機材保守について

構築編は、一段堕落したので構築したADS-B環境の運用保守について書いて行こうと思います。
現時点としては、正常に動作しており、さらに解決しないといけない課題も出てきましたが、
季節的な問題ということで詳細は最後に書いています。

物理破損が無いか確認

目視確認と防水ボックスをあけて、雨漏りなどがしていないかをチェックする。
雨漏りなどで、ボックス内水が確認された場合は、シリコンコーキングなどを適切に実施し
防水性を担保する。

OSアップデート(定期的に実施する)

sudo apt update
sudo apt list –upgradable
sudo apt upgrade

上記の様にアップデートが無い状態で運用する方がベストである。

データが正常にFeedされているか確認

feed状況を確認出来るコンソールにログインし状況を確認する。
Nginx等でリバプロ構成の場合は、ドメインつけて外部からSSL等で安全にACCESSできる。
その場合でも、いちおうのダイジェスト認証を設定しておく方が安全性は高い。

http://ラズパイのIPアドレス:8754 でブラウザーで確認出来ると思う。
リバプロ入れると、外部からドメインでAccess出来る様になる。

総合監視について

だいたい、この位を見ておけばとりあえず状況がつかめると思います。
監視項目を左上から右へと解説をして行きます。

普段は、この監視画面を見るだけで、ほぼほぼ状況がつかめるので問題ないと思います。
SDカードが書込上限を迎えそうになると、何かと不安定になるので、その時点で読み出しができる状態のまま停止させて、バックアップを取得して、そのままを新しいSDカードに書き戻せばリフレッシュ回復いたします。あとは、M.2 SSD化する方法もラズベリーパイ5ならあります。
長期間の稼働を想定するなら、絶対そちらがいいと思います。

SDR受信機が見えなくなる障害について

ラズベリーパイの電源事情によって、USBポートを多用した場合、一時的に電源提供電量を超えた場合、
不安定になって電流をたくさん食べているデバイスを強制リジェクトしている状況が発生している。
今までは、防水ボックス以外に設置していた際下記構成であった

USB Port0 : USB温度計
USB Port1 : クーリングファン
USB Port2 : SDR受信機

ところが、防水ボックスに組み込んだ際、上記構成＋ボックス内の温度を管理するコントロールユニットとFAN(5V)＋動作確認用LEDを取り付けてあるので、その消費電力が微妙らしく、SDR受信機をディスコネクトさせているようだ。

USB Port0 : USB温度計
USB Port1 : クーリングファン
USB Port2 : SDR受信機
USB Port3 : ボックス内FANコントローラー　5Vファン　LED（赤:常時点灯）　LED（青:動作中点灯）

OSからはケースファンと温度管理用コントロールユニットは見えてないけど、それらがUSBポートに電源供給オンリーとして接続されています。

全てUSB電源で動くように、5V定格の物を接続はしていますが、右下のFANを駆動した際のリレーがONになる瞬間少し起動電流がUSBの電圧を不安定にしているものと思われます。部屋の中で稼働していた時は特に問題なかったのですが、外に設置してからその事象がではじめたので、その影響かもしれません。LANケーブルで電源を送っている関係で、このボックス内にコンセントがなく、これについての対応はデバイスリセット自動化で実装しています。

動作設定について

今は、気温が下がってしまって、FANは日中・夜間も含めて動くタイミングが無いので、なんとも検証出来なくなってます。現在、FANが駆動していない為か、デバイスディスコネクトは発生して折らずです。
温度設定については、ラズベリーパイは60度を超えない限り、ヒートセーブモードに入らないそうなので、もう少し高めに設定しても大丈夫そうですが、基本はFAN寿命を考慮すると、あまり回さず、必要な時に回すの良い感じの閾値で設定をしていますが、場合により設定変更をする事もあります。

この辺りは、FANが停止－＞起動してボックス内の温度を自動で下げていることが見て取れます。
こういう時、廃熱口に手を当てると、かなり暖かい風を感じれますので、基本的には上手く想定通り動いているものと思われます。

USB単体の消費電力確認方法

ADS-B@ads-b:/script/com $ lsusb -v 2>/dev/null | grep -e ‘MaxPower’ -e ‘Bus [0-9]’
Bus 002 Device 001: ID 1111:1111 Linux Foundation 3.0 root hub
-> MaxPower 0mA
Bus 001 Device 004: ID 1111:1111 PCsensor TEMPerGold
-> MaxPower 100mA
Bus 001 Device 003: ID 1111:1111 Realtek Semiconductor Corp. RTL2832U DVB-T
-> MaxPower 500mA
Bus 001 Device 002: ID 1111:1111 VIA Labs, Inc. Hub
-> MaxPower 100mA
Bus 001 Device 001: ID 1111:1111 Linux Foundation 2.0 root hub
-> MaxPower 0mA

ラズベリーパイ4だと、USB端子に接続したデバイスの合計の供給電力は1.2Aまで と指定されています。

この時点で最大700mAを消費する可能性があることが分かります。
ラズベリーパイ4は、1.2Aが最大供給量だと考えると、のこり500mAでファンコントロールユニットとFANとケースFANとLED最大2つを稼働させないといけないことになります。

定格電圧:5V DC、電流:0.2A を消費しますので、残り300mA

LEDが1つ20mAで2つ最大点灯するので、40mA 残り260mAでケースファンも上記の電流とすると
残り60mAとなって、コントロールユニットが60mAで動作するとは思えずおそらくオーバーしてますね。推定で240mA程度オーバーしているタイミングがあって、そこで、SDRがディスコネクトして見えない事象となっていると結論づけました。

おそらく自動復帰型のヒューズが入っているそうなので、それが一時的に飛んで見えなくなっている気がします。

解決方法

PoEからUSB電源を取って、ファンコントロールユニットとFANに流すか、何らかの方法を検討しないといけないですね。ボックス内に蓄電池を設置して、ソーラーパネルを設置して、そちらからケースファンを給電する方法も検討出来そうです。夜間だけフルで回っても持つバッテリーさえ格納出来れば、日中ソーラーでその蓄電池を充電さえ出来れば解決も出来そうですね。

色々検討も出来そうなのですが、いったん、デバイス初期化して再認識させる監視プログラムを1分おきに流して乗り切ろうと思ってます。といっても、これで再認識出来るかは！？ちょっと事象が再発していないので分からないです。コントロールユニットの設定を低くして、ファンを強制起動かけて実験する方法もあるかもしれません。時間があったらやってみたいと思います。

総括

どうでしたでしょうか？
これは、数年動かした状態を維持することになると思いますので、保守メンテも必須になってきます。
構築したから放置してると、いつか動かない状態も発生しますので、保守しながら長くロングランで稼働させれると良いですね。

次回は、SDカードのバックアップ方法や、実際にリストアして動きなどを書いていければと思います。
お楽しみに待っておいてください。また、ラズベリーパイ5にreplaceも検討しています。

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いよいよ3回目

いよいよ第3回となってきました。
今回は、各システムにFeedで受信した飛行機情報を提供する設定を行う。
それでは、今回も行って見よう！！

第1回・第2回を読まれていない方は、先にそちらを読んでみて下さい。

受信したデータの提供（Feed設定）

受信環境が整ったので、受信したデータを各サービスに提供すべき設定を行って行きます。
提供先は、下記の2つにデータを送る為設定を進めます。

・flightAwarc
・flightradar24

どちらのサービスにも、最初にアカウントを作成しておいてください。

まずは、flightAwarcに送る設定を行う

どうも、順番をこちらを先に設定する方が良いとされる為、先に設定しちゃいましょう。
今回構築したラズパイにSSHでログインします。

$ sudo apt update
$ sudo apt install piaware

上記を実行してください。正常にインストールされたら下記を実行しておいてください。

$ sudo piaware-config allow-auto-updates yes
$ sudo piaware-config allow-manual-updates yes

設定はこれで終了です。
上手く転送されているか？確認するには下記を実行します

sudo cat /var/log/piaware.log

上記ログを見ると、初回データを送付した際に、
feederID(********-****-****-****-************の部分)が記録されるので、そちらを書き留めておいてください。
サンプル－＞Aug 17 17:09:13 ads-s piaware[590]: my feeder ID is 1fedfdsfsd5723-615f-5371-a6c8-55fefdsfdsfsdf801f0

続いて、下記にAccessします。そちらで紐付けが行えます。
https://flightaware.com/adsb/piaware/claim/<my feeder ID >
例>https://flightaware.com/adsb/piaware/claim/1fedfdsfsd5723-615f-5371-a6c8-55fefdsfdsfsdf801f0

接続したネットワークにファイヤーウォールがいる場合

接続しているネットワークにファイヤーウォールがいる場合、
筆者の環境は物理ファイヤーウォールを設置している為、当初通信が阻害されてステータスが一向に変わらず
これ、ファイヤーウォールにブロックされていないか？を確認したところ、がっつりブロックされていた。
一般の方は、問題無いかも知れませんが、特殊環境の場合ご注意を！！
下記のようにPort：1200をあけてあげましょう。

2024/08/22追記
MLATの情報Feedには、これにくわえて下記を開ける必要がある。
送信先:piaware.flightaware.com 　パケットタイプ: UDP / Port:4999-19999

動作確認

下記にアクセスすると、Feedの統計が見れます。
https://www.flightaware.com/adsb/stats/user/ <USER NAME>

process監視を行うなら

ps -ef | grep "piaware.pid" | grep -v grep

上記コマンドを流すと下記の用に1件ヒットすると思います。
そちらを使ってZabbixなどで、process監視を行って、processダウン等はトリガー引っかけて
自動再実行等のアクションを入れるとよいと思います。

piaware      590       1  0 Aug17 ?        00:03:50 /usr/bin/piaware -p /run/piaware/piaware.pid -plainlog -statusfile /run/piaware/status.json

flightradar24にFeedを送る

sudo bash -c "$(wget -O - https://repo-feed.flightradar24.com/install_fr24_rpi.sh)"sudo bash -c "$(wget -O - https://repo-feed.flightradar24.com/install_fr24_rpi.sh)"

シェルがキックされて、インストールが行われます。
その最中下記の質問事項が対話式で出てくるので、それぞれを入力してください。

入力に必要な物を先にパラメーターとして、準備しておいてください。
・観測点の緯度経度　－＞　https://fukuno.jig.jp/app/map/latlng/
・メールアドレス

Step 1.1 - Enter your email address (username@domain.tld)
$:＜★flightradar24で使うメールアドレスを入力＞ Enter

Step 1.2 - If you used to feed FR24 with ADS-B data before, enter your sharing key.
If you don't remember your sharing key, you can find it in your account on the website under "My data sharing".
https://www.flightradar24.com/account/data-sharing

Enter your sharing key or press ENTER/RETURN to continue.
$:＜★新規の方はこちらは入力せず（過去の環境を引継ぐならアカウントIDを入力する）＞ Enter

Step 1.3 - Would you like to participate in MLAT calculations? (yes/no)$:
＜★MLATのサービスを使うかどうか？の設定で、他のサービス（flightAwarcなど）に情報共有してる場合は "no" を入れる＞ Enter

※筆者の環境がPeerなのか、MLATのflightradar24のprocessと使用ポートがバッティングして
　サービスが開始できないので、ちょっと工夫しないとMLATの同居は無理そう。

Step 3.A - Enter antenna's latitude (DD.DDDD)
$:＜★受信場所の緯度を入力する　ex: 35.????＞ Enter

Step 3.B - Enter antenna's longitude (DDD.DDDD)
$:＜★受信場所の経度を入力する ex: 139.????＞ Enter

Step 3.C - Enter antenna's altitude above the sea level (in feet)
$:＜★受信場所の標高一般住宅ならアンテナ設置までの高さ（フィートで入れる） ex:30＞ Enter

Using latitude: 35.????, longitude:139.????, altitude: ??ft above sea level
Validating email/location information...OK

The closest airport found is ICAO:RJTT IATA:HND near Tokyo.

Latitude: 35.552250
Longitude: 139.779602
Country: Japan

Flightradar24 may, if needed, use your email address to contact you regarding your data feed.

Would you like to continue using these settings?
Enter your choice (yes/no)$:＜★設定値確認なので問題無ければ "yes"＞ Enter

We have detected that you already have a dump1090 instance running. We can therefore automatically configure the FR24 feeder to use the existing receiver configuration, or you can manually configure all the parameters.

Would you like to use autoconfig (*yes*/no)$:＜★dump1090-fa が同居し稼働してる場合 "yes"を入力する＞ Enter

Submitting form data...OK

Congratulations! You are now registered and ready to share ADS-B data with Flightradar24.
+ Your sharing key (★※ここにキーが表示されるので書き留めておいてください※) has been configured and emailed to you for backup purposes.
+ Your radar id is ★T-※radar-ID※が表示される。こちらも書き留めておいてください, please include it in all email communication with us.
+ Please make sure to start sharing data within one month from now as otherwise your ID/KEY will be deleted.

Thank you for supporting Flightradar24! We hope that you will enjoy our Premium services that will be available to you when you become an active feeder.

To start sending data now please start the fr24feed daemon again by running the following command: sudo systemctl start fr24feed!

Saving settings to /etc/fr24feed.ini...OK
Settings saved, attempting to enable and start the fr24feed service
Enabled fr24feed service...OK
Restarted fr24feed service...OK
All done, you can check the status by using the fr24feed-status command

Starting the fr24feed service, it may take a while if dump1090 needs to be installed...
Installation and configuration completed!

※上記 completed!が表示されれば、設定を完了したことを示す
　途中でてきたキーやIDについては、後ほどメールで送られてくるが、
　念の為書き留めておいてください。

差出人名: Flightradar24 Support / subject： Your Flightradar24 sharing key

動作確認

ブラウザで下記でAccessする。
http://ラズパイのIPアドレス:8754

上記のような画面が出れば、現在Feedしている数等も表示されているので、上手く動作しているか確認出来ます。
続いて、アカウントとFeedを紐付けを行います。

下記のURLに接続します。
https://www.flightradar24.com/account/data-sharing

上記画面に設定時、表示されいてるradarIDやキーが表示されて、
オンラインと表示されている事を確認してください。
Online No dataになっているかも知れませんが、いったんOKです。
飛行機からの電波を受信された場合、上記のOnlineと表記が変わると思います。
夜間等、飛行機がいない時間帯は筆者の家でも、No Data表記となります。

詳細な受信データも見れますので、改善計画を立てるにはよいかも知れません。
後ディスコーンアンテナなので、割と360度一部開けている方向が多いが、それ以外は
まるっと拾えているっぽい。さすがディスコーンアンテナと思った瞬間！

接続して環境にファイヤーウォールがいる場合

冒頭と同じですが、接続しているネットワークにファイヤーウォールがいる場合、
筆者の環境は物理ファイヤーウォールを設置している為、当初通信が阻害されてステータスが一向に変わらず
これ、ファイヤーウォールにブロックされていないか？を確認したところ、がっつりブロックされていた。
一般の方は、問題無いかも知れませんが、特殊環境の場合ご注意を！！
下記のように、Port：8099をあけてあげましょう。おそらくUDPで大丈夫だと思いますが
ファイヤーウォールでTCPをブロックしていたので、いったんTCP/UDPどちらも開けています。

process確認を行うなら

rurineko@ads-s:~ $ ps -ef | grep fr24feed | grep -v grep
fr24        2517       1  0 Aug17 ?        00:03:08 /usr/bin/fr24feed

上記コマンドを投げると、1件引っかかってくると思うので、Zabbixでprocess監視してもいいかと思います。

各サービス共に

Feedをおこなうことで、ビジネスアカウント・エンタープライズアカウントに昇格し
無料でフル機能を使うことが出来ます。

flightradarのビジネスアカウントは、下記の通りかなり高額です。
Feed環境を整えると無償化できるので、機材の金額や運用費はかかりますが
毎月毎月50ドル弱支給されていると思えば、全くマイナスではありません。

• $49.99/month
• $499.99/year

下記のサイトで、詳しく解説されているようです。
https://fr24.wporep.com/paid-plan

利便性向上の為

筆者は、外から自宅の環境にアクセス出来るように、DMZにNginxを配置して
内部アクセスはリバプロで、digest認証をかけてDNSにてドメインを付与して
各管理画面を外からアクセス出来る様にしています。
DMZからローカルIPで、各管理画面Port番号が違うので、フロントのNginxでリパプロで
そこを解消しつつ、SSL証明書を食わせて外部からSSL化している。
ただ、そこまでしなくても、下記にアクセスしログインした状態であれば
Feedにより、自宅で見れる画面と同じ状況で見れるので、そこまでする必要がなかったかなと思っています。
https://www.flightaware.com/skyaware

ただ、DNSで覚えやすいドメインを設定できるので、良いかなと思います。
そのくらいの利便性しかないですね。

次回本番環境構築準備

検証環境が構築できて、問題無く飛行機からの情報をゲット出来ており
さらに、flightradar24やflightAwareにFeedが問題無くできているところまで確認出来ているので
それらを運用しつつ、本番機を構築し検証機から本番機へと切り替えて行く。

必要部材

・raspberry Pi 4B
・PoE HAT基板
・防水ボックス（一部放熱加工が必要かも）
・アンテナ直下から部屋うちまでのLANケーブル（自作する）
・SDカード（本番用）ドラレコ用高耐久モデルを採用（検証機に使っている銘柄）
・フィルター＆ブースター（取付は行っておくが、接続せずバイパスしておく）

アンテナについて

・1090Mhzアンテナ（9dB高利徳の物110ｃｍ）

アマチュア無線無線の1200MHzのGPでも良いかも！13.7dB（1200MHz）5m
送信はしないから、SWRの問題も受信周波数も近接200MHｚ下くらいなので
問題と思われるが！どうでしょうね。利徳が1090MHzのアンテナで9dBなので
アマチュア無線1200MHzのアンテナで1090MHzを受信した場合、利徳が9dBを割っちゃうと
意味が無くなるんで・・・。下記がそのアマチュア無線のGPアンテナの共振周波数を示す
1260MHzでSWR2.0なので、ちょっと1090MHzまで行くとこの感じだとかなりSWR高そうで
いまいちマッチングが厳しそうな気配ですね。
1090MHｚのアンテナおとなしくかって、SWR計測してみて、それらがSWR5とか6とかなら
下記の1200MHｚのGPと交換しても問題無い気はします。

結論

とりあえず、1090Mhzのアンテナをチョイスして設置を行う。
こんな感じで、既にHFアンテナが単管に設置しているのでアンテナを若干下に下げて、
単管を伸ばして、その先に1090Mhzのアンテナを設置する。
下記の図が設置案である。受信機材は防水ボックス内にラズパイやSDRトングルを含めて設置し
Switchbotなどで管理出来る防水型の温湿度計を設置して、外部から内部温度の監視を行う。
場合により、ソーラー発電で日中は5V程度のFANを駆動出来る様に熱対策を講じる事も検討する。

割とちゃんと防水ボックス内の図を書くと下記の感じを想定。
SDRトングルには、M.2SSDのヒートシンクを取り付けて、発熱による水晶の誤差を低減させ
周波数分解比を安定させる作戦！

参考までに

現在、このアンテナでADB-Sを受信している。第一電波工業のD1300AMである。
このアンテナは、25MHz～1300MHz+中波（AMラジオ）を受信出来るアンテナである。
今回のADB-Sの1090MHzも受信範囲に含まれている。専用の物とどちらが遠方のADB-S信号を
受信できるか？検証も出来ると思います。

第2期

978MHzのADB-S信号も追加で受信できる用に、SDR受信機とアンテナを増設し
運用を行おうと思っています。これがほぼ完成形に近いかなと思います。

総括

それでは、今回夏の自由研究テーマとして、ADB－Sを取り上げましたが
いったんは、この検証環境で動作させておいて、本番はアンテナ工事やラズパイの調達等で
また、タイミングができたら、記事にしていこうと思います。
手持ちの機材ではここまでとなります。
ざっと、お盆休みを使って数日で構築してしまいましたが
かなり雑な扱いで構築しておりました。
とりま、きれいに設置して検証環境のままで運用し、本番環境が構築出来そうになったら
再始動いたします。次回もお楽しみにして頂ければと思います。

もし需要があるようなら、ラズパイとアンテナ・同軸ケーブル・SDRトングル・OSを書き込んだSDカードと
構築手順書、あとこの位なら構築用のシェル1本でざっくり構築できそうなので
それも含めて同梱して販売しても良いかも知れません。
需要があればですが　

gitから購入して頂いた方向けに、構築シェルをCloneしてもらって
そのままざっくり構築される感じを想定しました。ECサイトも持っているので
キットとしては、販売はすぐできるかな。物と需要があればですが。

それでは、また、本件何か動きがあり次第記事にしていきたいと思います。
写真後ろに、高いラジオ受信機と化しているDX10Mが鎮座してますね。

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