Kdor poleti stoji ob Osojskem jezeru in pogleda proti Gerlitznu, od poznega dopoldneva naprej vidi prva krila, ki krožijo v termiki. Česar ne vidi: večina jih pri tem oddaja. Vsakih nekaj sekund gre na 868 MHz kratek podatkovni paket s položajem, višino, hitrostjo dviganja in oznako. Jadralna letala počnejo isto s FLARM, motorni jadralci in ultralahka letala vse pogosteje z ADS-L, nekaj radovednežev pa z doma izdelanimi sledilniki na ESP32.
Vse to sprejemajo zemeljske postaje, ki jih prostovoljno poganjajo radioamaterji, klubi in letališča. Omrežje za njimi se imenuje Open Glider Network, na kratko OGN, in ni nič drugega kot množica majhnih računalnikov z Linuxom, ključkom SDR in anteno. Kdor že ima drog, lahko tako postajo postavi v enem popoldnevu. In ker Raspberry Pi danes zmore več kot eno samo nalogo, lahko na isti napravi teče še lasten WebSDR. Prav o tem govori ta članek: kaj tam zgoraj pravzaprav leti, zakaj se splača sodelovati in kako spraviti OGN in OpenWebRX+ na eno napravo, ne da bi si nagajala.
Kaj tam zgoraj v resnici oddaja
Gre za evropski pas SRD pri 868 MHz. Je brez licence, omejen po moči in poleg radijskih senzorjev, pametnih števcev in omrežij LoRa mesh gosti tudi drobno elektroniko športnega letalstva. Pomembni so štirje sistemi.
FLARM je klasika jadralnega letalstva. Prvotno zasnovan kot opozorilnik trkov med jadralnimi letali oddaja položaj in vektor leta v okolico, da lahko naprave v pilotski kabini opozorijo. Prav te oddaje je OGN začel loviti in šele s tem je omrežje postalo zanimivo.
FANET je ustreznica za jadralno padalstvo in zmajarstvo. Uporablja LoRa v istem pasu, izhaja iz proizvajalca variometrov Skytraxx, protokol pa je odprto dokumentiran. Najdemo ga v napravah Skytraxx, Syride, Naviter in v oddajnikih okoli platforme burnair. FANET zmore dvoje, kar ga dela posebnega: piloti se vidijo neposredno, brez vsakršne infrastrukture, poleg tega prenaša podatke vremenskih postaj in sporočila o termiki.
ADS-L je nova, uradna pot. EASA je tehnično specifikacijo za pas SRD 860 objavila v začetku leta 2023, uporablja 868,2 in 868,4 MHz ter 869,525 MHz in je namenoma zasnovana tako, da lahko sodeluje obstoječa strojna oprema. Za radioamaterje je zanimivo predvsem to, da prvič obstaja odprt, s strani regulatorja potrjen standard za elektronsko vidnost v lahkem letalstvu.
Doma izdelani sledilniki tečejo na ploščicah ESP32, običajno na LilyGO T-Beam z radijskim čipom SX1276 in GPS, za manj kot 40 evrov. Vdelana programska oprema je odprtokodna in glede na projekt oddaja OGN, FANET, ADS-L in PilotAware. Pomembno za graditelje: pogosto povezano skladišče esp32-ogn-tracker že leta ni vzdrževano, aktualno je pjalocha/ogn-tracker, alternativa je SoftRF. In različica pasu mora biti prava, v Evropi 868 MHz.
Zakaj bi to sploh počeli
Najbolj iskren odgovor najprej: ker obstajajo vrzeli in jih je mogoče zapreti. Omrežje OGN je nad Alpami gosto, a ne brezhibno, vrzeli pa so tipično tam, kjer gore zapirajo pot in nihče ne poganja sprejemnika. Radioamater z drogom na pobočju pogosto pokrije prav tisto dolino, ki je nihče drug ne sliši.
Iz tega sledijo štirje oprijemljivi razlogi.
Iskanje in reševanje. To je točka, ki šteje. Ko je letalo ali krilo pogrešano, so zadnji sprejeti položaji najdragocenejše, kar lahko reševalci dobijo. OGN za to hrani žive podatke, arhivirane sledi in FlightBook, s katerim je mogoče tudi neregistrirane naprave zožiti po kraju in času vzleta. Projekt sam opozarja, da so ti podatki lahko dvoumni in jih je treba skrbno preveriti, preden gredo k vodji intervencije. Kljub temu velja: gostejše kot je omrežje sprejemnikov, krajša je zadnja vrzel v sledi. Prav zato je bilo omrežje sploh zgrajeno.
Korist za domače letalstvo. Klubi vidijo, kdo je v zraku in kdo je že pristal. Inštruktorji lahko analizirajo šolske lete. Jadralni padalci prek FANET dobijo podatke o vetru z gorskih postaj naravnost na variometer, kar je ob sunkovitem popoldnevu vredno več kot katera koli napoved.
Tehnično spoznanje. Postaja OGN je trajno delujoče merilno mesto za lastno antensko napravo. Karta dosega, ki nastane po nekaj tednih, neusmiljeno pokaže, kje lokacija zasenči, koliko dejansko prinese predojačevalnik in kako moti sosednji oddajnik. Kdor že sprejema ADS-B ali lovi radiosonde, ta učinek pozna.
In nizek prag za vstop. Za sprejemno postajo ni potrebna ne licenca ne izpit. Zato je idealen projekt za začetnike, za podmladek v klubu in za vse, ki želijo najprej poslušati in šele nato oddajati.
Strojna oprema
Nakupovalni seznam je kratek in najdražja postavka je antena, ne sprejemnik.
- Računalnik: Raspberry Pi 3 ali 4. Pi 4 je razumna izbira, ker FANET in PilotAware zahtevata dodatno procesorsko moč. Pi Zero ali Pi 1 zadošča le za preprost sprejem s kompromisi. Namesto tega ustreza tudi kateri koli majhen računalnik z Linuxom ali tanki odjemalec.
- Ključek SDR: RTL-SDR Blog V3 s TCXO, priključkom SMA in preklopnim bias-T je priporočilo projekta. Pozor, kar marsikoga preseneti: novejši V4 za OGN trenutno izrecno ni priporočen, ker se v tej uporabi odreže slabše. Kdor ima v predalu samo V4, naj ga uporabi za del z WebSDR.
- Antena: navpična krožna za 868 MHz, kolinearna s 5 do 9 dBi. Za referenco velja razširjena 165 cm dolga antena iz steklenih vlaken razreda 9 dBi. Bistvena sta navpična polarizacija in prost pogled.
- Neobvezno, a učinkovito: filtriran predojačevalnik Uputronics na drogu prinese okoli 3 do 5 dB, nameščen tik ob anteni in napajan prek bias-T. Kdor živi blizu močnih oddajnikov, prej potrebuje votlinski filter za 863 do 870 MHz, sicer intermodulacija poje doseg.
- Kabel: kratek in dober. Slabljenje pred prvim ojačevalnikom gre neposredno od občutljivosti. Za montažo si oglejte naš prispevek o stolpih in jamborih.
- Napajanje in omrežje: stabilnih 5 V, najbolje spodoben napajalnik in aktivno napajano zvezdišče USB, takoj ko sta priključena dva ključka. Omrežje po kablu, kjer je mogoče.
Navodila, prvi del: postaja OGN
Osnova je sveže nameščen Raspberry Pi OS Lite z omogočenim SSH in posodobljenim sistemom. Postopek sledi uradnemu vodniku na wikiju OGN, na kratko takole.
Namestitev paketov. Programska oprema potrebuje nekaj knjižnic:
sudo apt update && sudo apt full-upgrade -y
sudo apt install -y libconfig9 libjpeg-dev libfftw3-dev procserv telnet lynx ntpsecNa novejših sistemih v virih paketov manjka libjpeg8. Wiki opisuje dve poti, prevajanje libjpeg iz izvorne kode ali uporabo pripravljenih binarnih datotek za ARM64. To je edina točka, kjer se namestitev na sodobnih slikah redno zatakne, in razlog, da marsikatera postaja zavestno še vedno teče na starejšem Raspberry Pi OS.
Prenos programske opreme in imenovana cev. Iz projektnega repozitorija pride paket rtlsdr-ogn, ki ustreza računalniku, za Pi različica GPU. Nato se v mapi ustvari imenovana cev, prek katere radijski del govori z dekodirnikom:
cd ~/rtlsdr-ogn
mkfifo ogn-rf.fifoMerjenje frekvenčne napake. Ključki brez TCXO tečejo nekaj ppm mimo, kar stane občutljivost. Priloženo orodje izmeri napako na kanalih GSM:
./gsm_scan --ppm 50 --gain 20Pri V3 s TCXO si to lahko prihranimo in pustimo FreqCorr na 0. Med delovanjem programska oprema tako ali tako umerja prek GSM.
Zapis konfiguracije. Datoteka, tu mojapostaja.conf, je pregledna. Položaj in višino je treba vpisati natančno, iz njiju programska oprema izpelje tudi regionalni frekvenčni načrt:
RF:
{
FreqCorr = 0; # ppm, pri ključkih s TCXO 0
BiasTee = 1; # napajanje predojačevalnika na drogu
DeviceSerial = "OGN01"; # nedvoumno naslovi ključek
PipeName = "ogn-rf.fifo";
} ;
Position:
{
Latitude = 46.6883; # decimalne stopinje, sever in vzhod pozitivno
Longitude = 13.9186;
Altitude = 900; # metrov nad morjem
} ;
APRS:
{
Call = "OE8XYZ"; # največ 9 znakov, javno vidno
} ;
HTTP:
{
Port = 8080; # statusna stran postaje
} ;Ime pod Call je javna identiteta postaje. Letališča uporabljajo svojo kodo ICAO, zasebne postaje povedno ime kraja ali lasten klicni znak. Brez posebnih znakov, največ devet mest.
Zagon kot storitev. Zagonske skripte projekta uporabljajo procserv, konfiguracijska datoteka se vpiše v /etc/rtlsdr-ogn.conf:
sudo service rtlsdr-ogn start
lynx http://localhost:8080Od tu naprej postaja teče. Statusna stran na vratih 8080 kaže raven šuma, sprejete pakete in seznam slišanih naprav, nekaj minut pozneje pa se postaja pojavi na zemljevidu live.glidernet.org. Kdor želi videti, kaj prihaja k njemu: tam vidna imena sprejemnikov so točno te postaje, na Koroškem na primer LOKF ob Osojskem jezeru.
Navodila, drugi del: OpenWebRX+ zraven
OpenWebRX+ je vejitev Marata Fayzullina, ki je izvirnemu OpenWebRX dodala celo vrsto dekodirnikov: SSTV, FAX, AIS, POCSAG, FLEX, RDS, CW, RTTY, poleg tega ADS-B, ACARS, VDL2 in HFDL. Namesti se iz projektnega repozitorija, tu za Debian Bookworm, na katerem temeljijo aktualne slike za Pi:
curl -s https://luarvique.github.io/ppa/openwebrx-plus.gpg \
| sudo gpg --yes --dearmor -o /etc/apt/trusted.gpg.d/openwebrx-plus.gpg
sudo tee /etc/apt/sources.list.d/openwebrx-plus.list <<<"deb [signed-by=/etc/apt/trusted.gpg.d/openwebrx-plus.gpg] https://luarvique.github.io/ppa/bookworm ./"
sudo apt update
sudo apt install openwebrxDve pasti: repozitorij izvirnega OpenWebRX na Bookwormu ne sme biti dodatno vpisan, ker vsebuje pakete za Bullseye. In za digitalne govorne načine je enkrat potreben sudo install-softmbe.sh. Kdor raje začne iz nič, vzame eno od pripravljenih slik SD kartice, a mora vedeti, da 32-bitna slika ne podpira Pi 5, 64-bitna pa izključuje Pi 1, Pi 2 in Zero 1.
Nato ustvarimo skrbniškega uporabnika, odpremo spletni vmesnik na vratih 8073 in v razdelku naprav vpišemo drugi ključek, naslovljen prek serijske številke namesto prek indeksa. Kdor želi sprejemnik doseči tudi od zunaj, najde pot brez odprtih vrat v našem prispevku o tunelih Cloudflare.
Kombinacija: zakaj sta dva ključka obvezna
Očitna zamisel, da bi obe storitvi stregli z enim ključkom, ne deluje, in to iz treh razlogov.
Prvič, ključek RTL-SDR vedno zasede natanko en proces. Souporabe na ravni gonilnika ni. Drugič, programska oprema OGN počne prav tisto, kar deljeno uporabo dokončno izključi: ključek občasno prestavi v pas GSM, da sledi napaki oscilatorja. Slap, ki vsakih nekaj minut odskoči, ni slap. Tretjič, in to se pogosto spregleda, OpenWebRX+ nima dekodirnika OGN. Vgrajena veja ISM temelji na rtl_433 in bere radijske senzorje, ne zna pa LoRa in s tem ne FANET. Na 868 MHz se v slapu vidijo sunki, dekodirati pa iz njih ni mogoče nič.
Rešitev je nespektakularna: dva ključka. Da obe storitvi po ponovnem zagonu spet primeta pravo napravo, jima dodelimo enolični serijski številki:
rtl_eeprom -d 0 -s OGN01
rtl_eeprom -d 1 -s WEBRX1Nato v konfiguraciji OGN nastavimo DeviceSerial = "OGN01", v OpenWebRX+ pa izberemo drugi ključek prek WEBRX1. Ostalo je obratovalna praksa in tri točke so znane: vrata USB na Piju za dva ključka ne dajejo dovolj zanesljivega toka, zato sodi zraven napajano zvezdišče. Pod stalno obremenitvijo se segreva, torej hladilna telesa ali raje tih ventilator. In ključka naj ne tičita drug ob drugem, kratek podaljšek USB ju občutno razklopi.
Mimogrede, isti vzorec je razširljiv. Wiki OGN izrecno opisuje delovanje več sprejemnikov na štirijedrnem Piju, vsak s svojo cevjo, svojo konfiguracijo in svojimi vrati HTTP. Kdor torej želi OGN, ADS-B in WebSDR na eni napravi, to lahko ima, mora pa resno vzeti napajanje in hlajenje. Kaj vse še teče na Piju v radijski sobi, smo zbrali v Raspberry Pi v radijskem kotičku.
Lokacija, doseg, pričakovanja
Na 868 MHz brezkompromisno velja vidna zveza. Antena sodi čim višje in čim bolj prosto, vsak meter višine se obrestuje bolj kot vsak decibel dobitka. Na mirni lokaciji je dosegljivih 50 do 100 kilometrov, ob vidni zvezi čez dolino tudi več. V bližini mobilnih ali radiodifuznih oddajnikov pa lahko doseg pade na nekaj kilometrov, ker sprejemnik zaide v intermodulacijo. Proti temu pomaga le filtriranje, ne več ojačenja.
Za alpski prostor to pomeni: dobre lokacije so pobočja in gorske postaje s pogledom v dolino, ne dno doline. Kdor že ima drog za APRS ali repetitor, ima polovico postavitve že pokonci. Kombinacija izpostavljene lokacije in postaje, sposobne za FANET, je za domačo jadralnopadalsko sceno vredna precej več kot še ena postaja v že dobro pokriti ravnini.
Zasebnost in pravni okvir
Najprej najpomembnejše, ker je bilo med letalci čustveno razpravljano in je danes čisto rešeno: sledenje je mogoče izklopiti. Kdor noče biti viden, nastavi ustrezno zastavico v zbirki naprav OGN (DDB) ali v napravi FLARM od vdelane programske opreme 6.x naprej vklopi možnost no-tracking. Položaj se tedaj niti ne prikaže niti ne zabeleži. Kot upravljavec postaje je dobro, da to znaš pojasniti, razpravi takoj vzame ostrino.
Glede sprejema samega: sprejemna postaja ne oddaja, zato ne potrebuje dovoljenja. Oddaje v pasu SRD so nešifrirani položajni svetilniki, katerih namen je prav ta, da jih drugi slišijo. Pri posredovanju naprej pa velja mera: tajnost komunikacij ne pozna izjeme za zanimive podatke, OGN pa ima lastna pravila uporabe za posredovanje podatkov. Kdor hrani uradno omrežje, se giblje znotraj teh pravil. Kdor objavlja lastne analize, naj jih pozna. Pregled pravnega okvira v Avstriji daje naš prispevek o radioamaterski zakonodaji v Avstriji.
In pojasnilo, ki sodi v vsak opis postaje: OGN ni varnostni sistem. Opozarjanje na trke se dogaja v pilotski kabini, med napravami, v realnem času. Zemeljsko omrežje vidi le tisto, kar je bilo po naključju v dosegu kakšne postaje, z zamikom in z vrzelmi. Je orodje za poznejšo analizo, za sledenje v živo in v sili za iskanje, ne pa za sekundo, ko zares šteje.
Koliko stane
- Raspberry Pi 4 z napajalnikom, ohišjem in kartico: okoli 90 do 120 evrov
- RTL-SDR Blog V3: približno 35 evrov, drugi ključek za WebSDR še enkrat toliko
- Kolinearna antena za 868 MHz: glede na izvedbo 40 do 120 evrov
- Kabel, konektorji, material za drog: 30 do 80 evrov
- Neobvezno predojačevalnik na drogu ali filter: 40 do 90 evrov
Skupaj se solidna dvojna postaja ustavi pri približno 250 do 400 evrih, pri čemer drog običajno že stoji. Za primerjavo: gotov variometer s FANET stane več. Kdor želi le povohati, začne z enim samim ključkom RTL-SDR in improvizirano anteno ter pogleda, kaj sploh pride.
Zaključek
Postaja OGN je eden redkih projektov, pri katerih se veselje do tehnike in resnična korist srečata tako neposredno. Vložek je eno popoldne plus montaža antene, tekoči strošek nekaj vatov elektrike, v zameno pa sprejemnik stoji v omrežju, ki v sili poda zadnji znani položaj pogrešanega.
Da lahko na isti napravi teče še WebSDR, je dodatek. Pravilo zanj je preprosto: ena storitev, en ključek, enolični serijski številki, spodobno napajanje. Kdor se tega drži, ima na koncu napravo, ki hkrati služi domačemu letalstvu in odpira lasten sprejem vsem na spletu. Za konjiček, ki živi od poslušanja, to ni slaba menjava.
73 – vaše uredništvo oeradio.at
Obvestilo o preglednosti
Ta članek je bil raziskan in napisan s podporo UI (Claude, Anthropic). Med viri so bili wiki Open Glider Network s stranmi o strojni opremi, namestitvi na Raspberry Pi, konfiguracijski datoteki, več sprejemnikih, SAR in pravilih za izklop sledenja, navodila za pakete projekta OpenWebRX+ Marata Fayzullina, specifikacija ADS-L agencije EASA za pas SRD 860, projektne strani o FANET in sledilnikih ESP32 ter poizvedba v živo na zemljevidu OGN za alpski prostor. Naslovna slika prikazuje jadralno padalo nad Gerlitznom na Koroškem (Foto: Superbass, CC BY-SA 4.0, prek Wikimedia Commons), druge fotografije prav tako izvirajo z Wikimedia Commons in so navedene pri posamezni sliki. Uredniška odgovornost in preverjanje sta pri uredništvu oeradio.at. Za pravilnost in popolnost ne jamčimo, pravna vprašanja v posameznem primeru razreši pristojni telekomunikacijski urad. Popravke in dopolnitve, še posebej dobrodošle od upravljavcev lastnih postaj OGN, na [email protected].
