利用樹莓派追蹤飛機航行軌跡的騷姿勢分享

新聞 08-14

開篇

你知道如何利用你手中的樹莓派來觀察天空中的飛機嗎？通過調諧和接收距離你所在地點250英里以外飛機無線電信號，你就可以追蹤飛機航線，而完成這個任務，僅需要隨處就能購買到的廉價USB電視棒。

本文將介紹如何追蹤飛機飛行航道以及規律，同時介紹項目中用到的軟體、硬體，以及使用Docker開源容器引擎來管理物聯網項目中的軟體。

該項目類似 FlightAware網站項目，後者已經可以可以分析來自世界各地幾萬人次的飛機飛行路線，而這種項目中需要用到的設備，僅僅是35美元的樹莓派以及USB電視棒。

如果你有興趣的話可以拿起手中的工具來，並為這些實時追蹤飛機的網站（FlightAware.com、Flightradar24和planefinder.net）盡一份力，你將會獲得詳細的度量值（無線電定向與測距（雷達））數據以及其它獎勵。

為什麼要分析飛機飛行規律？

對於那些對樹莓派不感興趣的人來說該項目很實用，成本也很低

可以實現在線追蹤飛機飛行規律並與你所在地的航班日程對比

安放天線並獲取超詳細的飛行統計數據

將數據用於自己的編程項目，同時可以學習到有關航空的知識

最重要的是，這是一個非常有趣的項目，可通過研究樹莓派來獲得滿足感，值得一提的是，這個項目不會用到很多錢。

零件

樹莓派，SD卡（Raspbian Lite 、PIXEL）

我建議使用樹莓派2、3代，這樣有更多的可用內存，並可以進行多任務處理（如果想安裝多個接收器還想省錢可以使用Pi Zero）

USB電視棒

FlightAware Pro Stick（注意自己樹莓派的型號）-內置靜噪濾波器

SMA連接器-配置1090 MHz天線

DVB-T USB電視棒（Pimoroni上購買的）-我之前做了測試並選擇該晶元型號，並將伸縮天線推至最小位置

NESDR SDR-三天線、SMA介面，考慮城市環境因素內置靜噪濾波器

如果你想要買更便宜的接收器，需要保證他們有R820T 晶元組的設備。

註：為了取得更明顯的實驗結果，請購買品牌USB電視棒（沒有必然聯繫）

天線

DVB-T USB電視棒主要利用天線接收電視機信號，而非1090 MHz的ADS-B信號。雖然你仍可以觀察到一些飛機航道，但這取決於你所在位置範圍內飛機高度和地面開闊度。

如果你需要一個1090 MHz天線，你可以購買一個SMA接頭（3 dBi版本）。我曾做了一個樣品，並將它放在窗台上，結果僅獲取到150英里範圍內的飛行航道。

最終當我使用FlightAware外置天線的時候，你可以觀察到250英里的飛行航道，如果你安裝在屋頂上，那麼你就會觀察的更遠。

功率問題

你也需要一個2.5a-3a的電源，以確保有足夠的電力為樹莓派和USB電視棒供電，你當然可去官網購買樹莓派（Pimoroni），ModMyPi還有樹莓派3件套，然後你就可以繼續開始這個項目了。

術語

我們將會使用usb電視棒來接收飛機ADS-B信號，但我們先從飛機的定義開始解釋。

ADS-B信號

現代飛機可以從導航儀器面板上的自動應答器上收集信息，並利用ADS-B信號將這些信息傳播到周邊地區。任何人都可以接收這樣的信號信息，無論是一架飛行控制台、飛機或一台樹莓派。

自動相關監視-廣播(ADS-B），確切說是一種監視技術，飛機通過衛星導航確定其位置，並定期發送信號，使之能被追蹤。

DVB-T USB電視棒

電視調諧器DVB-T，主要為數字視頻廣播（地面站）接收設備。當然你也可以使用這些設備來接收喜歡的電視節目，也不是所有的DVB-T設備都能改變用途，這就需要購買之前進行詳細的研究。

SMA天線接頭

SMA（微型版）連接器會比同軸款小些，如果你購買了廉價的DVB-T，那麼有可能需要配更小的連接器，上面會有一個「辮子」。這些主要的天線連接器（同軸款連接器、SMA以及RF）都可以從網上電子商店購買，解碼ADS-B信號核心便是 dump1090，就1090來說是我們處理和解碼原始數據時，所用到的頻率大小。

dump1090是一個開源項目，該項目經手數人，不斷進行完善和改進。所以在選擇軟體構建和測試時會令人覺得困惑。

這是我在GitHub上找到該系統的歷史：

antirez在2012年聖誕節期間開始這個項目

MalcolmRobb 接手該項目，衍生代碼並添加更多功能

mutability在MalcolmRobb衍生代碼工作之後繼續開始

FlightAware 接手項目後保留了mutability 庫文件

我們使用 Docker來架構代碼，這樣你就可以很容易的在終端運行指令，使用Docker 優點：

可重複構建編寫腳本程序

可以讓我們在不同版本代碼之間切換

不用安裝在樹莓派什麼程序，這樣使用起來也很方便

可以與朋友共享映像文件，也可以與其它樹莓派共享

對於dump1090多數版本來說還有一個網路介面，可以讓你實時查詢飛機航道

FlightAware

FlightAware是上文提到的網站之一，你可以使用dump1090匯總到的數據，之後使用虛擬雷達將其可視化。當然你也可以獲得詳細的統計數據，幫助你跟蹤飛機航道以及飛行範圍。

這是我的顯示界面，利用的工具是FlightAware專用天線以及DVB-T（降噪）。

你可以查看我的詳細信息（alexellisuk），這裡有更多的統計數據。

MLAT

MLAT-多點定位場面監視系統（如樹莓派），用來追蹤ADS-B信號，它能夠準確的分析時間偏差，這樣可以比單一追蹤信號獲取更多航道信息。

軟體安裝

安裝Docker

我們下面就會使用Docker 映像，我們可以添加除主機二進位文件以外的文件

$ curl -sSL https://get.docker.com | sh

從GitHub上下載

$ git clone https://github.com/alexellis/eyes-in-the-sky

USB電視棒黑名單

為了電視棒兼容 dump1090，我們在其內核模塊設置了黑名單。

添加到文件目錄/etc/modprobe.d/blacklist.conf：

blacklist dvb_usb_rtl28xxu

重新啟動

dump1090

安裝dump1090

如果你想要查看自己的位置（經度以及維度），請用CMD命令編輯最後一行Dockerfile.malcolmrobb，你就可以在谷歌地圖發現自己的位置了。

$ cd eyes-in-the-sky/dump1090$ docker build -t alexellis2/dump1090:malcomrobb . -f Dockerfile.malcolmrobb

-t-指的是我們之後指定的圖像名稱

-f-我自定義一個函數名稱Dockerfile，同時相當於為mutability也提供一個

使用Docker ，你可以在軟體中將圖像分享給其他人，同時上傳到Docker 項目中，這樣出現問題之後可以繼續架構dump1090，如若出現問題也不需要從頭再來。

$ docker pull alexellis2/dump1090:malcolmrobb

測試dump1090

測試代碼

$ docker rm -f 1090 # remove any old container$ docker run --privileged -p 8080:8080 -p 30005:30005 -p 30003:30003 --privileged --name 1090 -d alexellis2/dump1090:malcomrobb

docker 的功能主要負責運行你的代碼，如果你重啟樹莓派並運行docker，同時載入dump 1090，則需要在docker運行指令rm -f 1090來阻止這一進程。

P指令已經標記Docker容器埠，你可以通過更改Docker容器埠號和名稱，並運行dump1090

-d指令便是將Docker容器以daemon方式運行，如果僅僅是看到控制台輸出信息，請輸入

docker logs --tail 20 -f 1090

如果你清楚樹莓派的IP地址，那麼你現在就可以打開網頁

http://192.168.0.10:8080/

當然你也可以利用ifconfig指令查找IP地址

那麼你現在就可以登錄到樹莓派，找出飛機航道，以及你現在所在位置

提示：無許可權訪問

如果不想用高級許可權運行Docker容器，那麼可以利用以識別USB設備名稱，然後更改，例如輸入—privileged 或—device=/dev/bus/usb/001/004

這時你應該輸入004，最終通過輸入lsusb指令查找正確號碼

$ lsusb

Bus 001 Device 004: ID 0bda:2838 Realtek Semiconductor Corp. RTL2838 DVB-T

安裝FlightAware

雖然之前也介紹了幾個飛行航道分析網站，但我還是選擇FlightAware，他們的軟體與你dump1090相連，並統計數據與網上的其他人的數據對比。

你可以安裝FlightAware.deb文件到你的樹莓派中，當然我已經創建了一個文件（Docker），這樣做有兩個優點，即不需要進行軟體拷貝，還有就是不需要在樹莓派的幫助下進行程序版本切換，無論是使用圖像文件還是分享圖像，都需要輸入指令如下

docker pull alexellis2/flightaware:3.5.0

$ cd eyes-in-the-sky/flightaware$ docker build -t alexellis2/flightaware:3.5.0 .

註：

一定小心最後一行末尾的圓點

現在就可以在FlightAware.com網站上註冊一個賬號

編輯piaware.conf 文件更改下面信息

主機地址（樹莓派IP地址）

FlightAware用戶名（註冊信息）

FlightAware密碼（註冊信息）

FlightAware 通過 MAC地址選取樹莓派信息是正確的，幸運的是，我們可以利用軟體更改Docker中 MAC地址。如果僅僅是改變MAC 地址，那麼裡面每一部分都是獨立的。

運行並觀察最後結果

$ cd eyes-in-the-sky/flightaware$ docker rm -f piaware_1$ docker run --mac-address 02:42:ac:11:00:01 -v `pwd`/piaware.conf:/etc/piaware.conf --name piaware_1 -d alexellis2/piaware:3.5.0

看到出現結果之後按下Control + C

$ docker logs --tail 20 -f piaware_1

幾分鐘後你就可以在線看到自己樹莓派的相關信息

常見問題

設備功率多少？

樹莓派2/3以及Pi Zero 需要2-3瓦特，當dump1090程序在樹莓派上工作時，用電量會增長50%，這對Pi Zero來說也是一樣的，這其中額外電力主要為 USB DVB-T供電。

能用充電寶為設備供電嗎？

可以，如果你每天追蹤航班運行不到3個小時，那麼就可以堅持3天。

我可以使用太陽能發電裝置供電？

我想使用太陽能發電裝置並不是一個明智的選擇，你不能在這種情況下穩定運行樹莓派，而且你還需要額外的設備，包括控制器、太陽能電池板以及蓄電池。

你最好在屋頂開闊地方放置設備，然後通過網路控制樹莓派，這是我之前用到的零件清單（點我查看）。

有沒有在外部設備存儲鏡像文件的解決方案？