Quando , l’11 settembre del 2001 negli USA, tre aerei scomparvero dagli schermi dei controllori di volo (air traffic controllers –ATC), ci si rese conto che, al contrario di quanto comunemente si creda, buona parte del traffico aereo non viene controllato mediante radar da terra. Cosa era successo? Erano stati spenti i cosidetti trasponder di bordo.
Essendo la copertura radar da terra non presente in buona parte dello spazio aereo, l’ATC si affida al cosidetto “radar secondario”.
Una stazione di terra trasmette una richiesta ad uno speciale ricevitore di bordo. Un trasmettitore invia un messaggio di risposta verso la stazione di terra. Utlizzando una antenna direttiva e calcolando i tempi di risposta, la stazione di terra puo’ predirre , come un vero radar, la distanza e la direzione di volo. Naturalmente questo funziona solo se a bordo del veivolo e’ presente il necessario hardware ( transponder) e se questo transponder e’ acceso.
Il radar secondario e’ molto piu’ economico di un vero radar ed inoltre il transponder puo’ inserire nel messaggio di risposta anche informazioni supplementari.
Da alcuni anni sono diventati di uso comune transponder di nuova generazione che supportano il cosidetto Mode-S. Questi transponder inviano molti piu’ dati rispetto ai vecchi modelli ( ADS-B data acronimo di Automatic Dependent Surveillance - Broadcast) ed implementano una funzionalita’ chiamata “squitter” che permette la trasmissione continua di dati senza l’interrogazione da parte della stazione di terra.
ADS-B è una tecnica cooperativa di controllo del traffico aereo.
Cosa significa?
Un aeromobile dotato di un transponder Modo S, se collegato ad un dispositivo GPS, è in grado di calcolare la propria posizione e di trasmetterla periodicamente in modo che speciali ricevitori siano in grado di identificare la posizione del trasmittente. Le informazioni di posizione sono presenti in messaggi di tipo Mode S extended. Il messaggio trasmesso dal target è di tipo broadcast, in quanto il trasmettitore non è interessato a chi riceve il messaggio. La tecnologia è "automatic" in quanto il messaggio contenente le informazioni per la localizzazione del target viene spedito periodicamente senza l'intervento diretto di operatori né necessariamente è sollecitato dall'esterno. Inoltre, la tecnologia ADS-B si intende cooperativa in quanto, come in un radar secondario di sorveglianza si richiede una collaborazione attiva da parte dell aeromobile per l'effettiva individuazione dello stesso.
Le immagini sotto riportate chiariscono il concetto.
Circa l’80% dei veivoli nel mondo sono dotati di questi transponder e, visto che le informazioni sono trasmesse continuamente, possono essere facilmente ricevute anche da un utenza amatoriale.
Come ricevere i segnali.
L ‘ADS-B utilizza dei transponder sulla frequenza di 1090 MHz (entro la banda-L).
A queste frequenze i segnali radio seguono percorsi “ottici” all’interno dell’atmosfera e non sono soggetti a riflessione ionosferica. La ricezione e’ possibile quindi solo se non sono presenti ostacoli nel percorso ottico tra il trasmettitore ed il ricevitore. L’antenna ricevente dovrebbe essere posta in posizione elevata e senza ostacoli che ne disturbino la visuale.
Per i nostri primi esperimenti potremo comunque utilizzare anche antenne poste in prossimità di finestre, non pretendendo di captare i segnali di tutti gli aerei che ci passano sopra.
A causa della curvatura terrestre potremo ricevere segnali da aeromobili distanti in relazione alla loro altezza di volo. Il segnale di un aereo in volo a 30000 piedi ( 10 Km) potra’ per esempio essere ricevuto a 400 Km di distanza. Naturalmente questo significa impiegare antenne e ricevitore molto sensibili e ben configurati. Nelle nostre installazioni casalinghe potremo comunque arrivare senza difficolta’ a ricevere segnali da aerei distanti un centinaio di Km.
Cosa serve?
Per ricever questi segnali abbiamo bisogno di:
· una antenna adatta
· un ricevitore ADS-B
· un decoder ADS-B
· un PC equipaggiato del necessario software di visualizzazione
L’antenna, ovviamente, serve per captare i segali elettromagnetici relativi alla frequenza utile ed a trasferirli al ricevitore.
Il ricevitore seleziona, amplifica e demodula i segnali: il segnale in uscita, analogico, viene chiamato video-signal.
Il decoder estrae le informazioni contenute nel segnale analogico, le converte in segnali digitali, filtra i segnali utili estrapolandoli da quelli non utilizzabili, invia i dati al PC.
Il PC riceve i dati daldecoder e ne estrae le informazioni utili per la rappresentazione grafica del radar.
Per realizzare questa catena di ricezione possiamo utilizzare metodi piu’ o meno costosi, dal ricevitore semifrofessionale dal costo di alcune centinaia di euro, al front end e decoder autocostruiti (anche in kit).
Di seguito alcune immagini di ricevitori e decoder autocostruiti:
Acune ditte hanno inoltre messo in commercio dei ricevitori-decoders nella forma della classica pennetta USB per personal computer.
Questi ricevitori-pennette si trovano in commercio ad un prezzo variabile da 75 a 150 Euro.
Ma noi abbiamo la nostra pennetta RTL.
La pennetta RTL che abbiamo gia’ visto in un altro articolo, riesce a sintonizzare da 70 a 1700 MHz con un “buco” da 1100 a 1250 circa (quelle piu’ recenti con il tuner R820T vanno da 24 a 1850 MHz senza buchi).
Pur essendo la frequenza di 1090 MHz vicina al “buco” del tuner, molte delle pennette RTL dotate di chip E4000 ( non tutte, qualcuna fa i capricci…, dipende dal singolo esemplare di chip) e tutte quelle dotate di chip R820T possono essere utilizzate per ricevere i segnali ADS-B.
Se avete una di queste pennette e la state utilizzando con SDRSharp potete tranquillamente utilizzarla per vedere quello che “vi vola sopra la testa”.
Vi servono due software.
Ecco nel disegno come funziona:
Il secondo software e’ invece un qualsiasi software di visualizzazione dei segnali ADS-B. Ne esistono di gratuiti ed a pagamento.
Il primo e’ un programma completo che non ha bisogno di installazione ma va solo configurato, mentre il secondo va installato e configurato e si appoggia ad una pagina googlemaps per la visualizzazione.
Per i primi approcci consiglio vivamente ADSBScope, anzi vi semplifico la vita e ve lo faccio scaricare qui gia’ configurato per ADSB# e le chiavette RTL.
Pronti, partenza e via.
Scaricate i due software e spacchettateli sul desktop ( o dove vi pare).
Inserite la chiavetta nella usuale porta USB
Mandate in esecuzione ADSBSharp e clikkate su Start, quindi minimizzate la finestra.
Mandate in esecuzione ADSBScope e, se avete scaricato il software dal sito ufficiale configuratelo seguendo questa ottima guida in italiano, altrimenti, se avete scaricato la versione gia’ configurata, selezionate other/Network/Raw-data Client active.
Bene, è tutto. Adesso avrete la vostra bella schermata radar e dopo un po di tempo (il programma deve ricevere un po di dati) vedrete gli aerei che passano sopra la vostra testa con tanto di dati identificativi e dati di volo.
Ultima cosa importante: l’antenna.
L’antennina in dotazione vi permette di captare le trasmissioni di qualche aereo soprattutto se posizionata vicino alla finestra. Qui sotto ecco cosa ho preso appena installato il software e con l’antenna dentro casa e la finestra chiusa:
Naturalmente se volete qualcosa di piu’ dovete usare una antenna adeguata. I segnali del transponder hanno polarizzazione verticale ed’ e’ quindi necessario avere una antenna polarizzata verticalmente sintonizzata su 1090 MHz. La soluzione piu’ semplice e’ uno stilo metallico di 13 cm ( mezz’onda). Per aumentare le performance possono essere combinati assieme piu’ stili di 13 cm come in figura:
Siccome ogni stilo sfasa il segnale di 180° e’ necessario rifasare con un loop di 13 cm di lunghezza ( 40 mm di diametro). Potere realizzare lo stilo ed i loop con 65 cm di filo di rame da 1,5 mm opportunamente sagomato.La base dello stilo verra’ connessa al centrale di un cavo da 50 o 75 ohm ( potete usare cavo SAT) mentre la calza sara’ connessa ad una terra virtuale costituita da un disco metallico di 13 cm di raggio (26 cm di diametro) oppure ad almeno 4 radiali di 13 cm di lunghezza. Potete usare una presa PL da pannello alla quale salderete lo stilo multiplo al centrale ed i 4 radiali agli angoli (mini ground-plane).
In rete troverete comunque tanto materiale sulla costruzione di mini-antenne per ADS-B.
Buon divertimento!
73 de iw0dvv Mariano
