ステップバイステップ：データをflightradar24にブロードキャストする

1.はじめに

私の現在の活動は航空とは何の関係もありませんが、たまたま病気になりました。 これが起こった正確な瞬間-おそらく、最初の飛行がこれに大きく貢献したとは言い難いです。 しばらくして、私は航空のテーマに関する映画を見始め、飛行機の構造と違いに興味を持ち、私の活動を少なくとも少し趣味と結び付ける方法を探し始めました。 だから私は、 ADS-Bテクノロジーと、愛好家の間でのその予期せぬ応用、レーダースポッティングに精通しました。 Habrのオープンスペースでは、このテーマに関する記事が頻繁に表示されることはありません（ one 、 two ）。 したがって、ここではレーダースポッティングのトピックについて少しお話しし、人気のあるリソースflightradar24へのデータの独立したブロードキャストを作成するプロセスを詳細に説明します。

それで、航空と航空機観測のトピックに興味を持ち（病気）、そしてこれに直接参加したいすべての人のために、猫へようこそ。

2.レーダースポッティングとは

レーダースポッティングは、スポッティングの種類の1つです（ワードスポットから-観察まで）。航空機から受信したデータを処理し、観測者にとって便利な形式で表示できる特別な受信機とソフトウェアを使用して航空機を監視する趣味の一種です。 レーダースポッティングはADS-Bテクノロジーに基づいており、ADS-Bトランスポンダーを装備した航空機から、航空機のICAOアドレス、その位置座標、コース、高度、水平および垂直速度などのパラメーターを取得できます。



通常、ソフトウェアパッケージ全体は2つの部分で構成されています。

• データを受信およびデコードするためのソフトウェア（ ADSBScope 、 Basestation 、 dump1090など）;
• 受信したデータを視覚的に表示（送信）するためのソフトウェア（ Virtual Radar Server 、 PlanePlotterなど）。

特定のソフトウェアの選択は、主に受信者のタイプとタスクに依存します。 たとえば、 microADSBレシーバーがあり、アンテナの範囲内にあるフライトを確認したい場合は、 ADSBScope + PlanePlotterバンドルを使用できます。



ただし、この場合は、受信機に接続されたアンテナによって境界が設定されるローカルエリアのみを観察できます。 世界中にある何万ものデバイス（あなたを含む）からのデータが流れる大規模な画像を観察することは、はるかに興味深いように思えます。



そこで私たちは見出しにスムーズに近づきました-大きな金銭的費用に頼らずに、これらのサービスの1つへの独自のデータ送信を整理するためです。

3.素材ベース

独自のデータセンターを構築するには、次のことを行う必要があります。

• ADS-B受信機（受信機）;
• 1090 MHzのアンテナ。
• 接続ケーブル;
• コンピューターまたはその他のデバイス（これについては後で検討します）。
• ソフトウェアスイート。
• 永続的なインターネットアクセス。

3.1 ADS-Bレシーバー

初期段階では、 RTL2832チップセットに基づくUSB DVB-Tレシーバーは、これらの目的に最適です。 このようなデバイスは、同じEbayで象徴的な7〜9ドルで注文できます。





このデバイスの操作の詳細については、 こちらをご覧ください 。 何かをもっと真剣に使用したい場合は、かなり多数の異なるADS-B受信機がここにリストされています 。

3.2 1090 MHzの受信アンテナ

ここではすべてがはるかに複雑です。 なぜなら ADS-Bトランスポンダーからの信号は非常に弱いため、エレメント長が69 mmの垂直に上向きにダイポールアンテナを取り付けることが望ましいです。 多くは、このデバイスの設計と製造精度に依存します。

自家製のアンテナと工業用のアンテナの両方が販売されていますが、エントリーレベルの両方のオプションの価格には多くの要望が残されています。



自作アンテナを使用すると、 フランクリンアンテナや垂直コリニアなどのオプションに注意を払うことができます。 フランクリンアンテナを拒否した理由は、自宅で（急いで）製造する場合、正確な幾何学的寸法を維持することはほとんど不可能だからです。

半波バイブレーターが厳密に垂直であり、同じ平面にあることを確認する必要があります。そうしないと、すべての意味が失われます。 さらに、ケーブルの接続先については多くの議論があります。



この点で、デザイン「垂直コリニア」、つまりこのオプションで停止することが決定されました。



3Dで 高品質 （ 登録およびSMSなし ）で表示-Creo View Expressが必要です。



アンテナのベースとして、高周波コネクタSR-75-166Fの一部を使用しました 。





コネクタの他の部分は、アンテナをDVB-T受信機に接続するためのケーブルに接続されています。 このためには、適切なケーブルを使用する必要があります。 フォーラムから、衛星テレビからの75Ωの抵抗のケーブルが適していることがわかりました。



アンテナ自体の要素は、 Ø2mmの銅線でできていました 。 要素の寸法とアセンブリ図は図面上にあります。

主な難点は、長さL = 69 mmを2ターン作成することです。 ここで、適切な直径のチューブを採用しましたが、これが最終的なものです。





この設計をオープンスペース（最適なオプション）に設置する場合、通常、アセンブリ全体は適切な直径のPVCチューブで作られた特別なケーシングに配置され、銅要素の酸化を防ぎ、強度を高めます。



タスクを少し簡略化し、構造全体を屋根の下に配置しました。

3.3ソフトウェアおよびハードウェア

公式には、flightradarにはWindows 、 Linux 、 OSX 、およびRaspberry Pi用のソフトウェアがあります 。 このリストからの特別なスリルは、Linuxのサポートが原因です。 この場合、USBポートとカスタムファームウェア（OpenWrt）を備えた通常のホームルーターにキッチン全体を展開することができます。 しかし、その別の時間についての詳細。



CentOS 6.7 x86_64を実行している既存のLinuxサーバーでこのタスクを実行することが決定されました。 以降のインストール手順はすべて、 このバージョンのOSにのみ適用されます！



flightradar24のソフトウェアパッケージは、2つのモジュールで構成されています。

1. dump1090-データの受信およびデコード用。
2. fr24feed-受信したデータをflightradar24サーバーにブロードキャストするデーモン。

Ubuntuとは異なり、CentOSには既製のインストール* .rpmパッケージがないため、すべてのソフトウェアを手動でアセンブルする必要があり、一部のモジュールはソースからコンパイルする必要があります。 執筆時点では、flightradarの最新のソフトウェアは1.0.18-5 でした 。

NTPセットアップ

データを送信する場合、ADS-Bパケットを受信したときのホストマシンの正確な時間の値が非常に重要な役割を果たします。 CentOSはntpdデーモンを使用して時刻を同期します。

fr24feedをインストールする

アーカイブを受け取って解凍します。

# wget http://feed.flightradar24.com/linux/fr24feed_1.0.18-5_amd64.tgz

# tar -zxvf fr24feed_1.0.18-5_amd64.tgz







アーカイブの内部は次のとおりです。

fr24feed



バイナリファイル。

version.txt



ソフトウェアバージョンを示すテキストファイル。

LICENSE.fr24feed



ライセンス契約。





起動しようとする：

# cd /usr/bin/

# ./fr24feed







これに対応して、ほとんどの場合、次の警告が表示されます。

./fr24feed: /lib64/libc.so.6: version `GLIBC_2.14' not found (required by ./fr24feed)

./fr24feed: /usr/lib64/libstdc++.so.6: version `GLIBCXX_3.4.19' not found (required by ./fr24feed)

./fr24feed: /usr/lib64/libstdc++.so.6: version `CXXABI_1.3.8' not found (required by ./fr24feed)

./fr24feed: /usr/lib64/libstdc++.so.6: version `GLIBCXX_3.4.20' not found (required by ./fr24feed)





これは、システムに必要なライブラリがないことを示しています。 ここのすべては同時に単純で複雑です：libcおよびlibstdc ++ライブラリを必要なバージョンにアップグレードする必要があります。 標準のCentOSリポジトリを使用する場合、とにかく必要なライブラリバージョンはそこにありません。 CentOS 7に切り替えても、この問題は完全には解決されません。



libstdc++.so.6



はGCC 4.9パッケージに含まれており、手動でアセンブルする必要があります。



パッケージの構築プロセスには非常に長い時間がかかります。 1つのコアと1 Gbの RAMを搭載した仮想マシンでは、5〜6時間と6 Gbのディスクスペースが必要でした。



パッケージがインストールされると、ライブラリは/usr/local/lib64



コピーされます。 それらをアプリケーションで使用できるようにするには、環境変数LD_LIBRARY_PATH



パスを登録する必要があります。

システムの再起動後にこの変数の値を使用できるようにするには、ユーザーのホームディレクトリにある.bashrc



を変更し.bashrc



。

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/lib64

dump1090をインストールする

USBに必要なコンポーネントを配置します。

# yum install libusb1

# yum install usbutils







「ホイッスル」を接続し、システムがそれを「見る」方法を確認します。

# lsusb





この回答は、デバイスの正しい定義を示しています。

Bus 001 Device 002: ID 0bda:2838 Realtek Semiconductor Corp. RTL2838 DVB-T







Dump1090には、 librtlsdrライブラリのセットが必要です。 実際、 rtl_sdrは、チューナーの「誤った」使用を提供し、ADS-B信号を受信できるようにするドライバーです。 幸いなことに、EPELリポジトリには既製の* .rpmパッケージがあります。

# wget http://dl.fedoraproject.org/pub/epel/7/x86_64/r/rtl-sdr-0.5.3-3.el7.x86_64.rpm

# yum install ./rtl-sdr-0.5.3-3.el7.x86_64.rpm







ソースからビルドすることでdump1090自体をインストールするか（GitHubのプロジェクト ）、または* .rpmパッケージをダウンロードすることもできます（ああ、私はすべてを既製にするのが好きです）。

# wget http://download.opensuse.org/repositories/hamradio/openSUSE_Tumbleweed/x86_64/dump1090-1.10.3010.14-3.17.x86_64.rpm

# yum install ./dump1090-1.10.3010.14-3.17.x86_64.rpm

最初の打ち上げ

そのため、目標にほぼ近づいています。残っているアクションはわずかです。

1. flightradar24でチェックインします 。









すべてが好き！ この段階で、ソフトウェアのインストールと構成は完了したと見なすことができます。

4.デブリーフィング

一定の作業期間の後、データはflightradar24で受信され、統計が収集されました。 すべての統計は、図形式でサイトに表示されます。 UTC時刻形式を使用している間、一部のグラフには過去の7日間のその日の統計が表示されます。

4.1アクティビティ図の分析

極座標プロット

アンテナを特徴付ける指標の1つは放射パターンです。 Flightradar24は、受信したADS-Bパケットの数と、パケットが送信された最大距離をセクターの円グラフで表示します。 そのような統計は24時間以内に生成されます：





この図は、パケットが受信された最大距離が143海里、つまり約264.8 kmであることを示しています。 アンテナが屋根の下にあるという事実を考えると、このインジケータは非常に良いです。 さらに、このチャートを使用して、信号の受信を妨げる障害物（樹木、丘、高層ビルなど）を特定できます。



ヒストグラム

受信したパケット数の距離依存性を見ると、一見しただけではすべてがバラ色ではありません。





ご覧のとおり、パッケージのピークは45海里の距離、または80 kmを少し超えたところにあります。 このヒストグラムから、構造全体の有効性を判断できます。 パケット受信の範囲は、アンテナ自体の設計と配置、アンテナから受信機までのケーブル長、受信機の種類、信号経路内の外部要因の存在（木、景観、高層ビル、干渉源など）などの要因の影響を受けます。



報告されたヒット数と位置

このタイプのチャートには、航空機から受信したすべてのパケットの総数（ヒット）と、航空機の座標を含むパケットの数（位置）が表示されます。





航空機によって送信される座標は、 CPR （ コンパクトポジションレポート ）形式でエンコードされます。完全にデコードするには、2つのパケット（偶数と奇数）が必要です。 干渉により、パケットの一部が失われる可能性があります。さらに、航空機は常に現在の座標を含むパケットを送信するとは限らないため、グラフに矛盾が生じます。



見られる航空機

過去7日間にシステムが毎日記録した航空機の数を確認できます。

4.2何が起こった

その結果、完全に運用可能なシステムが得られ、その運用範囲内を飛行する航空機からデータを受信およびデコードすることができます。 受信したデータは人気のあるリソースに送信され、動的なフライトマップの形ですべての人に利用可能です。



カバレッジの半径を大きくするには、アンテナを保護ハウジングに入れて（必要に応じて）アンテナを取り出すことができます。 また、レシーバーへのケーブルの長さを短くしたり、低ノイズアンプを1090 MHzに設定したりできます 。



おそらく、最も時間のかかるソフトウェアインストールオプションがここで考慮されます。 Ubuntu（Debian）ファミリーのOSに* .debパッケージからインストールする場合、またはWindows用のソフトウェアをダウンロードする場合、ステップ数が大幅に削減されます。



それだけです 公表の過程で、エラーや不正確さが資料に忍び込んできた可能性があります。コメントまたはPMでそれらを指摘していただければ非常にうれしいです。



PS私はほとんど忘れていました：データ転送に感謝して、flightradar24は多くの異なるオプションと「グッズ」を含む拡張プレミアムアカウントを提供します。