Come ho costruito il mio primo ricevitore ADS-B, di domenica, a Bruxelles

Una guida non molto tecnica, scritta da qualcuno che non è, a rigore, molto tecnico.

Bene, allora.

Sabato scorso sono tornata da una breve puntata a Le Touquet. Vento da sud-ovest a 12 nodi, il tipo di tempo che fa dimenticare che le previsioni dovevano essere peggiori. Sulla via del ritorno — da qualche parte sopra il Pas-de-Calais, osservando su SkyDemon una fila tranquilla di A320 diverse migliaia di piedi sopra di me — ho avuto un pensiero che ho avuto almeno quattro volte prima e su cui non ho mai agito.

Dovrei mettere su un ricevitore ADS-B.

Questa volta, sul treno di ritorno da Grimbergen, ho ordinato i pezzi.

Domenica all’ora di pranzo guardavo gli aeromobili sopra Bruxelles con la mia attrezzatura. Da un davanzale. Con il bollitore acceso. Il tutto ha richiesto circa due ore e mezza, due caffè e un breve momento di confusione che si è risolto da solo quando ho letto la riga di documentazione che avevo saltato. Direi che novanta minuti del totale li ho passati a leggere con più attenzione di quanto fosse davvero necessario.

Questo post è per chiunque abbia mai aperto una guida sul Raspberry Pi e abbia chiuso la scheda in silenzio. È la versione della guida che avrei voluto sabato mattina.

La lista della spesa

Avevo un Raspberry Pi 5 in un cassetto. Non ho una buona spiegazione del perché; l’ho comprato la primavera scorsa con l’intenzione di fare qualcosa di interessante e poi non l’ho fatto. Se non ha già un Pi, prenda un Pi 5 (8 GB bastano e avanzano) e un alimentatore. Un Pi 4 più vecchio va benissimo — il Pi 5 è semplicemente quello che avevo.

A questo ho aggiunto due cose da Amazon.de:

• Una chiavetta USB SDR NooElec NESDR Smart — custodia in alluminio, chip R820T2, le dimensioni di una chiavetta USB un po’ grassa con una piccola presa per l’antenna a un’estremità. Circa 30 €. (È, a dire il vero, il pezzo di attrezzatura più bello del mio appartamento.)
• Un’antenna Bingfu dual-band con base magnetica — 978 / 1090 MHz, 7 dBi, tre metri di cavo, connettore SMA. Circa 25 €. Sembra una piccola saliera nera su un disco magnetico. È, in linea di massima, accettabile. Ne parlo più avanti.

Più una scheda microSD che ho dovuto scovare in un cassetto della scrivania. (Era lì più o meno dal 2019. Ha avuto una vita più interessante di quanto le abbia mai riconosciuto.)

Spesa totale, visto che il Pi era già mio: circa 55 € e una domenica mattina. I prezzi oscillano — le inserzioni su Amazon cambiano con scorte e venditori, quindi controlli prima di acquistare; consideri le cifre qui riportate come un ordine di grandezza, non un preventivo.

Il mito, e la realtà

Il mito è che configurare un Pi sia la parte del progetto in cui si scopre di non capire davvero i computer, il proprio wifi, o sé stessi.

La realtà è più vicina alla preparazione di un volo. C’è una checklist; la si segue in ordine; se si salta un passaggio lo si scopre entro quaranta secondi perché qualcosa non funziona. Chi lavora nell’aviazione è addestrato ad apprezzare tutto questo. Chiunque abbia volato un circuito ed eseguito un controllo HASELL ha il cervello giusto per questo hobby.

Quindi — checklist.

Cosa succede davvero su questo Pi

Su questa scatoletta finiscono per vivere due programmi.

Il primo è readsb — un decodificatore open source mantenuto da un piccolo gruppo di persone che capiscono di ingegneria radio più di quanto sia salutare per un essere umano. Ascolta i deboli impulsi a 1090 MHz che la chiavetta capta dall’antenna, districa migliaia di transponder di aeromobili sovrapposti ogni secondo e scrive il risultato in un ordinato file JSON una volta al secondo. È, in linea di massima, la parte difficile dell’intero progetto. Qualcun altro l’ha già fatta.

Il secondo è il feeder Dataero — un piccolo servizio Python che legge il file JSON di readsb e lo inoltra alla rete Dataero su radar.dataero.eu. È la metà facile del problema; è anche la metà che rende la Sua attrezzatura utile a qualcuno oltre a Lei.

Si installa prima readsb, si verifica che senta gli aeromobili, poi si installa sopra il feeder Dataero.

Questa è tutta l’architettura. Da qui in poi è davvero solo una checklist.

Passo 1 — Scrivere la scheda SD

Scarichi Raspberry Pi Imager sul Suo portatile. Esiste per Windows, Mac e Linux, ed è senza clamore uno dei migliori programmi di installazione che abbia mai usato. Inserisca la scheda SD nel portatile. Scelga Raspberry Pi OS Lite (64-bit) — Lite, perché non serve un desktop su una cosa che vivrà su un davanzale e non vedrà mai un monitor.

Prima di cliccare su Write, apra le impostazioni con l’icona dell’ingranaggio. Imposti il nome host (il mio è radar-etterbeek, perché non sono una persona sottile), imposti nome utente e password, incolli le credenziali del Suo wifi e spunti Enable SSH. Questo prepara in anticipo tutto ciò che serve; non dovrà mai collegare uno schermo al Pi.

Clicchi su Write. Si prenda un caffè. Torni tra cinque minuti.

Passo 2 — Avviare il Pi

Espella la scheda SD dal portatile. La inserisca nello slot sotto il Pi. Colleghi l’alimentatore.

C’è un silenzio particolare che cala su una cucina quando un Raspberry Pi si avvia per la prima volta. Nella mia è durato circa novanta secondi. Con Brothers in Arms come colonna sonora, che sembrava appropriato.

Quando il Pi ha finito di pensare, lo trovi sulla Sua rete. La pagina di amministrazione del router è il modo più semplice — cerchi radar-etterbeek (o come l’ha chiamato) e annoti l’indirizzo IP.

Passo 3 — Collegarsi in SSH e aggiornare

Dal terminale del Suo portatile:

ssh sandy@192.168.1.42

(Usi il Suo nome utente e l’IP del Suo Pi.) La prima volta chiederà se si fida dell’host. Sì. Poi:

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

Ci vogliono alcuni minuti. Si prepari un secondo caffè.

Passo 4 — Collegare la chiavetta e l’antenna

Spenga il Pi (sudo shutdown now). Inserisca la chiavetta NooElec in una delle porte USB-A del Pi. Avviti il cavo SMA dell’antenna all’estremità della chiavetta — stretto a mano, poi un quarto di giro con due dita; non faccia l’eroe con le pinze.

Metta l’antenna in un punto con vista sul cielo. Io ho messo la mia all’interno della finestra del soggiorno, sul disco magnetico attaccato a una scatola di biscotti in latta perché il davanzale è di legno. Qualunque cosa funzioni.

Riaccenda il Pi. Si ricolleghi in SSH.

Passo 5 — Creare un account Dataero e recuperare la chiave API

Due brevi passaggi nel browser che non avvengono sul Pi.

1. Apra radar.dataero.eu nel browser del portatile. Clicchi su Registrati, compili il modulo, confermi l’e-mail se richiesto.
2. Una volta effettuato l’accesso, clicchi sul Suo nome utente in alto a destra, vada al Suo Profilo, trovi la sezione Chiave API e clicchi su Richiedi chiave API. Copi la chiave in un posto in cui potrà ritrovarla nei prossimi trenta secondi.

Tutto qui. Tratti la chiave come una password — non la incolli su Discord, non la committi in un repository pubblico, non la legga ad alta voce a cena.

Passo 6 — Installare il feeder Dataero

Di nuovo nella sessione SSH sul Pi. Dovrebbe trovarsi ancora nella cartella dataero-adsb-feeder del Passo 5; se si è allontanato:

cd ~/dataero-adsb-feeder

Poi esegua il programma di installazione del feeder:

sudo bash installer.sh

Le farà un paio di domande cortesi — soprattutto di incollare la chiave API appena copiata dal Suo profilo Dataero. Il programma di installazione crea un ambiente virtuale Python in /usr/local/dataero-adsb-feeder, deposita la chiave in un file .env lì dentro e registra il feeder come servizio systemd che parte all’avvio.

Una volta terminato, verifichi che sia vivo:

sudo systemctl status dataero-feeder.service

Stessa procedura: active (running), in verde. In caso contrario, la causa più comune è un refuso nella chiave API, che journalctl -u dataero-feeder.service -e segnalerà con notevole franchezza.

Passo 7 — Primo contatto

Apra di nuovo radar.dataero.eu, acceda e trovi la Sua stazione sulla mappa. Entro un minuto o due dall’avvio del feeder dovrebbe vedere il marcatore della Sua stazione diventare verde e una piccola costellazione di aeromobili aprirsi a ventaglio attorno a esso.

Il primo aeromobile che ho visto è stato un A320 Lufthansa in salita da Francoforte a FL340, diretto a ovest. Il secondo un Boeing C-17 alto sopra i Paesi Bassi, diretto a est a FL310 — presumibilmente la strada lunga verso qualche parte nel Golfo. Il terzo è quello che mi ha fatto sorridere davvero: un Cirrus SR22 — non il mio, ma abbastanza simile — che vagava lungo la costa belga.

È quello il momento. Una volta viste le prime tre o quattro tracce comparire sul proprio schermo, captate dalla propria attrezzatura, la parte tecnica del progetto è finita e inizia quella da hobbista.

Comandi utili che Le serviranno più avanti

Un breve promemoria per quando tornerà il prossimo fine settimana e avrà dimenticato tutto:

# 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

Impostare DEBUG=TRUE nel .env e riavviare il servizio è la prima mossa giusta quando qualcosa non va e il motivo non è ovvio. Lo riporti a FALSE una volta risolto; i log sono più silenziosi così.

Cosa offre davvero un’antenna da interno

Sinceramente? Più di quanto mi aspettassi, e meno di quanto vorrei.

Dalla mia finestra a Etterbeek vedo, con la geometria giusta, quasi tutto ciò che si trova sopra i 5.000 piedi entro circa 100 miglia nautiche. Questo copre i principali arrivi su Zaventem, il traffico europeo ad alta quota che attraversa il Belgio e la maggior parte dell’aviazione generale in uscita da Grimbergen e Charleroi una volta libera dagli edifici.

Quello che mi perdo è il basso e il vicino — i circuiti sui piccoli campi, gli elicotteri sotto i 1.500 piedi, i voli sanitari notturni che restano bassi. La Bingfu fa il lavoro per cui è progettata, cioè essere piccola, da interno e ragionevole. Non è progettata per essere il meglio che si possa fare.

Così ho fatto quello che ogni feeder ADS-B ha fatto prima di me. Sto già adocchiando un’antenna da esterno. La Auratrove 1090 SMA da esterno, circa 60 €, è il passo successivo realistico — guadagno migliore, resistente alle intemperie, si monta alla ringhiera di un balcone. Il salto di ricezione da interno a esterno, a quanto dicono tutti, non è sottile. Riferirò.

Un piccolo inchino in direzione di readsb

Sarebbe sbagliato chiudere senza dirlo chiaramente: la parte davvero ingegnosa di questo progetto non è il Pi, e non è nemmeno il feeder Dataero. È readsb. Il lato Dataero — compreso l’intero articolo — è la metà facile.

readsb è ciò che ascolta i deboli impulsi radio a 1090 MHz da aeromobili potenzialmente a 200 miglia nautiche di distanza, districa migliaia di messaggi di transponder Mode S sovrapposti ogni secondo e trasforma tutto questo in un file JSON pulito su un piccolo computer che costa meno di una cena decente. Discende da dump1090, è stato portato avanti da Mictronics ed è attualmente mantenuto da wiedehopf e da una community di collaboratori. Nessuno di noi a Dataero ne ha scritto una riga. Noi passiamo i byte.

Se questo software fosse una band, readsb sarebbe il cantante, il chitarrista solista, il batterista, il bassista, il produttore, il tecnico del suono e la persona che ha scritto ogni canzone. Il feeder Dataero è quello che distribuisce i volantini all’ingresso.

Quindi — un piccolo inchino, sincero.

Una nota su Dataero

Ho puntato il mio feed verso Dataero — la rete ADS-B europea costruita dalla community che gestiamo — in parte perché è dove lavoro, e in parte perché inserire il mio ricevitore in una rete che appartiene alle persone che la fanno funzionare mi attrae più che consegnare i miei dati a un’azienda con cui non parlerò mai. L’installazione non è diversa da qualsiasi altra; ciò che cambia è cosa succede ai dati dopo.

Se già invia dati da qualche parte, non deve cambiare. Dataero funziona in parallelo.

Cosa direi alla Sandy di sabato mattina

Che il Raspberry Pi è, in linea di massima, solo un piccolo computer Linux che fa una cosa molto bene se glielo si chiede gentilmente. Che la chiavetta SDR ha le dimensioni di una chiavetta USB. Che l’antenna ha le dimensioni di un utensile da cucina. Che i due programmi necessari si installano entrambi con degli script; che uno è magia open source e l’altro un relè di sessanta righe; che niente qui è irrecuperabile. Se un passaggio non funziona, si rilegge la riga sopra e si riprova.

Che la soddisfazione di aprire una scheda del browser e guardare aeromobili veri, captati dalla propria attrezzatura, posata sul proprio davanzale, nel proprio appartamento — è, silenziosamente, del tutto sproporzionata rispetto al lavoro richiesto.

Comunque. Una tazza di tè, e si ricomincia.

Se vuole aggiungere il Suo nodo a Dataero, il repository del feeder è su github.com/dataero-adsb/dataero-adsb-feeder e la rete a cui si unisce è su radar.dataero.eu. Io ci sarò stasera.