ADS-B

Gli aeromobili in volo trasmettono continuamente via radio delle informazioni sulla frequenza di 1090 MHz, nel formato ADS-B.

Attraverso un ricevitore e un software di decodifica, è possibile ricevere queste informazioni, visualizzarle su una mappa aggiornata in tempo reale, inviare questi dati a diversi siti che li raccolgono e riuniscono.

Software defined radio

Per ricevere un segnale radio, ci si può servire di ricevitori specifici, che utilizzano sistemi hardware di sintonizzazione, ricezione ed eventuale demodulazione.

È però possibile, attraverso sistemi digitali, creare una cosiddetta software defined radio, ovvero un apparato nel quale una parte della catena precedente viene sostituita da un software. Questo permette di realizzare apparecchi molto più flessibili e aggiornabili, in quanto molte delle loro caratteristiche sono modificabili attraverso la modifica del software.

RTL-SDR

Le software defined radio possono essere apparati molto complessi e costosi. Esiste tuttavia una soluzione a bassissimo costo, chiamata RTL-SDR, che si basa su una caratteristica particolare dell’integrato RTL2832U della Realtek e altri simili, nati per decodificare il segnale DVB-T della TV digitale terrestre e dal costo molto contenuto (alcune decine di Euro).

Questi dispositivi, infatti, hanno una modalità di funzionamento che invia sulla porta USB il segnale ricevuto dall’antenna e campionato digitalmente.

È perciò possibile, attraverso un software, andare ad analizzare ed elaborare i campioni ricevuti, creando di fatto una SDR.

Dump1090

Nel 2013 Salvatore Sanfilippo, uno sviluppatore italiano meglio conosciuto come antirez e come l’inventore di Redis, ha sviluppato un software molto efficiente per la decodifica delle comunicazioni ADS-B attraverso un sistema RTL-SDR, che ha chiamato Dump1090.

Con questo software è possibile visualizzare le informazioni inviate dagli aeromobili e captate dall’antenna, mostrandole anche su una mappa.

È però possibile condividere i dati ricevuti creando un servizio di rete, che permette poi ad altri software di utilizzarli per visualizzazioni ed elaborazioni.

Flightradar24, Flightaware, Opensky & c: una raccolta collettiva

I dati ricevuti sono raccolti da vari siti, che mostrano la posizione e la storia di tutti gli areomobili su cui hanno informazioni. Alcuni di essi sono Flightaware, Flightradar24, OpenSky.

Ciascuno può fornire dati a questi progetti, che in cambio di solito forniscono l’upgrade del proprio account a un livello business.

Il caso del volo MH370

I servizi di raccolta di dati ADS-B sono stati utilizzati anche come fonte ulteriore per la ricerca del volo MH370 della Malaysian Airlines, scomparso nel 2014.

Implementazione

Per realizzare un sistema di ricezione ed invio dei dati ADS-B, occorono alcuni componenti:

• Un dongle RTL-SDR
• Un’antenna di ricezione
• Un PC su cui installare il software
• Un software di decodifica e invio

Il software ADSB.im

Per la decodifica e invio dei dati, ho scelto di utilizzare un sistema basato su docker, chiamato ADSB.im.

Il vantaggio di questo sistema, è che contiene:

• il software di controllo per il dongle RTL-SDR
• il software di decodifica dei dati ADS-B
• il software di visualizzazione in locale di mappa e statistiche
• una serie di software che inviano i dati ai più comuni sistemi di raccolta, come appunto Flightradar24 o Flightaware
• un sistema semplice di aggiornamento

È inoltre disponibile un collegamento con il servizio Hey what’s that? che consente di prevedere la “visibilità” dal proprio punto di ricezione degli aeromobili alle diverse altezze di crociera, in funzione degli ostacoli naturali. È quindi possibile utilizzarlo per verificare la bontà della propria configurazione.

Ottimizzazioni

Ho inserito l’antenna in un sottotetto, vicino a un lucernaio, per fare una prima prova.

Accorciare l’antenna

L’antenna che veniva data in dotazione con il ricevitore era di circa 11-12cm di lunghezza. La lunghezza d’onda del segnale a 1090MHz è circa 275mm. Un’antenna a 1/4 di lunghezza d’onda è quindi circa 68.8mm.

Seguendo vari consigli trovati in Rete, ho accorciato prima l’antenna a 67mm, quindi a 52mm, in quanto pare che l’antenna abbia una parte “sommersa” nella base magnetica di circa 15mm.

Ho rilevato un piccolo miglioramento del segnale, ma non decisivo.

Inserire un piano di massa

Il segnale a 1090MHz può essere riflesso da un piano di massa, che può essere costituito da un piano metallico di buone dimensioni.

Siccome l’antenna ha una base magnetica, è possibile utilizzare un piano in lamiera che permette un facile fissaggio.

Il piano di massa ha migliorato anche in questo caso la ricezione, permettendo di captare aeromobili a una maggiore distanza.

Installazione esterna

Il miglioramento decisivo è stato ottenuto attraverso l’installazione dell’antenna all’esterno, sul tetto.

La distanza coperta è aumentata significativamente, come si può vedere dai grafici di segnale:

La copertura è, in alcune direzioni, pari al massimo raggiungibile previsto: