Wie ich an einem Sonntag in Brüssel meinen ersten ADS-B-Empfänger gebaut habe

Eine nicht sehr technische Anleitung von jemandem, der streng genommen nicht sehr technisch ist.

Also gut.

Letzten Samstag kam ich von einem kurzen Abstecher nach Le Touquet zurück. Südwestwind mit 12 Knoten, so ein Wetter, bei dem man vergisst, dass die Vorhersage eigentlich schlechter war. Auf dem Heimweg - irgendwo über dem Pas-de-Calais, während ich auf SkyDemon eine ruhige Kette von A320 einige tausend Fuß über mir beobachtete - hatte ich einen Gedanken, den ich schon mindestens viermal hatte und nie umgesetzt habe.

Ich sollte einen ADS-B-Empfänger aufbauen.

Diesmal habe ich im Zug zurück von Grimbergen die Teile bestellt.

Am Sonntagmittag beobachtete ich Luftfahrzeuge über Brüssel auf meiner eigenen Ausrüstung. Von einer Fensterbank aus. Mit dem Wasserkocher an. Das Ganze dauerte etwa zweieinhalb Stunden, zwei Tassen Kaffee und einen kurzen Moment der Verwirrung, der sich auflöste, als ich die Zeile der Dokumentation las, die ich übersprungen hatte. Ich schätze, neunzig Minuten davon bestanden daraus, dass ich sorgfältiger gelesen habe, als ich eigentlich musste.

Dieser Beitrag ist für alle, die je eine Raspberry-Pi-Anleitung geöffnet und den Tab leise wieder geschlossen haben. Es ist die Version der Anleitung, die ich mir am Samstagmorgen gewünscht hätte.

Die Einkaufsliste

Ich hatte einen Raspberry Pi 5 in einer Schublade liegen. Ich habe keine gute Erklärung dafür; ich habe ihn letzten Frühling gekauft, um etwas Interessantes damit zu machen, und habe es dann nicht getan. Wenn Sie noch keinen Pi haben, nehmen Sie einen Pi 5 (8 GB reichen völlig) und ein Netzteil. Ein älterer Pi 4 funktioniert genauso gut - der Pi 5 war nur das, was ich hatte.

Dazu kamen zwei Dinge von Amazon.de:

• Ein NooElec NESDR Smart USB-SDR-Stick - Aluminiumgehäuse, R820T2-Chip, so groß wie ein dicker USB-Stick mit einer kleinen Antennenbuchse an einem Ende. Rund 30 €. (Es ist, fairerweise, das hübscheste Stück Technik in meiner Wohnung.)
• Eine Bingfu-Dualband-Antenne mit Magnetfuß - 978 / 1090 MHz, 7 dBi, drei Meter Kabel, SMA-Stecker. Rund 25 €. Sie sieht aus wie ein kleiner schwarzer Salzstreuer auf einem Magnetpuck. Sie ist, im Großen und Ganzen, in Ordnung. Mehr dazu weiter unten.

Dazu eine microSD-Karte, die ich aus einer Schreibtischschublade kramen musste. (Sie lag dort seit ungefähr 2019. Sie hatte ein interessanteres Leben, als ich ihr zugetraut habe.)

Gesamtausgaben, da der Pi schon mir gehörte: etwa 55 € und ein Sonntagmorgen. Die Preise schwanken - Angebote auf Amazon ändern sich mit Lagerbestand und Verkäufern, also prüfen Sie vor dem Kauf; betrachten Sie die Zahlen hier als Größenordnung, nicht als Angebot.

Der Mythos und die Wirklichkeit

Der Mythos lautet, dass das Einrichten eines Pi der Teil des Projekts ist, in dem man entdeckt, dass man Computer, sein WLAN oder sich selbst nicht wirklich versteht.

Die Wirklichkeit ähnelt eher der Flugvorbereitung. Es gibt eine Checkliste; man arbeitet sie der Reihe nach ab; verpasst man einen Schritt, merkt man es innerhalb von vierzig Sekunden, weil etwas nicht funktioniert. Luftfahrtmenschen sind darauf trainiert, so etwas zu mögen. Wer je eine Platzrunde geflogen und einen HASELL-Check gemacht hat, hat das richtige Gehirn für dieses Hobby.

Also - Checkliste.

Was auf diesem Pi tatsächlich passiert

Zwei Stücke Software landen am Ende auf dieser kleinen Kiste.

Das erste ist readsb - ein Open-Source-Decoder, gepflegt von einer kleinen Gruppe von Menschen, die Funktechnik besser verstehen, als es für einen einzelnen Menschen gesund ist. Er lauscht auf die schwachen 1090-MHz-Impulse, die Ihr Stick von der Antenne einfängt, entwirrt jede Sekunde Tausende sich überlagernder Transponder und schreibt das Ergebnis einmal pro Sekunde in eine aufgeräumte JSON-Datei. Das ist, im Großen und Ganzen, der schwierige Teil des ganzen Projekts. Jemand anderes hat ihn bereits erledigt.

Das zweite ist der Dataero-Feeder - ein kleiner Python-Dienst, der die JSON-Datei von readsb liest und an das Dataero-Netz auf radar.dataero.eu weiterleitet. Er ist die einfache Hälfte des Problems; er ist auch die Hälfte, die Ihre Ausrüstung für jemand anderen als Sie selbst nützlich macht.

Sie installieren zuerst readsb, prüfen, ob es Luftfahrzeuge hört, und installieren dann den Dataero-Feeder obendrauf.

Das ist die ganze Architektur. Ab hier ist es wirklich nur eine Checkliste.

Schritt 1 - SD-Karte beschreiben

Laden Sie den Raspberry Pi Imager auf Ihren Laptop. Es gibt ihn für Windows, Mac und Linux, und er ist im Stillen einer der besseren Installer, die ich je benutzt habe. Stecken Sie die SD-Karte in Ihren Laptop. Wählen Sie Raspberry Pi OS Lite (64-bit) - Lite, weil ein Gerät, das auf einer Fensterbank leben und nie einen Monitor sehen wird, keinen Desktop braucht.

Bevor Sie auf Schreiben klicken, öffnen Sie die Einstellungen über das Zahnradsymbol. Legen Sie den Hostnamen fest (meiner ist radar-etterbeek, weil ich nicht subtil bin), setzen Sie Benutzernamen und Passwort, tragen Sie Ihre WLAN-Zugangsdaten ein und aktivieren Sie SSH aktivieren. Damit ist alles Nötige vorbereitet; Sie müssen zu keinem Zeitpunkt einen Bildschirm an den Pi anschließen.

Auf Schreiben klicken. Einen Kaffee holen. In fünf Minuten wiederkommen.

Schritt 2 - Pi starten

Werfen Sie die SD-Karte am Laptop aus. Schieben Sie sie in den Schacht an der Unterseite des Pi. Stecken Sie das Netzteil ein.

Es gibt eine ganz besondere Stille, die sich über eine Küche legt, wenn ein Raspberry Pi zum ersten Mal hochfährt. In meiner dauerte sie etwa neunzig Sekunden. Untermalt von Brothers in Arms, was ungefähr passte.

Wenn der Pi mit dem Nachdenken fertig ist, suchen Sie ihn in Ihrem Netzwerk. Die Verwaltungsseite des Routers ist der einfachste Weg - suchen Sie nach radar-etterbeek (oder wie auch immer Sie ihn genannt haben) und notieren Sie die IP-Adresse.

Schritt 3 - Per SSH verbinden und aktualisieren

Im Terminal Ihres Laptops:

ssh sandy@192.168.1.42

(Verwenden Sie Ihren Benutzernamen und die IP Ihres Pi.) Beim ersten Mal fragt es, ob Sie dem Host vertrauen. Tun Sie. Dann:

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

Das dauert ein paar Minuten. Machen Sie sich einen zweiten Kaffee.

Schritt 4 - Stick und Antenne anschließen

Fahren Sie den Pi herunter (sudo shutdown now). Stecken Sie den NooElec-Stick in einen der USB-A-Anschlüsse des Pi. Schrauben Sie das SMA-Kabel der Antenne auf das Ende des Sticks - handfest, dann eine Vierteldrehung mit zwei Fingern; werden Sie nicht heldenhaft mit der Zange.

Stellen Sie die Antenne irgendwo mit Blick auf den Himmel auf. Ich habe meine an die Innenseite meines Wohnzimmerfensters gestellt, mit dem Magnetpuck auf einer Keksdose aus Stahl, weil die Fensterbank aus Holz ist. Was immer funktioniert.

Fahren Sie den Pi wieder hoch. Verbinden Sie sich erneut per SSH.

Schritt 5 - Dataero-Konto anlegen und API-Schlüssel holen

Zwei kurze Browserschritte, die nicht auf dem Pi stattfinden.

1. Öffnen Sie radar.dataero.eu im Browser Ihres Laptops. Klicken Sie auf Registrieren, füllen Sie das Formular aus und bestätigen Sie Ihre E-Mail-Adresse, falls danach gefragt wird.
2. Nach der Anmeldung klicken Sie oben rechts auf Ihren Benutzernamen, gehen zu Ihrem Profil, suchen den Abschnitt API-Schlüssel und klicken auf API-Schlüssel anfordern. Kopieren Sie den Schlüssel an einen Ort, den Sie in den nächsten dreißig Sekunden wiederfinden.

Das war's. Behandeln Sie den Schlüssel wie ein Passwort - nicht in Discord einfügen, nicht in ein öffentliches Repository committen, nicht beim Abendessen vorlesen.

Schritt 6 - Dataero-Feeder installieren

Zurück zur SSH-Sitzung auf dem Pi. Sie sollten sich noch im Ordner dataero-adsb-feeder aus Schritt 5 befinden; falls Sie sich verlaufen haben:

cd ~/dataero-adsb-feeder

Dann starten Sie das Installationsprogramm des Feeders:

sudo bash installer.sh

Es stellt Ihnen ein paar höfliche Fragen - vor allem bittet es Sie, den API-Schlüssel einzufügen, den Sie gerade aus Ihrem Dataero-Profil kopiert haben. Das Installationsprogramm legt eine virtuelle Python-Umgebung unter /usr/local/dataero-adsb-feeder an, schreibt Ihren Schlüssel dort in eine .env-Datei und registriert den Feeder als systemd-Dienst, der beim Booten startet.

Wenn es fertig ist, prüfen Sie, ob er läuft:

sudo systemctl status dataero-feeder.service

Gleiches Spiel: active (running), grün. Wenn nicht, ist die häufigste Ursache ein Tippfehler im API-Schlüssel, den journalctl -u dataero-feeder.service -e mit bemerkenswerter Direktheit erwähnen wird.

Schritt 7 - Erster Kontakt

Öffnen Sie erneut radar.dataero.eu, melden Sie sich an und suchen Sie Ihre Station auf der Karte. Innerhalb von ein, zwei Minuten nach dem Start des Feeders sollte Ihre Stationsmarkierung grün werden und sich eine kleine Konstellation von Luftfahrzeugen um sie herum auffächern.

Das erste Luftfahrzeug, das ich sah, war ein Lufthansa-A320 im Steigflug aus Frankfurt auf FL340, Richtung Westen. Das zweite war eine Boeing C-17 hoch über den Niederlanden, ostwärts auf FL310 - vermutlich auf dem langen Weg irgendwohin an den Golf. Das dritte war das, das mich richtig grinsen ließ: eine Cirrus SR22 - nicht meine, aber nah genug dran -, die die belgische Küste entlangbummelte.

Das ist der Moment. Sobald Sie die ersten drei oder vier Spuren auf Ihrem eigenen Bildschirm erscheinen sehen, eingefangen von Ihrer eigenen Ausrüstung, ist der technische Teil des Projekts vorbei und der Hobbyteil beginnt.

Nützliche Befehle, die Sie später brauchen werden

Eine kurze Referenzkarte für den Fall, dass Sie nächstes Wochenende zurückkommen und alles vergessen haben:

# Status
sudo systemctl status readsb
sudo systemctl status dataero-feeder.service

# Live logs
sudo journalctl -u readsb -f
sudo journalctl -u dataero-feeder.service -f

# Restart after editing config
sudo systemctl restart dataero-feeder.service

# Edit the feeder's config (API key, paths, debug)
sudo nano /usr/local/dataero-adsb-feeder/.env

DEBUG=TRUE in der .env zu setzen und den Dienst neu zu starten ist der richtige erste Schritt, wenn etwas nicht rund läuft und der Grund nicht offensichtlich ist. Setzen Sie es wieder auf FALSE, sobald das Problem gelöst ist; die Logs sind dann ruhiger.

Was eine Innenantenne Ihnen tatsächlich bringt

Ehrlich gesagt? Mehr, als ich erwartet habe, und weniger, als ich gerne hätte.

Von meinem Fenster in Etterbeek aus sehe ich, bei passender Geometrie, fast alles über 5.000 Fuß im Umkreis von etwa 100 Seemeilen. Das deckt die großen Anflüge auf Zaventem ab, den europäischen Verkehr in großer Höhe, der Belgien überquert, und den größten Teil der allgemeinen Luftfahrt aus Grimbergen und Charleroi, sobald sie frei von den Gebäuden ist.

Was mir entgeht, ist das Tiefe und das Nahe - der Platzrundenbetrieb an kleinen Plätzen, die Hubschrauber unter 1.500 Fuß, die Rettungsflüge nachts, die tief bleiben. Die Bingfu tut, wofür sie gebaut ist, nämlich klein, drinnen und vernünftig zu sein. Sie ist nicht dafür gebaut, das Beste zu sein, was man tun kann.

Also habe ich getan, was jeder ADS-B-Feeder vor mir getan hat. Ich schiele bereits auf eine Außenantenne. Die Auratrove 1090 SMA outdoor, rund 60 €, ist der realistische nächste Schritt - mehr Gewinn, wetterfest, lässt sich an einem Balkongeländer montieren. Der Empfangssprung von drinnen nach draußen ist, nach allem, was man hört, nicht subtil. Ich werde berichten.

Eine kleine Verbeugung in Richtung readsb

Es wäre falsch, das hier abzuschließen, ohne es klar zu sagen: Der wirklich clevere Teil dieses Projekts ist nicht der Pi, und es ist auch nicht der Dataero-Feeder. Es ist readsb. Die Dataero-Seite - einschließlich dieses ganzen Artikels - ist die einfache Hälfte.

readsb ist das, was auf schwache 1090-MHz-Funkimpulse von Luftfahrzeugen in potenziell 200 Seemeilen Entfernung lauscht, jede Sekunde Tausende sich überlagernder Mode-S-Transpondernachrichten entwirrt und all das in eine saubere JSON-Datei auf einem kleinen Computer verwandelt, der weniger kostet als ein anständiges Abendessen. Es stammt von dump1090 ab, wurde von Mictronics weitergeführt und wird derzeit von wiedehopf und einer Community von Mitwirkenden gepflegt. Niemand von uns bei Dataero hat davon irgendetwas geschrieben. Wir reichen die Bytes weiter.

Wäre diese Software eine Band, dann wäre readsb der Leadsänger, der Leadgitarrist, der Schlagzeuger, der Bassist, der Produzent, der Tontechniker und die Person, die jeden Song geschrieben hat. Der Dataero-Feeder ist derjenige, der an der Tür Flyer verteilt.

Also - kleine Verbeugung, aufrichtig.

Eine Anmerkung zu Dataero

Ich habe meinen Feed auf Dataero gerichtet - das von der europäischen Community aufgebaute ADS-B-Netz, das wir betreiben -, teils weil ich dort arbeite, und teils weil es mich mehr reizt, meinen Empfänger in ein Netz einzubringen, das den Menschen gehört, die es betreiben, als meine Daten einem Unternehmen zu überlassen, mit dem ich nie sprechen werde. Die Installation unterscheidet sich nicht von anderen; was sich ändert, ist, was danach mit den Daten passiert.

Wenn Sie bereits irgendwohin feeden, müssen Sie nicht wechseln. Dataero läuft parallel dazu.

Was ich der Samstagmorgen-Sandy sagen würde

Dass der Raspberry Pi im Großen und Ganzen nur ein kleiner Linux-Computer ist, der eine Sache sehr gut macht, wenn man ihn freundlich darum bittet. Dass der SDR-Stick so groß ist wie ein USB-Stick. Dass die Antenne so groß ist wie ein Küchenwerkzeug. Dass die beiden benötigten Programme beide per Skript installiert werden; dass das eine Open-Source-Magie ist und das andere ein sechzigzeiliges Relais; dass nichts hier unrettbar ist. Wenn ein Schritt nicht funktioniert, lesen Sie die Zeile darüber noch einmal und versuchen es erneut.

Dass die Befriedigung, einen Browser-Tab zu öffnen und echte Luftfahrzeuge zu beobachten, eingefangen von der eigenen Ausrüstung, auf der eigenen Fensterbank, in der eigenen Wohnung - im Stillen in keinem Verhältnis zum Aufwand steht.

Wie auch immer. Eine Tasse Tee, und zurück an die Arbeit.

Wenn Sie Ihren Knoten zu Dataero hinzufügen möchten: Das Feeder-Repository liegt auf github.com/dataero-adsb/dataero-adsb-feeder, und das Netz, dem er beitritt, auf radar.dataero.eu. Ich bin heute Abend dort.