さて、この企画第6回がやってきました。ラズパイの本番機は既に構築済みで、
実際に稼働しているので今回は、防水ボックスへの組込を行って行きます。

部材調達にまだ時間がかかっており、完全には組み込めないですが
とりあえず、温度制御基板が到着したら、ケースにだけは入れれると思うので
そちらでやって行こうと思います。

第5回まで読んで無い方は、まず第1回から是非読んで見てください。
これから、秋の夜長じっくり読んで部材をそろえると、冬にはADS-Bの受信が楽しめるかも知れません。

最終的な構成

諸々考えた結果、このような構成になりました。
この構成で作っていきましょう。

ケース加工

加工と言っても、ケース底面の穴をくりぬいたり、自在ボードにタップビスを打っていくくらいです。
こういうケースに元々、ケーブルを通す穴については、穴をきれいに抜くにはコツがあります。
マイナスドライバーと、ゴムのハンマーを使ってサクッと抜いていきます。

丸印の部分に、マイナスドライバーをあてて、ゴムハンマーで軽く叩きます。
そうすると、簡単にくりぬくことができます。後はバリがあれば、それを取れば完了になります。

自在ボードの加工

内部は、M3の15ｍｍのねじで、自在ボードにねじうちして、ラズパイはメンテナンスを行う前提で
ねじとねじの間に結束バンドを通して、固定出来る部分を作って、そこにマジックバンドを通して
ざっくり固定する方式にしました。ちょっと、見た目的にも改善の余地はありそうです。
設置までにもうちょい考えて見ます。

下記工程で結束バンド連結によるステーは止めて再加工をしました。
USB温度ドングルのケーブルがかっこ悪いので、これは極細ケーブルに交換してSmartに配線を行います。
また、SDRドングルについても配線を見直すかも知れません。

自在ボードに固定すると、それなりにきれいな配置になったかと思っています。
将来的に978MHz帯を受信する場合、SDRドングルの場所やケースの変更など
考えないと行けないですが、雑にSDRドングルを2階建てとかにすれば
このケースでも問題ないかも知れません。その時考えましょうかね。
ワンプレートでのってしまうのがいいですね。

ケース内部処理

自在ボードにM3のタップビスを打って、ラズパイとチューナーとフィルターの設置場所を作成し
内側にアルミテープを全面に貼り付けて、出来るだけ外部電波を遮断します。

アルミテープについては、HFのアンテナが取り付けてある鉄管に取り付ける事と
50ｗ程度ですが、いちおう電波発射時影響を出来るだけ避ける為に内部をアルミテープにて加工をするものです。
ただし、どうしても囲いきれない部分があるので、実はあまり意味がないかも知れません。
気持ちの持ちようかも知れません

※本件施工については、ノイズ対策とHF帯の送信アンテナが取り付けている
　鉄管に取付る特殊環境の為にやってますので、そのような環境で無い限りアルミテープ施工は必要無いと思っています。

こんな感じでどんどんアルミテープを貼っていきます。これは、以外に楽しい作業でした。

かなり時間がかかりましたが、大まかにはこんな感じで施工しました。

ケース冷却ファン

ケースの底面に4ｘ4ｃｍの2500rpmのファンを搭載します。
これらは、ある一定以上で動作するように、サーミスターを搭載した
温度管理モジュールによって【ON・OFF】される仕様となる。
ONの時は、外部から眺めても、ファンが動作している事を示すLEDを搭載する。
いずれも、5ｖのUSB電源を起点として動作する設計にする。

FAN取付場所については、ケース通線部にあうようにファンを設置し
アルミテープで目張りして、ケース内の空気を吸わないように、
フレッシュな外部の空気を吸うように施工しています。
電源ケーブルについては、アルミテープで固定し、
ケース上部に設置予定の温度制御基板につなぎ込むため施工してます。

自在ボード

こんな感じでM3のタップビスで各基板の取付位置に処理を行いました。

自在ボードの裏にある鉄管取付用のブラケットを止めている
ねじもコーキング剤を流し込んでビス打ちして、その上からコーキング剤を塗って防水加工し
さらに、コーキング剤ごとアルミテープを貼り付けてます。自在ボードの裏が底上げされているので
そのような加工を行っても、全くクリアランス的に問題ありませんでした。

動作LEDについての処理

シリコンのコーキング剤をぬって防水加工しました。写真のケーブルは、温度制御基板が来たら
適切な長さに切ってSmartに処理します。

グロメットにて通線処理

上記のように、5つ並んでいるので、真ん中を除く4つを貫通させます。
貫通方法は、上記ケース加工で記載した通りです。
一番外の穴は、通気口と取風口となるので、グロメットは入れないで運用する

LANと書かれている場所と、同軸と書かれている場所は、配線を通線する関係でグロメットを入れて
防水処理した上で、害虫の侵入を防ぎつつ通線を行う

外装は、こんな感じで網を張って、野外に設置するので、暖かい所にはGが入り込む可能性があるので
フィルターを設置して、害虫が入って中でぬくぬく卵を産む等を防ぐ仕様にしました。

害虫侵入防止網も下記のように加工しました。網の端が浮き上がって、雨風にまけて剥がれそうだったので
アルミテープにて加工しました。この上から金網をはって電波の侵入を防止しようかとも思いますが
さび等の影響もあるので、ここはこれで良いかなと思います。

さすがに、通気口ですが、防水コネクターを取り付けて、PF管を２０ｃｍ程度伸ばして
下からの雨水の侵入を防ぎたいと思います。いったん、部材を追加して加工します。
普段の雨ならおそらく問題ないんですが、台風とかそういうのも考慮したら、
若干の下からの逆流対策を考えておいたほうがいいといった決断になりました。

ケース裏面について

自在ボードのねじ部分からの電波侵入を防ぐため、裏面も処理してみました。
特に意味があるかどうかは？いまいち分かりませんが
自己満足の世界ということで

動作表示LEDについて

温度制御基板にインプットする電源は、USBから5Vをとって
ラズパイ動作確認LEDとして外部から確認出来る仕様にする。

温度制御基板について

温度制御基板回路図的には以下の通りで、温度制御基板からはマイナス制御でON・OFFさせるみたいだ。
表示は、12Vになっているが、5V用のデバイスをチョイスしているので、5Vでも動作するはず。

ケース上に取り付け予定で配線類を調整する
仮設置ではこの当たりの予定で、温度制御基板の下は空間があってそこに配線を格納する。
画像左下のは、一次的にモバイルバッテリーで駆動させているので
ラズパイの代わりの電源として、テストを行っている最中です。

サーミスタは、左上に見にくいですが固定しました。
全体をアルミテープで覆っていますので、熱も伝わりやすいかなと思います。

ケースに格納イメージ

※結局、USBチューナーが不調になって、チューナーを別のに交換したのでプリアンプ及びフィルターは廃止となりました。下記が最終形態となります。シンプルイズベストですね。中央に鎮座する温度計は、本番運用時撤去します。一時的にどのくらいの庫内温度か把握する為に、一時的に設置した物となります。

後で分かりましたが、チューナーが不調は、USBポートに接続する機器が多いと、電圧が不安定になってチューナーが見えなくなる事象を確認してあります。そのため、不調と思っていたチューナーも故障ではなかったと思っています。道具箱に入れてしまったので、既に行方不明ですが

動作確認

左が設定温度以下でありファンが停止してて温度監視中及び
ラズパイが起動しておりUSBから電源が出力されている場合点灯する。
ラズパイは、OSが生きていないとUSB電源がでない為、このLEDが点灯している事は
ラズパイに電源が投入されており、OSが動作している目安となる。

右が、設定温度以上の庫内温度になっていてファンによって、
外気を強制導入して冷やしている時点灯する。
夏場は、24時間ずーとONの状態でしょうけど、
春秋は日中のみ冬は日中でもついたり消えたりを繰り返し
庫内の温度を出来るだけ一定に保つように動作する。
下記のように期待通りの動きになりました。

あと、delayを入れているので、ちょっと位設定温度を超えたくらいでは起動せず、
それによって、オン・オフを繰り返す様な動きにはならない設定を入れてます。

当初SDRドングルがかなりの発熱で、これに強制冷却用のファンを取り付ける予定でしたが
ケースファンが定期的に稼働することを考えると、今の所問題なさそうということで
いったんファンの取付は、今回は見送りました。また、来年夏に不安定になるようでしたら
とりつけしようと思います。

悩ましい設定温度について

ぶっちゃけ、ラズパイってCPUの温度60℃でも動作OKで、80℃越えると処理制限が入るので
季節も考慮すると、35℃とかの設定でも良さそうですが、出来るだけ低い温度を担保した方が良い気はするので30℃くらいの設定でいいかな？とも思いつつ。ラズパイ、強制冷却して涼しい部屋で設置して36℃表示です。

リモートでは設定変更できないのでファン劣化も考えると、32℃とかの設定でいいのかもですね。
といっても、夏はそれでも庫内40℃越えているでしょうから、常時動き続ける事にはなってしまいそうです。
ただ、庫内温度は、ラズパイにUSB温度センサーを取り付けて監視はしているので
あまりにも高い温度になるようでしたら、若干低めの設定に変更するかも知れません。
いったんは32℃設定で行きます。

ケースに自作ステッカー貼り付け

特にこれは見た目重視として、ボックスに受信機材が入っている事をぱっと見分かる様に
ステッカーを作って防水シートで保護した仕様で貼り付けています。
市販する気もないですし、あくまでも個人使用の為に作成して貼り付けました。

温度管理について

上記ファンのところでも記載しましたが、それとは別にラズパイにUSBドングルを取り付けて
ボックス内の温度とラズパイ自体の温度を測定し、監視サーバに送る仕組みを作ります。

購入したのは、上記のデバイスです。こいつをラズパイに接続し
このセンサーがゲットした情報を元に、監視サーバでalert等を行います。
ちょっと癖があるデバイスなので、注意事項が何点かあります。

ラズパイに直接刺したら駄目です。
理由は、ラズパイの温度を拾ってかなり高い温度で検知します。
必ず、USB延長ケーブル等で接続する必要があります。

次に、このデバイス内部のファームが購入時期によって、違うという事です。
対応したスクリプトが、気持ち良く動作しない事が多々あります。
私が買ったこの機材は、実はファームが1つあがっていて、古いスクリプトでは
全くノーレスポンスでした。

まずは、動作からみていただくと、下記のコマンドで温度を取得できるようにします。
temper.py は　【https://github.com/urwen/temper/issues/9】からゲット出来ます。

rurineko@ads-b:/tmp/temper $ sudo temper.py
Bus 001 Dev 007 3553:a001 TEMPerGold_V3.5 25.00C 77.00F - - - -
                                          ------ 温度が取得出来てます

このデバイスは、 TEMPerGold_V3.5であり、センサーIDは【3553:a001 】であることが分かる。
これに対応したソフトは1つしかありませんでした。

$ cd /tmp
$ git clone https://github.com/ccwienk/temper.git
$ cd temper

rurineko@ads-b:/tmp/temper $ ls -lrt
total 60
-rw-r--r-- 1 rurineko rurineko  1855 Sep  2 10:23 DOCKER.md
-rwxr-xr-x 1 rurineko rurineko  1346 Sep  2 10:23 temper-service.py
-rwxr-xr-x 1 rurineko rurineko 17293 Sep  2 10:23 temper.py
-rw-r--r-- 1 rurineko rurineko   778 Sep  2 10:23 setup.py
-rw-r--r-- 1 rurineko rurineko 10705 Sep  2 10:23 README.md
-rw-r--r-- 1 rurineko rurineko   275 Sep  2 10:23 Makefile
-rw-r--r-- 1 rurineko rurineko  1062 Sep  2 10:23 LICENSE
-rw-r--r-- 1 rurineko rurineko   663 Sep  2 10:23 Dockerfile
-rw-r--r-- 1 rurineko rurineko   220 Sep  2 10:23 docker-compose.yml

★temper.pyがある事を確認して
$ sudo cp ./temper.py /usr/local/bin
$ cd /usr/local/bin
$ sudo chmod 755 temper.py

これで、パスが通っているので、どこのディレクトリからも下記でコマンドが動きます
$ sudo temper.py
rurineko@ads-b:/tmp/temper $ sudo temper.py
Bus 001 Dev 007 3553:a001 TEMPerGold_V3.5 25.00C 77.00F - - - -

監視組込

まずは、ラズパイ側のZabbix Agentの設定

$ sudo nano /etc/zabbix/zabbix_agentd.conf

最終行に下記を追加します
#Box Temp Get
UserParameter=box_temp,sudo temper.py | awk '{ print $7 }' | cut -b 1-5

CTRL+OとCTRL+Xでセーブして編集画面を出ます。

★Zabbix agentを再起動させて起きます
sudo systemctl restart zabbix-agent

続いて、Zabbix Serverがわにアイテムを作っていきます。

温度を取得できるか？テストを行います。
ピンクで囲った枠にUSB温度センサーからの情報が取得出来ていると正常動作です。

ダッシュボードに項目追加を行います。
これで、24時間ボックス内の温度が把握できるようになりました。
トリガーを設定して、alertを仕掛けるなど適時行ってください。

次に、ラズパイのマザーボードについてる
温度センサーをつかってラズパイの温度も監視しましょう。

ラズパイは、下記の場所に温度を保存しています。
ただ、値としては1000倍で保存されているので、これをZabbix Agentに渡すところで
1／1000に演算して、温度として監視サーバに渡してます。

温度保存場所
/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp

$ sudo nano /etc/zabbix/zabbix_agentd.conf

最終行に下記を追加します
#pi tmp
UserParameter=pi_temp,cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp |awk '{print $1/1000}'
CTRL+OとCTRL+Xでセーブして編集画面を出ます。

★Zabbix agentを再起動させて起きます
sudo systemctl restart zabbix-agent

監視サーバ側の設定を入れます。

テストをしてみましょう。
ピンクに囲った所に、温度が出ていることが確認出来れば、正常に

ダッシュボードに項目追加

必要部材がなかなか届かず

温度制御基板が到着が10月になりそうなので、それが届き次第いったんケースに組み込んで
自宅内で運用し、アンテナ等の部材が届き次第、設置する感じになります。
それも、11月くらいになりそうですね。正式運用をことし一杯で始めれるような感じで
段取りしたので、オンスケと言えばオンスケですね。

届かない部材は、下記の部材です。今の状況だと、日本国内までは届いて居るが
そこから、配達業者が動いていない。そもそも、一番安い送料で来てるから現時点で10月25日目安です
国内まで来てるので、早急に配達してくれてもいいんじゃないかと思います。
それか、配達がいやなら、自分とりに行きますよ。とは思います。

例によって、こんなのはアリエクスプレスにしかありませんので
アリエクスプレスの発送事情については、別記事にて書こうと思っています。
何気に早い配達の場合とそうじゃないものがあって、だいたい肌感が分かってきたので。
2024/09/12の夜に物が届きましたので、夜な夜な半田ごてで配線作って組み込んで動作確認までしました。

最後は

ボックスに鍵を取り付ける場所があるので、雨風に晒される事もあって
さびない頑丈な鍵をして、常時施錠して管理出来ればと思います。
次は、アンテナ設置取付編でまたお会いしましょう。

ここまでかなり急ピッチでやってきましたが、アンテナ取付とかかなり暑いとしんどいので
部材は出来るだけ早く集めきりますが、設置は秋深くなってきてからになると思います。
現実ついてるHFのアンテナを若干、下に下げたり鉄管を上に出したりとか
色々あるので、また、詳細は次の第7回で記載しますね。

余談ですが、ADS-B受信キットとして商品化するなら
今まで書いた内容で全部キットにすると、結構高めになっちゃいますね。
選べるオプションで松竹梅ですね。

完全に構築済みで、IPとかDNSとかだけで動く様な仕様の物が高くて
結構手を動かさないと行けないキットは安めの設定でだすか。
ぶっちゃけ、これ、手を動かした方が楽しくていいんだけどな。

はい。そんなことを考えております。
それではまたお会いしましょう。
ここまで読んで頂きありがとうございました。

The post 本気でADS-B受信環境構築 第6回 #ADS-B first appeared on ～下町物語～.

前回、ラボを記事としてあげましたが、それからまた少し実験をしています。
そちらを読まれてない方は、ぜひ、そちらから読んでみてください。

わかったこと

下記のSDR　ADS-Bドングルですが、こちらは内蔵しているフィルターとブースターは、かなり強力ですが
近く（40cm）くらいの近さで20wの出力で送信している無線機があります。
常時ではないけど、1日おそらく10時間くらいは送信してるんじゃないかと思いますが
その無線機が送信状態の時、見事に受信画面から飛行機がさーと消えて行ってしまいます。

ということは、そこそこブースターで持ち上げている信号の中、
フィルターが430MHz帯域の抑圧を除去出来ていないという事に気がつきました。

本番環境については、下記のような構成で、こちらに使っているフィルタ／ブースターでは
430MHz帯で送信しても、抑圧をフィルタで除去してくれて、全く飛行機が見えなくなることはありませんでした。
よって、フィルタの性能については、本番機で導入した機種の方に軍配が上がります。
また、ラボ1で、ブースターもイマイチと書きましたが、スプリットケーブルを用いて
1本の電波を2つに分けていた為、そこでかなり減衰が発生して、フルスペックを発揮出来ていなかった様で
そこを取り外して直接接続することで、ブースターの実力も見えた感じになりました。

下記がその後の受信エリアとなります。
北は福島県いわき市付近まで、南は静岡県静岡市、房総沖40km程度
西は千葉県鹿島市沖50km程度まで、現在の仮のディスコーンアンテナで拾えるようになりました。
本命のアンテナは、利得が公表値でアンテナ利得14dBiとなっており、ディスコーンアンテナが1200MHz帯で
アンテナ利得2.15dBiの為、公表値であった場合、+100km～200km程度見えるエリアが広がる可能性がある。

仮に（筆者的には絶対そうだと思ってる）公表値以下として、9dBi程度としても
100km位は見える範囲が広がれば良いなと言った感じ。
範囲としては、山形・新潟・長野・静岡・愛知位まで拾えれば優秀ですね。

ただし、スプリッターで本番機とstaging機と比べると

やっぱり、staging機に接続しているSDR ASD-Bドングルの方が高い解像度を持っているように思う。
そして、高い解像度ゆえ、430MHzの抑圧を抑制出来ないでいる気がする。
ドングルを入れ替える事も出来るけど、さてどうしたものか！？

アンテナ利得とは？

アンテナ利得とは、アンテナが受信した電波の強さをどの程度出力できるのかを数値化したもので、
アンテナの性能を表す指標です。単位はデシベル（dB）で、数値が大きいほどアンテナの性能が良いとされています。
dBi表記は、すべての方向に均等に電波が放射される仮想アンテナを基準とした利得表示で、アイソトロピック比と呼ばれています。 両者の間には0dB＝2.14dBiという関係があります。 dBiで表示すると数値が2.14大きくなるため、カタログ表示で多用されています。

簡単に言うと、3dBの利得があるアンテナだと、基準アンテナの2倍の強さで受信が出来る性能である。
6dBだと、基準アンテナの4倍の性能が出る。
20dBだと、基準アンテナの100倍の性能のアンテナであるという事。

ただし、カタログ値では、dBi表記なので、14dBiだとdB表記だと6.54dBという事になる。
それでも、基準のアンテナの4倍の性能になるので期待は持てると思っています。

なんとなくラズパイが熱いと受信感度低下？

受信する飛行機の数が減る気がする。
今、PoEHATをラズパイに取り付けて運用実験をしていますが、
このPoEHATには、小型のFANが内蔵されています。
そのFANは、どうも50℃を越えると起動し、48℃位で停止をするという制御が入っているようで
基本的に下記の通り50℃前後を保てるような設定になっているっぽいです。

結論からすると、受信はできてるっぽい気はするので、今日はたまたま到着便・出発便が少なく
且つ、成田から通過していく便も少ないだけのように思うので、ちょっと様子見します。
そもそも、ラズパイが熱くても、受信しているのはSDRドングルな訳で
あまり関係無い気はしますよね。80℃越えると処理リミッターが入る様ですが
そこまで熱くはないので、いったん様子見で本番運用する際は24時間強制FANを稼働させるので
外気温によって変わると思いますが、そこそこの温度帯で稼働できるのではないかと思ってます。

受信状況をグラフにするツール

Performance Graphsというオープンソースを入れました。
ADS-Bの受信についての詳細がとれるようになりました。

続いて、スペックについての詳細も取れるようになりました。
ただ、これは、Zabbixで採取しているので、あまりこちらではざっと確認する程度に使っています。
alert機能はないので、あくまでも過去そうでしたというグラフになりますが
かなり参考に出来るので、今後の研究に使えるかなと思いました。

導入方法　ラズパイ標準OSにて

いつものようにSSHでログインします。

インストール

sudo bash -c "$(curl -L -o - https://github.com/wiedehopf/graphs1090/raw/master/install.sh)"

これで、上手く行けば下記で見れるはずです。
※ただし、最初のグラフを書き出すまで10分程度時間が必要との記載があるので
　最初アクセスしても、枠だけでグラフは表示されていないかも知れません。
　10分程度まって、グラフが表示されてきたことを確認して頂ければと思います。

http://ラズパイ/graphs1090/

このツール、SDカードへの書込ストレスを緩和する為、1日1回ざっと書き込んでいるようですので
途中でシャットダウンやリブートをすると、空白時間が出来る様なので、厳密に空白時間を作りたく無い場合等は
リブート・シャットダウンする前に、強制的にセーブするコマンドを実行し、SDカードにデータセーブが必要になるようです。

SD カードへの書き込みを減らす (デフォルトで有効)

SD カードへの書き込みを減らすため、データは 24 時間ごとに SD カードに書き込まれます。データ損失に関する注意: 電源を取り外したり失ったりすると、前日の 23:42 以降に生成されたグラフ データが失われます。この問題を回避するには、sudo shutdown nowPi を抜く前に対処してください。詳細については、書き込みの削減に関するセクションを参照してください。再起動やシャットダウンは問題ではなく、データ損失の原因にはなりません。

データがディスクに書き込まれる頻度を変更する場合は、/etc/cron.d/collectd_to_diskコンテンツを編集して、次のいずれかのオプションに置き換えます。(graphs1090 インストール スクリプトを更新/実行すると、これがデフォルトに上書きされます)

# every day at 23:42
42 23 * * * root /bin/systemctl restart collectd

# every Sunday
42 23 * * 0 root /bin/systemctl restart collectd

# every 6 hours
42 */6 * * * root /bin/systemctl restart collectd

この動作を無効にするには、次のコマンドを使用します。

sudo bash /usr/share/graphs1090/git/stopMalarky.sh

動作を再度有効にするには、次のコマンドを使用します。

sudo bash /usr/share/graphs1090/git/malarky.sh

上記の動作の仕組みについての説明: systemd サービスの構成が変更され、グラフ データが /run (メモリ) で管理され、毎晩のみディスクに書き込まれるようになります。再起動/シャットダウン時にディスクに書き込まれ、システムが再起動するとデータが再び /run にロードされます。電源が失われると、最大 24 時間分のデータが失われます。

これはうまく機能しており、多くの人が SD カードの消耗を懸念しているため、これをデフォルトにしました。
rrd データベースは毎分書き込まれ、1 時間あたり約 100 メガバイトが書き込まれます。最近の SD カードのほとんどは、これを 10 年以上簡単に処理できるはずですが、必要に応じて書き込み量を減らすことができます。デフォルトでは、Linux はキャッシュに最大 30 秒保存した後、データをディスクに書き込みます。これを 10 分に増やすと、実際のディスク書き込みは 1 時間あたり約 10 メガバイトに減ります。

最後の 10 分間を失いたくないデータを Raspberry Pi で処理する場合は、これを変更しないでください。
この書き込み遅延を 10 分に増やすには、次のようにします (再起動後に有効になります)。

sudo tee /etc/sysctl.d/07-dirty.conf <<EOF
vm.dirty_ratio = 40
vm.dirty_background_ratio = 30
vm.dirty_expire_centisecs = 60000
EOF

Raspberry Pi の電源が切れたときにデータが失われても構わないので、これを 1 時間に設定しました。

sudo tee /etc/sysctl.d/07-dirty.conf <<EOF
vm.dirty_ratio = 40
vm.dirty_background_ratio = 30
vm.dirty_expire_centisecs = 360000
EOF

ほぼほぼ運用に必要なツールはそろってきたので、これでいったんバックアップを取って
何かあった時に、そこまでは戻れる環境にしたいと思います。

総括

如何だったでしょうか？
ラボ2回目ですが、仮運用し始めて色々課題も見つかって、それをどのように解決するか？
データ分析するも、必要な情報をどのようにゲットするか等、今後も探求は続きます。
別件ですが、AISの受信もし始めようかと思いつつ、海が近くありません。
SDRドングルを追加して、そっちをAISの受信機として別途160MHz帯のアンテナを取り付けて
見ても楽しいのではないかと思っています。

The post 本気でADS-B受信環境構築 ラボ Vol.2 #ADSB first appeared on ～下町物語～.

早くも5回目となる、ADS-B受信環境の構築ですが、ここからは本番機の構築です。
防水ケース組込（第6回）・アンテナ設置（第7回）・正式運用開始（第8回）を予定しています。

過去第1回から第4回まで、読んで無い方はそちらを先に読んで下さい。
今回は、staging環境から本番環境となるので、第3回と内容がかぶりますので
新規で1環境しか作らない場合は、第5回目は特に読まなくてもOKです。

ただし、第4回まで作った環境が壊れた場合、この記事と同じ事をしないと
行けないはずなので、その際の参考にしてもらえたらと思います。

本番機用意

staging環境は、手持ちのラズパイ3Bを使って構築しました。
全く問題無く動作はしていましたが、本番機はラズパイ4Bを使って構築していきます。

ラズパイ4B本体ですが、何気に一番安く買えるのはアリエクスプレスでした。
セールなどの時は、このくらいの金額で買えたりします。

ただし、届くまで結構時間がかかりますのでその点だけ要注意ですね。
あとは、全体的にサポートも良く無いです。安かろう悪かろうです。
壊れて届く物も多く、キットでは組み立ててもノイズがのったり
上手く動かないものも多いです。組立後なので、返品もどうなの？ってことでよくゴミ箱に捨てます。

本日時点では、ラズパイ4B（1GB）は下記の金額でした。

PoE HAT組込

今回は、アンテナ直下に設置するのでPoEを使って、データと電源をLANケーブル1本で
配信したい為、PoEHATを組み込んでケースに入れて行きます。

LANケーブル1本でラズパイが動いている事が確認出来る。

OSインストール

話がそれましたが、ラズパイ4B（4GB）を8000円弱で購入し、
手元に届きましたのでいつもの様にOSをSDカードに焼いていきます。

Bukkseye以外（Bookworm）OSイメージだと、なんか上手く行かなかったのと、
過去解説しているサイトが最新のイメージに対応しているのが少なく、あえてこれを入れています。
いちおう最新のイメージで試して見ましたが、どうもツール類はインストールまでは問題無かったですが
きれいに動いていない様子でした。

OSを焼き込んだSDカードを、ラズパイに挿入して電源をオンにして動作確認してください。

ネットワーク設定

DHCPでIPを設定するのも良いのですが、SSH等で接続するなどの使い方では
特定のIPに固定した方が管理が楽だったりするので、そちらを設定していきます。

なお、こちらはBukkseyeのOSとなります。最新のBookwormはまた別の方法で設定する必要があります。

sudo nano /etc/dhcpcd.conf
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
下記を追加する
ip_address　　　　　 ＝　固定したいIPアドレス/ネットワークマスク
routers　　 　　　　 ＝　デフォルトゲートウェイ（ルーター）
domain_name_servers ＝　DNSサーバ　基本はルーターか、ISPのDNSサーバを指定
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

interface eth0
static ip_address=192.168.3.44/24
static routers=192.168.3.1
static domain_name_servers=192.168.3.1

CTRL+OでSAVEして、CTRL+Xで抜ける
sudo reboot

起動してきたら下記で確認する
ip a

下記の様に設定されている事が分かる。
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    inet 192.168.3.44/24 brd 192.168.3.255 scope global noprefixroute eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever

ミドルウェアインストール

必要なソフトウェアをインストールしていきましょう

ドライバーインストール

★RTLドライバーをインストールする
$ sudo apt update
$ sudo apt install libusb-1.0-0-dev git cmake
$ sudo apt install debhelper

$ git clone https://github.com/rtlsdrblog/rtl-sdr-blog
$ cd rtl-sdr-blog
$ sudo dpkg-buildpackage -b --no-sign
$ cd ..

$ sudo dpkg -i librtlsdr0_*
$ sudo dpkg -i librtlsdr-dev_*
$ sudo dpkg -i rtl-sdr_*
$ sudo reboot

★認識してるかのテストを実施する
再起動後、下記のコマンドを実行しデバイスが認識されていることを確認する
$ rtl_test

デバイスが1つ見つかればOKです。表示内容は機種毎に違うので全く同じである必要はないです。

次にpiawareとdump1090-faをインストールする

$ wget https://ja.flightaware.com/adsb/piaware/files/packages/pool/piaware/f/flightaware-apt-repository/flightaware-apt-repository_1.2_all.deb
※上記wgetから最後のbまで1行で入力する

$ sudo dpkg -i flightaware-apt-repository_1.2_all.deb
$ sudo apt update
$ sudo apt install dump1090-fa
$ sudo apt install piaware

★下記のオプションを追加設定
$ sudo piaware-config allow-auto-updates yes
$ sudo piaware-config allow-manual-updates yes

$ sudo piaware-status　下記黒字を確認する
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
PiAware master process (piaware) is running with pid 671.
PiAware ADS-B client (faup1090) is running with pid 733.
PiAware ADS-B UAT client (faup978) is not running (disabled by configuration settings)
PiAware mlat client (fa-mlat-client) is running with pid 793.
Local ADS-B receiver (dump1090-fa) is running with pid 503.

dump1090-fa (pid 503) is listening for ES connections on port 30005.
faup1090 is connected to the ADS-B receiver.
piaware is connected to FlightAware.

dump1090 is NOT producing data on localhost:30005.

Your feeder ID is ID (from /var/cache/piaware/feeder_id)
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

★ブラウザで下記に接続（紐付けを行う）
https://flightaware.com/adsb/piaware/claim/上記ID

下記が表示されたら30分以内に、受信スコアのページが自動作成されるので待つ

プロファイルについて

同じアカウントに複数プロファイルが作られるが、基本は放置しておいて問題無いようだ。
半年たったら消していいか？問い合わせが来るらしく、問題無ければそこで削除される。
ただ、どうしても消したい方はサポートの問い合わせると消してくれるそうだ。

筆者は、staging環境と本番環境を作ったので、2つのプロファイルが作成された状態である。
下記の様に、オレンジのバーをクリックすることで、紐付けられたアカウントが見れるので
適当に名前をつけてどっちがどっちであるか、分かる様に設定しておくと良い。

今回は、staging環境と本番環境と作ったが、物理的ロケーションが違う場合、
どこに設置した物なのか？を記載した方が良い。

動作確認

http://ラズパイIP:8080 ブラウザーで接続

上記の様に飛行機が見えていれば、正常に動作している。

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（stagingと同じ物を入力）＞ 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.
$:＜★stagingで発行されたIDを入力＞ 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

上記1．2でIDを入れているので、次いきなり下記が表示される

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.

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!

$ fr24feed-status 下記を確認する
FR24 Feeder/Decoder Process: running.
FR24 Stats Timestamp: 2024-08-31 15:39:08.
FR24 Link: connected [UDP].
FR24 Radar: T-R
FR24 Tracked AC: 0.
Receiver: connected (611207 MSGS/0 SYNC).

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。
Aircraft Tracked / Aorcraft Uploadesがカウントアップされているか確認する

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

上記の様に、Onlineになっていれ、正常にFeedされています。
ただ、時間帯によっては飛行機が飛んでない時間帯もあるので
その場合、1つ前の確認事項でAircraft Tracked / Aorcraft Uploadesがカウントアップされているか確認する。
ここが0の場合、何も受信できてなくて、Online (No Data)表記になる。

設定ミスなどで、正常にFeed出来ていない状況も考えられるので
下記で再度確認し、飛行機が測位できているのにもかかわらず
Aircraft Tracked / Aorcraft Uploadesがカウントアップされないのであれば
トラブルシューティングを行う必要がある

http://ラズパイIP:8080 ブラウザーで接続

小テクニック

ラズパイには、電源LEDとACT LEDが用意されています。
電源LEDは、電源をさした状態で赤に点灯します。エラーがあれば、点滅もするようですが
いったん、正常であれば赤点灯でOSを起動しても赤点灯のままなのです。
ACTは、SDカードにアクセスしている時にストレージアクセスLEDとして点滅します。

問題は、ラズパイは電源ぶち切りに対応していないということです。
ルーターなどは、内部で組込型のLinuxが動作していますが、
それはROMに焼かれた物が動作している為、電源をぶち切りしても
データ破損がされないような設計になっています。

ラズパイは、普通のSDカードをストレージにしたPCなので
起動中オープンになっているファイルが、停止プロセスを行わず
ぶち切ってしまうと、壊れる事があるというのが問題となっている。
メーカー側でも、最小2回、最大20回程度でOSが壊れると記載がある。
その場合、あきらめてOSの焼き直しから始めるしかないと書かれている。

これらの課題を解決すべく、今動いているのか？
シャットダウンして電源だけが供給されている状態なのか？を
ぱっと見で判断出来る様にするのが、今回の設定である。

 $ sudo nano /boot/config.txt

[all]の下に下記を追加する
dtparam=pwr_led_trigger=heartbeat

CTRL+OでSAVEして、CTRL+Xで抜けて
$ sudo reboot

これで下記の様な動きになる

上記の様に点滅している時は、SSHやConsoleに入って、シャットダウンコマンドを実行し
点灯状態になった事を確認して電源コードを抜く必要がある。

適当に監視を設定する

ZabbixAgentインストール

$ sudo apt install zabbix-agent
$ sudo nano /etc/zabbix/zabbix_agentd.conf

★Zabbix Server のIPを設定する
Server=192.168.3.?? 

CTRL+OでSAVEして、CTRL+Xで抜ける

★Zabbix Agentを再起動させる
$ sudo systemctl restart zabbix-agent

Zabbix Serverにホストを作成する

このようになれば、オンラインで監視状態になっている

受信している飛行機の数を監視したいのであれば下記をラズパイ側に追加設定する

$ sudo nano /etc/zabbix/zabbix_agentd.conf

★下記コードを設定ファイル最終行に追加する
UserParameter=flight_wc,cat /run/dump1090-fa/aircraft.json | grep hex | wc -l

CTRL+OでSAVEして、CTRL+Xで抜ける

★Zabbix Agentを再起動させる
$ sudo systemctl restart zabbix-agent

Zabbix Server側設定

アイテムとして、下記のように設定を入れる。

テストボタンがあるので、そちらをクリックする。
こちらで値が返ってきていれば、現在7件測位出来ている事が分かる。

測位できた飛行機の数を時間単位で、夜中も含めて確認することが出来る。

ADS-B 本番機用監視ダッシュボードを作成する

だいたいこの当たりの監視をしておけば、とりあえず問題ないと思われる。
防水ボックスに組み込んだ場合、USBの温度センサードングルを搭載予定なので
その防水ボックス内の温度もZabbixにて監視できる用に設定を行う。

2024/09/03 追記
ボックス内の温度（現在はまだ設置前なのでオープンエアー）やラズパイの温度、
fr24feed Versionが日次バッチで勝手にあがるのでそのversion情報
mlat msg/s received countの情報収集して表示できるようにしました。
だいたい、これだけ情報収集していれば、状況は把握出来るでしょう。

外部から見える様にリバプロを設定

これもいつも通りですが、8080と8754ポートについて、外部から確認したいので
適当にドメインふって、ダイジェスト認証かけてローカルは、http接続でアクセスさせて
フロントは、Nginxでリパプロさせてhttpsでアクセスするように設定する。
ローカル環境は、ローカルのDNSで制御し、ダイジェスト認証レスで
グローバルIPから来た物については、ダイジェスト認証で認証後使える環境に設定する

例＞stg.pi.rurikara.com / stg.frf.rurikara.com PiAware SkyAware
　　prd.pi.rurikara.com / prd.frf.rurikara.com flightradar24 Feed

Nginxに食わせる設定サンプルとしては以下の通り。

server {
    listen 80;
    server_name 管理画面にアクセスするドメイン名;
    return 301 https://手持ちのドメイン名$request_uri;
}

server {
    listen 443 ssl;
    server_name         管理画面にアクセスするドメイン名;
    ssl_certificate     /opt/psk/any_ssl_cert/SSL証明書.fullchain.pem;
    ssl_certificate_key /opt/psk/any_ssl_cert/SSL証明書鍵.key.pem;
    ssl_session_timeout 5m;                     #
    ssl_prefer_server_ciphers on;

    access_log            /var/log/nginx/管理画面ドメイン名.ssl-access.log  main;
    error_log             /var/log/nginx/管理画面ドメイン名.ssl-error.log;

    location / {
        satisfy any;
        allow 222.222.222.222/32;     # 自宅 GIP
        deny all;

      ######################################################
      # Access制限
        auth_basic  "digest authentication";
        auth_basic_user_file .login_auth;
        proxy_pass http://ラズパイIP:8080;
        proxy_redirect http:// https://;
   }

      proxy_set_header Host $http_host;
      proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;

      proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
      proxy_set_header X-Forwarded-Host $host;
      proxy_set_header X-Forwarded-Server $host;
      proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
      proxy_set_header X-Forwarded-Proto https;
      proxy_set_header X-Forwarded-Port 443;
  }

本番機構築が終わって所感

なんだか分からないけど、性能が上がってデコード率がよくなったのか？
今まで見えなかった距離の飛行機が見え始めました。
アンテナやチューナーは、既に使ってきたものなので性能は変わらないはず。
変わったのは、ラズパイ3Bがラズパイ4Bになった事と、メモリーが1GBから4GBに増えたことなどです。

演算性能が上がれば、遠くまで見える！！
なんと奥が深いですね。これで、専用の9dbiのアンテナに付け替えたら
どこまで拾えるでしょうね。そして、次に1090MHｚのフィルターとブースタをつけると
どこまでの飛行機の通信を測位出来るか？結果が楽しみです。

後は、雨とか曇りとか、雪とかの減衰も確認したい所。
BSとかCSは、天気が悪化するとブロックノイズが出始めますよね。
それは、雲の厚さがどんどん増してきて、BSやCSから発進された電波が減衰するからなのですが
1GHｚを越えている電波なので、直進性も高く途中雲とかが出ると減衰すると思うんですよね。
雨の日は、ちょっと見える範囲が減るなとか、雪の日はとか色々な条件で見て行ければと思います。

残作業

基本的に、もう本番環境で測位しているので、後はPoEインジェクターを買って
DMZのVLANにつなぎ込むこと、今はとりあえずPoE HATをいったん取り外しており
TYPE-CのUSBで給電して、DMZのVLANに接続してセットアップを行っています。
PoE Switchが接続されているVLANがポート開放とかやって無くて
DMZIPに全部転送しているので、基本的に設計したポートに通信が出来ない
という制約があって構築時はそのような感じになってます。

PoEインジェクターを買えば、DMZのL2 SwitchからPoEインジェクターを経由して
PoE HATを接続したラズパイに接続でき、そこまで来たらケースに稼働状況に
組み込む事が可能になるので、とりあえず、PoEインジェクターを次は購入しようと思っています。

また、上でも書きましたが、USB温度センサードングルを買っているので
そちらも設定して、測定された温度をZabbix Agent経由で吸い上げて
Zabbix Serverでグラフを書かせて、指定以上の温度の場合、アラートがあがるような
設定にしようと思っています。

番外編で第5．1回というのが、USB温度センサー組込で記事を書くかも知れません。
防水ボックスと一緒にしちゃうかも知れません。お楽しみにしてください。

The post 本気でADS-B受信環境構築 第5回 #ADSB first appeared on ～下町物語～.

今回は、本番環境で構築しようと思っている
アンテナ直下防水ケースの設計などをメインとして記載します。

アンテナ直下受信機の設置案

第1回の時に、アンテナ直下にラズパイを設置する意味を記載したと思います。
おさらい的に記載すると、周波数が高いと同軸ケーブル内で損失が高い為
出来るだけ太いアンテナケーブルを使って、屋内に引き込んで来る必要がある。

損失とは？

イメージではあるが、アンテナで受信した信号強度が10だとすると、
同軸が細く抵抗が高いと、SDRトングルに接続した際に、5位まで落ち込む事もある。
粗悪なケーブルを使うともっと落ち込む事がある。

よって、アンテナの下では受信出来ていたADS-B信号ですが、同軸ケーブルの損失により
微細な距離を渡ってきた電波がかき消され、SDRトングルで復調出来ない状況となる。

対策

では、損失を出来るだけ少なくするにはどうしたら良いか？

対策その1

ラズパイとSDRトングルを屋内に置きたい場合は、10D（同軸の太さ）とか15Dとかの
太さの高品質なケーブルを使う必要がある。ケーブルは、太くなればなるほど高価であり
さらに、太くなればなるほど、取り回しが難しいという局面がある。

参考までに、下記は、10d-fbのケーブルであるが、実にこの太さであり
さらに、これ1ｍ3990円である。よって、アンテナから10ｍで39900円になるし
20ｍならその倍と考えると、どれだけケーブルが高いか想像出来る。

対策その2

こちらは、筆者が元々取ろうとしている対策であり、
アンテナ端子部が電波が一番強い事もあり受信部をアンテナ直下に設置すると、
アンテナからSDRトングルまでの距離を最小限にすることで
比較的細い低品質なケーブルであっても、損失が低く抑えられるという事。

ただし、良いことばかりではない。
アンテナ直下に置くと言う事は、雨の問題等を解消しないと行けない。
1つは、防水ボックスの設計と組込である。

もう1つは電源の問題。電源ケーブルとLANケーブルを2本通線して引き回す事を考えないと行けない。
これについては、第1回でも語っている通り、世の中LANケーブルに電源も載せて配信出来る
そんな規格が存在するPoE（power of Ethernet）である。

ラズパイにも、PoEを対応する為にHATが出ており、そちらをドッキングさせると
電源とネットワークをLANケーブル1本に集約出来る。
そのため、アンテナ直下に防水ボックスを取り付けて、LANケーブル1本で引き込みが完結出来る利点がある。
ただし、PoEHUBもしくは、PoEインジェクターが必要だったり手配する機材意外に高価である。

第1回にも乗せましたが、ICOMのIC-905は同様な思想に基づいて設計されています。

実際の防水ボックスの設計

こちらは、第1回・第3回でも記載があるが、レイアウトや装備・仕様について設計を行っている。
現段階としては、この程度で発熱や安定稼働する事が予想される設計にしている。

クーリングファンの5Vについては、ラズパイのUSBPortは4つついており
1つにはSDRトングルが接続されて、後3つあまっているので、そちらからUSB電源で
ファンを24時間駆動する仕様にしたいと思います。
PoEから電源取れるので、それで枯渇する事無く24時間給電が可能と思われます。
ボールベアリングタイプの高寿命タイプの4ｘ4のファンを搭載したいと思います。
SDRトングルが相当熱いです。ヒートシンクも結局横に2枚追加しましたが
まだまだ熱いです。

ラズパイの電源、SDRトングルの電源、その先にあるフィルター／ブースターの電源についても
USBからSDRトングルへ電源を供給し、さらにSDRトングルのアンテナ端子から5ｖを出力し
フィルター／ブースターに電源を供給し動作させる。

ラズパイについては、メンテナンス向上の為、裏面にマジックテープを使い
取り外してメンテナンスしやすい様に固定する。SDカード等も生ものなので
長時間使っていると劣化してきて最後は故障しますので、その点も注意が必要。
リカバリー／再構築手順を用意しておく事で、有事の際、サクッと再構築出来る様に準備しておく。
余裕があったら、ラズパイ基板とSDRトングルとブースターは、もう1セットあると心強い。

SDRトングルは高発熱であることから、ヒートシンクを貼り付け、さらに防水ボックス側にも
アルミ板を設置し熱伝導シートにて固定する。発熱はヒートシンクとアルミ板へ伝達されて
クーリングファンにて防水ボックス外へ排出される。
ファンの吸気側と排気側の間に仕切りを設けて、必ず、ラズパイを通ってSDRトングルを通って
ブースターを通ってから排気出来るようにエアフローの流れを作る事にする。

ケース内張は、全面ステンレスのテープでいったんHFのアンテナも近い事から
出来るだけ影響を受けない様に加工を行う。
ヒートシンクは、下記のように熱伝導シートを使って、SDRトングルに貼り付けて使用している。
かなり放熱は良くなったと思われる。熱は水晶の精度を狂わせるので復調品質に影響する為
実は結構重要だと思っている。

978MHzについて

978MHzのADS-Bは、国内ではあまり運用されていないとの事で、
いったん保留にしていつでも、設置出来る状況にだけ準備しておく感じにしましょう。
よって、もう少しボックスの中が簡易な感じになりそうですね。
といっても、SDRトングル1つが無くなる位ですが。
本件について、色々調べたのですが、いまいち日本国内の運用についての記事事例がなかったので
おそらく運用されていない？と判断しました。よって、978MHzについてはがっつりカットしました。

総括

第4回はここまでです。部材がそろわないと組込が出来ないので
現在部材をそろえ中でございます。いったん机上でできる所はここまでになります。
せめて、ラズパイ4BとSDカードを買えば、本番環境をつくれるので、そちらを進めて行こうと思います。
この防水ケースもセットでキットで出すといいかも知れない。
必要部材全部入りって感じで。

The post 本気でADS-B受信環境構築 第4回 #ADSB first appeared on ～下町物語～.

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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早々に第2回目です。とりあえず、前回の記事を読んで無い方は、まずはそちらをご覧ください。

検証環境の構築

サクッと、D-Moniterに使っていたraspberryPiであるラズパイ3Bをつかって、
SDカードを追加で購入し、ADB-S受信検証環境構築を構築していきます。

OSインストール

raspberryPiの公式サイトにOSを設定し焼き込むツールが配布されているので、そちらを使ってOSを焼き込みます。
今回については、デスクトップいわゆるX環境はインストールしない方向性です。
CUIで事が足りるのと、GUI環境に回すメモリーやprocessがおしいというそんな理由からです。

アプリをインストールして起動すると、下記の様な画面が表示されます。

続いて、OSを選択します。上記書いた通り、Raspberry Pi OS (other)を選択します。

次に下記を選択します。X環境は入らないので、ログイン画面が表示されるだけの環境がになります。
コマンド操作に慣れていない方は、是非デスクトップ版を入れてください。

続いて下記の用に設定が出来たら次へを押してSDカードにOSを書き込んでください。
出来れば、書き込む手前でLinuxのユーザ設定等ができますので、オプションで設定を済ませておくと
後が楽になります。

ミドルウェア導入へ

OSが書き込まれて、ラズパイに取り付けて起動が問題問題が無いと、
Loginのプロンプトが表示されていると思いますので
SSHなどで接続していきます。Consoleにキーボードを取り付けて直ログインでも問題ありません。
下記の用な画面が出ていればログインも含めて問題ありません。

ざっとアップデートをしちゃいましょう。

ログインして、下記のコマンドを順に入力し実行します。

sudo apt update
sudo apt upgrade

おまじない！！
これ特定のデバイスをカーネルから呼ばないようにする奴なのですが
あまり、理由が見えて折らず。第3回以降にちょっと調査してみます。

sudo su -
cd /etc/modprobe.d/
echo "blacklist dvd_usb_rtl28xxu" >> blacklist-dvd_rt128xxu.conf
echo "blacklist rtl2832" >> blacklist-dvd_rt128xxu.conf
echo "blacklist rtl2830" >> blacklist-dvd_rt128xxu.conf
exit

上記3つ流し終わったら下記を実行して再起動させます。

sudo reboot

必要なソフトウェアをインストールします

sudo apt-get install git
sudo apt-get install rtl-sdr

上記を実行して、ソフトウェアをインストールします。
インストールがおわったら、いったんUSB　SDRトングルを接続して動作確認を行います。

rtl_test

デバイスが1つ見つかればOKです。表示内容は機種毎に違うので全く同じである必要はないです。

piawareをインストールします

wget https://ja.flightaware.com/adsb/piaware/files/packages/pool/piaware/f/flightaware-apt-repository/flightaware-apt-repository_1.2_all.deb
sudo dpkg -i flightaware-apt-repository_1.2_all.deb
sudo apt install piaware
sudo apt install dump1090-fa

上記までエラーなく進む事ができたら、いったん再起動します。

sudo reboot

確認してみます

ps -ef | grep dump1090-fa

netstat -an -tcp

上記画面から抜けるには、CTRL＋Cを押して抜けます。この画面で、0.0.0.0:8080がある事を確認します。
あれば現時点での受信環境としては立ち上がっています。

実際にAccessしてみましょう

ip a

上記を実行すると、現時点でにIPアドレスが表示されます。
今回は、下記のIPアドレスが設定されている事が分かります。

そちらにブラウザーで接続してみます。
http://192.168.3.8:8080/

上記画面が表示されたら、問題無く受信環境としてはできあがっていると思っています。
アンテナを接続し、データが受信出来ていれば下記マップに飛行機がプロットされていると思います。

だがしかし！

筆者の環境では一切見えていない・・・。
ディスコーンアンテナからの同軸ケーブルが細いってのもあるんですが
とりあえず全くデータは受信出来ていないという事になります。

理由としては、本日台風7号の影響で欠航が相次いで、関東圏に飛行機が1台も飛んでいないのです・・・。
本家 https://www.flightradar24.com/ をみても！下記のスクショの様に飛行機が見えないのです。

なので、受信したくても受信出来ない状況です。いったん、お盆休み中で作った環境はここまでです。
明日以降また、受信確認ができたら、受信したデータをフィードして行く設定を入れて行きたいと思います。

本番環境では

Raspberry Piは、4B系を新たに新設し、アンテナは1090Mhzに同期されたアンテナを設置します。
また、都市ノイズを低減させる為、フィルターとブースターの設置を順次行います。
最後パッケージ化して、防水ボックスに入れてアンテナ下に設置し、LANケーブル1本で
戸内に引き込んで運用管理していく感じにします。

また、監視についても、Zabbixを使っての監視を予定しており、下記に受信できた場合の情報が出力されるので
そちらの数等をZabbixから確認出来る様な仕組みも構築したいと思っています。

/run/dump1090-fa/aircraft.json このファイルに受信した飛行機の情報が書き込まれる。
ラズパイのストレージは、SDカードなので、実はこのdump1090-faを、RAMディスクにして
メモリー上に書き込ませた方が、SDカードへの攻撃性はなくなる。

これらを、パースして、Zabbixにインプットしてあげれば、Zabbixからグラフで確認ができるようになる。

ZabbixAgentインストール

sudo apt install zabbix-agent
sudo nano /etc/zabbix/zabbix_agentd.conf

sudo systemctl restart zabbix-agent

後は、ZabbixServerから監視対象に入れれば問題なく監視が出来る。
下記のように、さっきのJSONからパースして、今受信して見えてる飛行機の数をagent経由で吸い上げて
グラフにプロットする仕組みを組込ました。これで、寝てても夜中飛行機が見えた場合、グラフに
変化があるものと思われますが、何も変化がない場合は、何か設定が間違っている可能性もなきにしもあらずなので
また解析していきたいと思います。

しっかり受信したことを検知してますね。
台風の影響がほぼ無くなったので、飛行機は海外便については飛び出した模様です。
とりあえず専用のアンテナではないので、利徳が全く無い為、本当に限られた範囲の受信しか
できていないようだ。早急にアンテナの手配はした方が良さそうですね。

2024/08/17 追記

台風がすぎさって、監視サーバに情報がアップデートされてくるようになりました。
いいんじゃない！！13位は受信出来ているようですね。

総括

ざっくり、検証環境を作ったけど、問題無く動作しているのか？
判断するところまでは進めて居ない。台風7号の影響もあるのだが
受信が出来はじめてきたらフィード設定をして、いったん仮運用を行い
本番環境用の機材を集め出そうと思います。

とりあえず、SDR受信機であるトングルが2000円位でなんか、偽物ぽかったので
RTL－SDR.COM V4を急遽調達し、トングルは本番で使用する物に差し替えました。

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