Ловим самолеты дешевым USB приемником DVB-T

Сегодня мы снова поговорим об отходах жизнедеятельности мамонтов. Да, эта вещь старая, но по-прежнему полезная (но не только лишь всем).
Много лет уже производятся телевизоры DVB-T в виде USB донгла. Само по себе устройство было довольно-таки бесполезным, пока в него не залез очередной финский студент — на сей раз Antti Palosaari (он сделал это в 2002 году, учась в университете Оулу).

Расковыряв это устройство, он обнаружил, что его прекрасно можно использовать не по уставу, и из него получился очень хороший приемник с дико широким диапазонам принимаемых частот буквально за копейки (если отбросить большую часть функциональности микросхемы RTL2832U, оставив лишь 7-битный АЦП и USB). До ума он это не довел, но нашлись люди, которые продолжили дело.


В итоге мы имеем приемник, который работает в диапазоне 24...2200МГц (в зависимости от использованных микросхем), принимает и демодулирует практически что угодно. Такую штуку называют Software-defined radio (SDR) и изначально это была далеко не дешевая вещь.
Устройство сродни астролябии Остапа Бендера — сама меряет, было бы что мерить.
К программному обеспечению можно добавлять плагины, которые расшифровывают что можно и что нельзя. Тот же самый GPS приемник можно реализовать программно, можно получать и расшифровывать посылки транспондеров с кораблей и самолетов, чем мы, собственно, и займемся.

С тех давних времен, когда у меня образовалось несколько таких донглов прошло уже лет 15. Где их покупал — уже и не знаю, но точно не на Али — его в то время еще не было. Хотя сейчас их можно найти на Али долларов за 20. В то время прыжок на месте еще не считался попыткой улететь, и я развлекался игрушечными самолетиками, делал свою систему управления, которая работала на расстоянии километров 10 и больше. Передатчик работал с прыгающей частотой, и этот донгл очень помог в отладке.
Нынче такой самолетик именуют дроном самолетного типа, посему без специальных разрешений — низя!


Донглы немного разные — один использует микросхему тюнера Elonics E4000 и имеет абсолютно ненужный в нашем случае приемник инфракрасного пульта и I2C EEPROM, а у второго — тюнер Rafael Micro R820. У первого, как видно на плате, сэкономили защиту входа. Оба варианта считаются очень хорошими, E4000 обеспечивает прием в диапазоне 52… 2200МГц с разрывом от 1100МГц до 1250МГц, а R820 — 24...1766 MHz. Оба тюнера имеют очень хорошую чувствительность, но R820 имеет лучше чувствительность на высокочастотной части диапазона, а E4000 — на низкочастотной.



Кому интересно, что вы можете найти в этих донглах — здесь есть неплохой обзор.

Подслушивать мы будем систему ADS-B (Automatic dependent surveillance-broadcast). Что происходит с запросами и так далее — нам фиолетово. А вот ответ самолетного транспондера на частоте 1090 МГц ловить никто не запрещает кому угодно — собственно на этом и построена работа Flightradar24.
А делиться полученной информацией — в Китае уже можно и огрести за это. Типа нечего потенциальному противнику рассказывать, куда наши самолеты летают.
Мы ничего никому передавать не будем, хотя это и не сложно — достаточно этот донгл подключить к какой-нибудь малинке, а ее подключить к сети — и можно создать свой узел для Flightradar24 — впрочем, у них написано, как это сделать.

Потому как для практических применений чаще всего используется связка DVB-T -Raspberry, мы будем использовать Linux. Если просто любопытно послушать эфир — для Windows имеется программное обеспечение тоже, можно почитать тут, тут и еще много где.

Запускаем GQRX, чтобы убедиться, что наш приемник работает. На частоте 1090 МГц виден какой-то сигнал.


Чтобы послушать передачу с самолета и не забивать себе голову всякими настройками, дешифраторами и плагинами, устанавливает программу dump1090.

sudo apt install dump1090-mutability

Запустив ее из терминала, мы сразу видим таблицу, где расшифрована передача с самолета, настраивать вообще ничего не надо.

Небольшое лирическое отступление. Для того, чтобы уверенно принимать сигналы транспондера самолета, антенну желательно все-таки иметь на соответствующий диапазон, а не ту, которой донгл комплектуется и не грабли. Простейший четверть волновой штырь с противовесами пойдет как нельзя лучше. Здесь есть статья про антенны для ADS-B.


Кабель от антенны должен быть как можно короче.
Теоретически входной импеданс телевизионного приемника должен быть 75 Ом. Но кто может гарантировать такой импеданс в таком широком диапазоне? Поэтому голову себе этим вообще не забиваем — даже если у антенного тракта импеданс 50 Ом, а у приемника 75 — потери составят менее 0,177 дБ.
Еще одна полезная вещь — полосно-пропускающий фильтр, который неплохо включить между антенной и приемником. Он поможет отсечь перегружающие приемник сигналы других частот. Может быть пассивным — например, типа такого. Ноги у этого фильтра, похоже, растут отсюда.
А может быть активным.

Для профессиональной ловли самолетов надо устанавить на мачте антенну, фильтр, DVB-T приемник и Raspberry, а с Raspberry уже используем беспроводную или проводную сеть. Естественно, все это хозяйство полагается разместить в более-менее герметичной коробочке с подогревом, если собираемся развлекаться круглый год.


Я собираюсь чуть-чуть поиграться и забросить все это хозяйство обратно в ящик. Поэтому антенну я просто поставлю на полочку — при удачном расположении звезд что-нибудь, да поймает.
Домик у меня по типу, как у Нуф-Нуфа, поэтому радиоволны через него ходят, как хотят. А вот сверху жестяная крыша, поэтому если над головой кто-то полетит — вряд ли увижу.

А вот и первая добыча — самолет летит километров в 60 от приемника (справа вверху расшифровка сигнала dump1090, остальное — картинка с Flightradar24).


Как я и говорил, с несерьезной антенной все несерьезно и работает — из трех самолетов поймался лишь один, похоже, самый дальний от меня. Но он летит на большой высоте, а другой — только взлетел. Третий, над заливом, вообще какой-то левый — на Радаре говорят, что сигнала от него нет и это предполагаемое расположение.


Да собственно и неважно, главное — с помощью совсем дешевых вещей можно развлекаться довольно-таки интересными вещами.

Народ даже радиотелескопы свои делает — но в качестве приемника-преобразователя используют головки от телевизионных спутниковых приемников с тарелкой.


Теоретически интересно, но зачем?

P.S. На всякий случай добавлю список программного обеспечения — The big list of RTL-SDR supported software.