Moniteur de vol à l'aide d'un Raspberry PI et d'une clé DVB : 3 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Si vous êtes un voyageur fréquent, ou simplement passionné par les avions, alors Flightradar ou Flightaware sont 2 incontournables des sites Web (ou des applications, car il existe également des applications mobiles) que vous utiliserez quotidiennement.

Les deux vous permettent de suivre les avions en temps réel, de voir les horaires de vol, les retards, etc.

Les sites Web utilisent des systèmes combinés pour obtenir des données des avions, mais de nos jours, le protocole ADB-S devient de plus en plus populaire et largement répandu.

Étape 1: Le protocole ADS-B

La surveillance dépendante automatique, ou en bref ADS-B est, comme indiqué par wikipedia:

"Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B) est une technologie de surveillance dans laquelle un avion détermine sa position via la navigation par satellite et la diffuse périodiquement, ce qui lui permet d'être suivi. Les informations peuvent être reçues par les stations au sol du contrôle du trafic aérien en remplacement pour le radar secondaire. Il peut également être reçu par d'autres aéronefs pour fournir une connaissance de la situation et permettre l'auto-séparation. L'ADS-B est « automatique » en ce sens qu'il ne nécessite ni pilote ni entrée externe. Il est « dépendant » en ce sens qu'il dépend des données de le système de navigation de l'avion.[1]"

Vous pouvez en savoir plus à ce sujet ici:

en.wikipedia.org/wiki/Automatic_dependent_…

Le système est complexe, pour ceux qui s'intéressent aux détails, Wikipedia est un bon point de départ.

En un mot, les avions transmettent sur la fréquence 1090Mhz plusieurs données de vol, qui contiennent des informations telles que la vitesse, l'altitude, le cap, le cri, des coordonnées qui peuvent être utilisées par le contrôle au sol ou d'autres avions pour identifier l'avion et sa position exacte.

C'est un système secondaire au radar commun, mais il va être introduit comme obligatoire sur de plus en plus d'avions.

Ces informations peuvent être mises en cache via des récepteurs dédiés et transmises vers des sites Web spécialisés qui créent une base de données « live » sur l'avion.

Ces sites Web sont:

radar de vol

www.flightradar24.com/

Logiciel de vol

flightaware.com/

Étape 2: alimentation des données avec un ordinateur monocarte Raspberry PI et une clé USB DVB-T

Ces sites proposent souvent des équipements capables de réception ADB-S qui vont télécharger des données dans leur base de données afin d'améliorer la couverture. Bien sûr, ils ne le fournissent que dans le cas où votre emplacement d'installation augmenterait la couverture actuellement existante.

En échange, vous obtiendrez un compte premium illimité qui vous permet d'avoir accès à de nombreuses informations supplémentaires en plus des comptes gratuits. Bien sûr, vous vous débarrasserez également des publicités.

Mais vous n'avez pas besoin d'un récepteur ADB-S professionnel et coûteux. Vous pouvez en construire un en utilisant quelques dollars (dans l'ensemble, c'est moins de 100 $) en utilisant quelques composants.

Il existe de bons tutoriels, pour plus d'informations, vous pouvez consulter les pages Web ci-dessous, je vais seulement essayer d'en faire un résumé et peut-être expliquer quelques détails qui manquent dans ces tutoriels:

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

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

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

Ces liens se concentrent uniquement sur l'installation du logiciel, mais ne se concentre pas sur la configuration matérielle ou mécanique. Je vais essayer de couvrir aussi ceux-ci.

Ainsi, le matériel se compose d'un ordinateur à carte unique Raspberry PI. A moins que vous ne viviez sur Mars, vous en avez probablement déjà entendu parler, c'est un petit ordinateur très populaire qui a déjà atteint la 3ème génération.

Le dernier modèle propose un processeur quad core 1.2Ghz 64 bits, videocore, LAN, Wifi, Bluetooth, le tout pour 35$ de prix de vente:

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

Bien sûr, dans votre pays, vous ne l'obtiendrez pas si bon marché, mais c'est toujours bon marché par rapport à ce que vous pouvez en faire et à la grande communauté que vous pouvez trouver derrière cela.

Pour notre projet, utiliser le dernier modèle est un peu exagéré, donc et plus ancien, peut-être qu'un modèle PI 1 B est plus que suffisant (c'est ce que j'ai également utilisé).

Il est également préférable d'utiliser le 1er PI, car il a une consommation d'énergie plus faible, donc une dissipation thermique plus faible.

Même s'il n'est pas nécessaire pour une utilisation normale, il est préférable d'équiper le Raspberry d'un dissipateur thermique (au moins pour le CPU), car au final, vous installerez l'ensemble de la configuration dans un boîtier étanche et le monterez sur le dessus de le toit, pour obtenir une meilleure réception du signal (cela signifie que vous aurez une meilleure couverture) et une bonne visibilité directe. Vous pouvez acheter un kit de dissipateur de chaleur auprès des revendeurs qui vendent également la carte elle-même.

La réception des données se fera avec un dongle DVB-T. Comme tous les modèles ne peuvent pas se régler sur la fréquence 1090, il est préférable d'utiliser le chipset déjà éprouvé, RTL2832. Il est facile de trouver de tels tuners sur Aliexpress chez nos amis chinois pour quelques dollars:

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

Ces unités ont tendance à consommer beaucoup d'énergie du port USB et à chauffer assez, et si vous avez un Raspberry Pi modèle B (pas les 2 et 3), vous aimerez le plus avoir des problèmes d'alimentation.

J'ai modifié le mien (placé 2 dissipateurs thermiques sur le tuner IC et sur le processeur, et j'ai également fabriqué un dissipateur thermique pour le IC d'alimentation qui fournit le 3.3V.

De plus, j'ai coupé le PCB pour interrompre l'alimentation du port USB et l'ai fourni directement pour le convertisseur DC-DC (plus à ce sujet plus tard).

Vous pouvez voir les modifications sur les images ci-dessus, mais vous aurez besoin de certaines compétences pour les effectuer. Si vous ne souhaitez pas couper le PCB, vous pouvez brancher la clé dans un concentrateur USB alimenté.

Mais aussi dans ce cas, je recommande fortement de monter des dissipateurs thermiques, car sinon, en raison du manque de ventilation à l'intérieur du boîtier et de l'exposition directe au soleil, il peut devenir trop chaud et griller.

Pour le boîtier, j'ai utilisé un boîtier IP67/68 pour m'assurer qu'aucune eau ne pénètre à l'intérieur de l'unité. J'ai également placé l'antenne à l'intérieur de la boîte, comme vous pouvez le voir sur la photo ci-dessus.

La seule chose à résoudre était d'obtenir l'alimentation à l'intérieur du boîtier et l'Ethernet.

Comme le POE (Power over ethernet) a fait ses preuves, j'ai utilisé le même câble pour réaliser les deux. POE signifie que vous alimenterez votre appareil via le même câble Ethernet que vous utilisez pour la communication.

Le moyen le plus simple était d'acheter une paire de combo câble/connecteur qui a déjà les connexions. Après cela, vous ne connectez que les 2 extrémités via un câble standard CAT-5 UTP, ou mieux, FTP. Ce dernier est meilleur, car il a également une isolation externe.

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

Pour m'assurer que le boîtier reste étanche, j'avais besoin d'un connecteur Ethernet qui a une bonne étanchéité

Heureusement, Adafruit a quelque chose exactement à cet effet:

www.adafruit.com/products/827

Une fois cela réglé, il ne me restait plus qu'à faire un tout sur le boîtier où je pourrais monter ce connecteur.

Le Raspberry PI a besoin d'une alimentation 5V stable, tout comme la clé USB. Ayant une certaine expérience en électronique, je pensais que sur un long câble UTP, la chute de tension serait importante, j'ai donc utilisé une alimentation 12v pour alimenter le câble Ethernet. Dans le boîtier, j'ai utilisé un convertisseur CC-CC 5A pour abaisser la tension à 5V stable.

Le 12v s'est avéré insuffisant sur un câble de 40m de long, car la chute de tension à forte consommation (lorsque la clé Dvb-t a commencé à fonctionner) était trop importante et le DC DC converti n'a pas pu stabiliser la tension à 5V. J'ai remplacé l'alimentation 12v par une qui fournissait du 19V et cette fois c'était bon.

Le convertisseur 5V DC DC que j'ai utilisé était celui-ci:

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

Vous pouvez également en utiliser d'autres, mais assurez-vous qu'il s'agit d'un convertisseur CC CC à mode de commutation et qu'il peut fournir à long terme au moins 2,0 ampères. Cela ne fait pas de mal de laisser un peu de réserve, car dans ce cas il fera plus frais…

Il ne vous reste plus qu'à assembler tout cela, depuis le connecteur POE, connecter la sortie 19V au convertisseur DC-DC, utiliser un tournevis et un voltmètre pour régler la tension de sortie à 5v, souder un câble micro USB à la sortie du convertisseur DC-DC et utilisez un câble supplémentaire du convertisseur au stabilisateur 3,3 V du dongle DVB-T. Tous les dongles n'ont pas le même schéma, vous devez donc rechercher cette partie, mais elle est généralement similaire à celle de l'image (qui a les 2 fils connectés, jaune et gris, 5V, terre). Une fois que vous avez localisé l'IC, recherchez une fiche technique sur Internet et vous trouverez le brochage.

N'oubliez pas de couper le PCB entre le 5V du connecteur USB et l'IC, sinon il sera également alimenté par le PI et cela peut avoir des effets indésirables

En fin de compte, mon ancien papa a fabriqué un support métallique dans lequel le boîtier pouvait être solidement monté.

Dans l'image ci-dessus, vous pouvez voir le tout monté sur le toit du bâtiment.

Étape 3: Installation du logiciel

Dans le forum Flightradar, vous pouvez trouver un bon tutoriel sur la façon d'installer l'ensemble du package SW, mais il est légèrement obsolète, car certaines parties n'ont pas besoin d'être faites maintenant.

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

Dans un premier temps, vous devrez installer Raspbian OS sur les cartes SD. (Étape 1)

Par la suite, vous n'avez pas besoin d'installer le pilote RTL, car il est déjà inclus dans les noyaux récents. Vous n'avez pas non plus besoin d'installer dump1090 séparément, il est fourni avec l'installation de fr24feed.

Mais vous devrez faire l'étape de mettre sur liste noire le pilote dvb-t standard, sinon dum1090 ne pourra pas communiquer avec lui.

Après cela, redémarrez le PI et installez le programme fr24feed.

Tout ce que vous avez à faire est de mettre à jour le référentiel et d'ajouter celui de flightradar, puis d'installer l'ensemble du package, comme expliqué ici:

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

Le package se compose de dump1090, le logiciel qui communique avec le dongle USB et transmet les données à l'application fr24feed. Cela téléchargera les données sur les serveurs FR24 (ou piaware, si vous les configurez tous les deux).

Si vous avez besoin de plus d'informations et de réglages sur dump1090, vous pouvez trouver une bonne description ici:

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

Veuillez ignorer la partie concernant l'installation, car elle est déjà installée. Connectez-vous au PI via ssh et exécutez une commande ps -aux pour voir s'il est en cours d'exécution et avec quels paramètres.

Si vous souhaitez installer piaware avec fr24feed, vous pouvez le faire, mais assurez-vous qu'un seul d'entre eux démarre dump1090. Assurez-vous également que dump1090 diffuse les données brutes sur le port 30005, sinon piaware ne pourra pas recevoir de données.

Consultez toujours le journal produit par ces applications, car cela vous aidera à déboguer au cas où quelque chose ne fonctionnerait pas comme prévu.