đó máy bay xác định vị trí của nó thông qua định vị vệ tinh và phát sóng định kỳ, cho phép nó được theo dõi. Các trạm kiểm soát không lưu có thể nhận được thông tin trên mặt đất để thay thế đối với radar phụ. Nó cũng có thể được các máy bay khác nhận để cung cấp nhận thức tình huống và cho phép tự phân tách. ADS – B là "tự động" ở chỗ nó không yêu cầu phi công hoặc đầu vào bên ngoài. Nó "phụ thuộc" ở chỗ nó phụ thuộc vào dữ liệu từ hệ thống định vị của máy bay. [1]"

Bạn có thể đọc thêm về nó ở đây:

en.wikipedia.org/wiki/Automatic_dependent_…

Hệ thống phức tạp, đối với những người quan tâm đến chi tiết, Wikipedia là một điểm tốt để bắt đầu.

Tóm lại, máy bay truyền trên tần số 1090Mhz một số dữ liệu chuyến bay, chứa thông tin như tốc độ, độ cao, hướng, squawk, tọa độ có thể được sử dụng bởi bộ điều khiển mặt đất hoặc các máy bay khác để xác định máy bay và vị trí chính xác của nó.

Đây là hệ thống thứ cấp của radar thông thường, nhưng nó sẽ được giới thiệu là bắt buộc đối với ngày càng nhiều máy bay chiến đấu.

Thông tin này có thể được lưu vào bộ nhớ đệm thông qua các máy thu chuyên dụng và được truyền tới các trang web chuyên dụng tạo cơ sở dữ liệu 'trực tiếp' về máy bay.

Các trang web như vậy là:

Flightradar

www.flightradar24.com/

Đồ bay

flightaware.com/

Bước 2: Cung cấp dữ liệu bằng máy tính bảng đơn Raspberry PI và thanh DVB-T USB

Các trang web này thường cung cấp thiết bị có khả năng tiếp nhận ADB-S sẽ tải dữ liệu lên cơ sở dữ liệu của họ để cải thiện mức độ phù hợp. Tất nhiên, họ chỉ cung cấp trong trường hợp vị trí cài đặt của bạn sẽ tăng phạm vi phủ sóng hiện có.

Đổi lại, bạn sẽ nhận được tài khoản trả phí không giới hạn, cho phép bạn có quyền truy cập vào nhiều thông tin bổ sung bên cạnh các tài khoản miễn phí. Tất nhiên, bạn cũng sẽ thoát khỏi các quảng cáo.

Nhưng bạn không cần một bộ tiếp nhận ADB-S chuyên nghiệp và đắt tiền. Bạn có thể xây dựng một cái bằng cách sử dụng một vài đô la (tổng thể là dưới 100 đô la) bằng cách sử dụng một vài thành phần.

Có rất nhiều hướng dẫn tốt trên mạng, để biết thêm thông tin, bạn có thể tham khảo các trang web bên dưới, tôi sẽ chỉ cố gắng tạo một bản tóm tắt từ đó và có thể giải thích một vài chi tiết bị bỏ sót trong các hướng dẫn đó:

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

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

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

Các liên kết này chỉ tập trung vào cài đặt phần mềm, nhưng không tập trung vào thiết lập HW hoặc Cơ khí. Tôi cũng sẽ cố gắng trang trải những điều này.

Vì vậy, HW bao gồm một máy tính bảng đơn Raspberry PI. Trừ khi bạn đang sống trên sao Hỏa, nếu không, bạn có thể đã nghe về nó, đó là một máy tính nhỏ rất phổ biến đã đạt đến thế hệ thứ 3.

Mô hình mới nhất cung cấp CPU lõi tứ 1.2Ghz 64 bit, ổ đĩa video, LAN, Wifi, Bluetooth, tất cả với giá bán 35 đô la:

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

Tất nhiên, ở đất nước của bạn, bạn sẽ không nhận được nó rẻ như vậy, nhưng nó vẫn rẻ so với những gì bạn có thể làm với nó và bạn có thể tìm thấy cộng đồng lớn như thế nào đằng sau điều đó.

Đối với dự án của chúng tôi, sử dụng mô hình mới nhất là hơi quá mức cần thiết, do đó và mô hình cũ hơn, có lẽ PI 1 mô hình B là quá đủ (Đây là những gì tôi cũng đã sử dụng).

Tốt hơn là sử dụng PI 1 đầu tiên, vì nó có mức tiêu thụ điện năng thấp hơn, do đó tản nhiệt cũng thấp hơn.

Ngay cả khi không cần thiết cho mục đích sử dụng bình thường, tốt hơn nên trang bị cho Raspberry một bộ tản nhiệt (ít nhất là cho CPU), vì cuối cùng, bạn sẽ cài đặt toàn bộ thiết lập vào một hộp bao bọc chống nước và gắn nó lên đầu mái nhà, để thu tín hiệu tốt hơn (có nghĩa là bạn sẽ có vùng phủ sóng tốt hơn) và tầm nhìn tốt. Bạn có thể mua bộ tản nhiệt từ những người bán lại cũng bán bo mạch.

Việc nhận dữ liệu sẽ được thực hiện với một DVB-T dongle. Vì không phải tất cả các kiểu máy đều có thể điều chỉnh đến tần số 1090, tốt nhất bạn nên sử dụng chipset đã được chứng minh là RTL2832. Thật dễ dàng để tìm thấy những bộ chỉnh như vậy trên Aliexpress từ những người bạn Trung Quốc của chúng tôi với một vài đô la:

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

Các thiết bị này có xu hướng tiêu thụ rất nhiều năng lượng từ cổng USB và chạy khá nóng, và trong trường hợp bạn có Raspberry Pi kiểu B (không phải là 2 và 3), bạn sẽ rất thích gặp vấn đề với nguồn điện.

Tôi đã sửa đổi của mình (đặt 2 tản nhiệt trên IC điều chỉnh và trên bộ xử lý, đồng thời cũng sản xuất tản nhiệt cho IC nguồn cung cấp 3.3V.

Ngoài ra, tôi đã cắt PCB để ngắt nguồn cung cấp từ cổng USB và cung cấp trực tiếp cho bộ chuyển đổi DC-DC (sẽ nói thêm về điều này sau).

Bạn có thể thấy các sửa đổi trên các hình trên, nhưng bạn sẽ cần một số kỹ năng để thực hiện các sửa đổi này. Trong trường hợp bạn không muốn cắt PCB, bạn có thể cắm que vào một bộ chia USB được cấp nguồn.

Nhưng cũng trong trường hợp này, tôi khuyên bạn nên lắp tản nhiệt, vì nếu không, do thiếu thông gió bên trong vỏ bọc và tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, nó có thể quá nóng và cháy.

Đối với vỏ ngoài, tôi đã sử dụng vỏ bọc IP67 / 68 để đảm bảo rằng không có nước nào lọt vào bên trong thiết bị. Tôi cũng đã đặt ăng-ten bên trong hộp, như bạn có thể thấy trong hình trên.

Điều duy nhất cần giải quyết là lấy nguồn điện bên trong vỏ và ethernet.

Vì POE (Cấp nguồn qua ethernet) đã được chứng minh rõ ràng, tôi đã sử dụng cùng một loại cáp để đạt được cả hai. POE có nghĩa là bạn sẽ cấp nguồn cho thiết bị của mình qua cùng một cáp ethernet mà bạn đang sử dụng để liên lạc.

Cách đơn giản nhất là mua một cặp kết hợp cáp / đầu nối đã có sẵn các kết nối. Sau đó, bạn chỉ kết nối 2 đầu qua cáp CAT-5 UTP tiêu chuẩn, hoặc tốt hơn, cáp FTP. Cái sau tốt hơn, vì nó cũng có lớp cách nhiệt bên ngoài.

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

Để đảm bảo rằng vỏ máy vẫn không thấm nước, tôi cần một đầu nối ethernet có khả năng bịt kín tốt

May mắn thay Adafruit có một cái gì đó chính xác cho mục đích này:

www.adafruit.com/products/827

Sau khi sắp xếp xong thứ này, tất cả những gì tôi cần làm là tạo một tổng thể trên vỏ bọc nơi tôi có thể gắn đầu nối này.

Raspberry PI cần nguồn điện 5V ổn định, thẻ USB cũng vậy. Có một số kinh nghiệm về thiết bị điện tử, tôi nghĩ rằng trên cáp UTP dài, điện áp sụt giảm sẽ đáng kể, do đó tôi đã sử dụng nguồn điện 12v để cấp nguồn vào cáp ethernet. Trong vỏ máy, tôi đã sử dụng bộ chuyển đổi DC-DC 5A để giảm điện áp xuống 5V ổn định.

12v được chứng minh là không đủ trên cáp dài 40m, do điện áp giảm ở mức tiêu thụ cao (khi thanh Dvb-t bắt đầu hoạt động) quá nhiều và DC DC được chuyển đổi không thể ổn định điện áp thành 5V. Tôi đã thay thế nguồn điện 12v bằng một nguồn cung cấp 19V và lần này nó tốt.

Bộ chuyển đổi DC 5V DC mà tôi đã sử dụng là cái này:

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

Bạn cũng có thể sử dụng những người khác, nhưng hãy đảm bảo đó là bộ chuyển đổi DC DC ở chế độ chuyển đổi và nó có thể cung cấp ít nhất 2.0Amps về lâu dài. Không có hại gì nếu để lại một chút dự trữ, vì trong trường hợp này, nó sẽ chạy mát hơn…

Bây giờ tất cả những gì bạn cần làm là kết hợp tất cả những điều này lại với nhau, từ đầu nối POE, kết nối đầu ra 19V với bộ chuyển đổi DC-DC, sử dụng tuốc nơ vít và vôn kế để đặt điện áp đầu ra thành 5v, hàn cáp micro USB vào đầu ra của bộ chuyển đổi DC-DC và sử dụng cáp bổ sung từ bộ chuyển đổi sang bộ ổn định 3.3V từ dongle DVB-T. Không phải tất cả các dongle đều có cùng một sơ đồ, do đó bạn nên tìm kiếm phần này, nhưng nó thường tương tự như trong hình (có 2 dây được kết nối với nó, màu vàng và màu xám, 5V, gnd). Khi bạn đã định vị được IC, hãy tìm kiếm biểu dữ liệu trên internet và bạn sẽ tìm thấy sơ đồ chân.

Đừng quên cắt PCB giữa 5V từ đầu nối USB và IC, vì nếu không nó cũng sẽ được cấp nguồn từ PI và điều này có thể gây ra các tác dụng không mong muốn

Cuối cùng, chiếc pa lăng cũ của tôi đã sản xuất một giá đỡ bằng kim loại, trong đó vỏ có thể được gắn chắc chắn.

Trong hình trên, bạn có thể thấy toàn bộ thứ được gắn trên nóc tòa nhà.

Bước 3: Cài đặt phần mềm

Trong diễn đàn Flightradar, bạn có thể tìm thấy một hướng dẫn hay về cách cài đặt toàn bộ gói SW, tuy nhiên nó hơi lỗi thời, vì một số phần không cần phải thực hiện ngay bây giờ.

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

Lúc đầu, bạn sẽ phải cài đặt hệ điều hành Raspbian vào thẻ SD. (Bước 1)

Sau đó, bạn không cần cài đặt trình điều khiển RTL, vì nó đã được bao gồm trong các hạt nhân gần đây. Bạn cũng không cần phải cài đặt dump1090 một cách riêng biệt, nó đi kèm với việc cài đặt fr24feed.

Nhưng bạn sẽ cần thực hiện bước để đưa vào danh sách đen trình điều khiển dvb-t tiêu chuẩn, vì nếu không, dum1090 sẽ không thể giao tiếp với nó.

Sau khi hoàn thành việc này, hãy khởi động lại PI và cài đặt chương trình fr24feed.

Tất cả những gì bạn cần làm là cập nhật kho lưu trữ và thêm kho lưu trữ từ Flightradar và cài đặt toàn bộ gói, như được giải thích ở đây:

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

Gói này bao gồm dump1090, SW giao tiếp với USB dongle và cấp dữ liệu cho ứng dụng fr24feed. Thao tác này sẽ tải dữ liệu lên máy chủ FR24 (hoặc piaware, nếu bạn định cấu hình cả hai).

Nếu bạn cần thêm thông tin và chỉnh sửa về dump1090, bạn có thể tìm thấy một mô tả tốt ở đây:

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

Vui lòng bỏ qua phần cài đặt, vì nó đã được cài đặt. Đăng nhập vào PI qua ssh và ra lệnh ps -aux để xem nó có đang chạy hay không và với các tham số nào.

Nếu bạn muốn cài đặt piaware cùng với fr24feed, bạn có thể làm điều đó, nhưng hãy đảm bảo rằng chỉ một trong số chúng khởi động dump1090. Ngoài ra, hãy đảm bảo rằng dump1090 truyền dữ liệu thô trên cổng 30005, nếu không phần mềm piaware sẽ không thể lấy dữ liệu.

Luôn tham khảo nhật ký mà các ứng dụng tạo ra, vì điều này sẽ giúp bạn gỡ lỗi trong trường hợp có điều gì đó không hoạt động như mong đợi.