1090 MHz-ADS-B-Receiver

2009-11-17T13:50:26Z

Owo: /* Interessentenliste */

''von vinculum''

'''Alle Infos zum Schaltplan und der Platine sind jetzt auf http://miniadsb.web99.de verfügbar. Alle sind eingeladen, dort ihre Kritik abzulassen, damit ich beurteilen kann, ob es sich lohnt eine Platine fertigen zu lassen. Von dort aus können bei mir auch die kritischen Teile gekauft werden, falls jemand schon selbst anfangen möchte. Außerdem gibt es ein extra zweisprachiges Forum, da sehr viele Anfragen von ausländischen Interessenten kamen.

''All infos with regard to schematic and pcb can be reached at http://miniadsb.web99.de. Everybody is invited to criticize the design there, so I can judge whether a PCB deserves to be manufactured. Also critical parts can be purchased, if somebody wants to start with his own PCB. There is a German/English forum, too, because a lot of interest came from non-German speaking countries.'''''

'''Ich bitte dann alle, die noch interessiert sind, im neuen Forum ein definitives Interesse für die Platine abzugeben. In ca. 14 Tagen werde ich dann anhand des Feedbacks über die Beauftragung der Platine/Anzahl entscheiden. Daran macht sich dann auch der finale Preis fest (ca. 5 Euro).'''

'''
''Everybody who is still interested in the purchase of a PCB and a kit is requested to indicate their definitive interest in the new forum. I will decide about the production within 14 days, the price for one PCB will be estimated around 5 Euros.'''''

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== Stand ==
--[[Benutzer:Vinculum|Vinculum]] 27. Sep. 2009 //
Housekeeping Fotos - Ergänzungen zu den Frontends der kommerziellen Geräte

--[[Benutzer:Vinculum|Vinculum]] 05:57, 8. Nov. 2009 (UTC) // Link zu Gerät auf Basis Sat-Tuner hinzugefügt

--[[Benutzer:Vinculum|Vinculum]] 21:44, 10. Nov. 2009 (UTC) // Aktuellen Status zur Teileverfügbarkeit hinzugefügt

--[[Benutzer:Vinculum|Vinculum]] 13:10, 14. Nov. 2009 (UTC) Verweis auf neue Webseite

== Einleitung ==

FAQs und weitere Details zum 1090 MHz-Receiver aus dieser Diskussion:
[http://www.mikrocontroller.net/topic/135459]

== Status ==

'''Die kritischen Bauteile (AD8313, 1090 MHz SAW Filter, MMICs) sind für das RF-Frontend jetzt vorrätig. Es wird bald eine Webseite geben, auf der Details zur Schaltung zu lesen sind. Wer dann mit einer eigenen Platine anfangen möchte, kann die kritischen Bauteile bei mir bekommen. Eine Platine und das Komplettkit mache ich ggfs. noch später, im Moment fehlt mir aber die Zeit dazu. Einen Video-Amp, den Komparator und den µC werde ich zur Schaltung nicht mehr hinzufügen, da es bereits zwei gute Designs mit PIC und AVR gibt (s. unten) (10.11.2009)'''

''Critical parts (AD8313, 1090 MHz SAW Filter, MMICs) for the RF frontend are now in stock. There will be a website shortly (also in English) where design details will be published. I will make available the critical parts to anybody who wants to design the PCB on its own. Maybe I will publish a PCB and make available a full kit later, but at this time I am too busy. The video amp, comparator and microprocessor will not added by me to the design as there are two pretty good ones available for PIC and AVR already (see below). (Nov 10, 2009)''

Die seltensten Bauteile sind bestellt. Diese haben allerdings über 6 Wochen Lieferzeit. In der Zwischenzeit sind auch noch einige Probleme der Interfaceschaltung vom Frontend zum µC zu klären. Also bitte Geduld. (03.09.2009)

Ich kann berichten, dass jetzt ein Prototyp der Eingangsstufe fertig
ist. Er lieferte heute zum ersten Mal ein sauberes 5V-Signal der 1090
MHz Signale. (23.08.2009)

Prototypplatine (5 x 1,7 cm)

http://i38.tinypic.com/wi659y.jpg

Video vom Ausgangssignal
[http://www.youtube.com/watch?v=GrVo_jQjWdU]

== Hardware ==

'''Antenne'''

Die Wartezeit auf Teile kann lohnend mit einem Blick auf die Möglichkeiten der Antennenlösung genutzt werden.

Faustregel: ''Was mit dem Auge nicht gesehen wird, wird nicht empfangen (Wolken mal aussen vor)''. Die Signale auf 1090 MHz können nur empfangen werden, wenn freie Sichtverbindung zum Flugzeug besteht. Fensterscheiben, dünne Wände, Dachschindeln, Bäume dämpfen das Signal bereits erheblich und schränken die Reichweite ein. Sicherheitsverglasung, Betonwände, Berge, Gelände machen einen Empfang unmöglich.

Berge, Gelände: Dies ist auch der Grund, warum die Reichweite sowieso beschränkt ist. Ein Flugzeug, das auf Reiseflughöhe in 200 NM Entfernung von der Antenne fliegt, befindet sich bereits unter dem Horizont. Stark vereinfacht und ohne Sondereinflüsse zu berücksichtigen, kann der sog. Radarhorizont hier berechnet werden: http://radarproblems.com/calculators/horizon.htm

''Antenne, z.B.''

http://www.spezialantennen.eu/bosismantennen/flugfunkantennen/index.php

http://www.thiecom.de/gp1090.htm

http://onlineshop.funkwerk-avionics.com/index.php?cPath=170_171

http://www.ssejim.co.uk/26-sseads1090sj.htm

''DIY Antennen''

http://www.kineticavionics.co.uk/forums/viewtopic.php?t=9847&highlight=antenna

http://www.kineticavionics.co.uk/forums/viewtopic.php?t=7489&highlight=antenna

Breitbandige Antennen, z.B. Discones, sind nicht verwendbar, da in der Regel die Eingangsstufe zugestopft wird.

''Antennenkabel und -stecker, Vorverstärker''

Abhängig von der Kabellänge ist auf dämpfungsarmes Kabel zu achten. Bewährt hat sich Ecoflex-10 (-1,4 dB/10m) oder -15 (-1 dB/10m). Ist aber teuer.
RG-58 (-6 dB/10m) o.ä. dünnes Koaxkabel kann nicht benutzt werden. Passende Stecker sind an den dicken Kabeln evtl. selbst nur schwer anzubringen. Konfektierte Kabel gibt es z.B. bei Wimo oder SSB-Elektronik. Für den Übergang auf den BNC- oder SMA-Stecker auf der Platine braucht man dann noch einen Adapter.

Ein Vorverstärker sollte bei diesem Projekt nicht nötig werden, da die HF-Platine dicht an der Antenne montiert werden kann.

== FAQs ==

* Wieviel Rechenaufwand ist es denn das Signal zu dekodieren ? '''Es ist schon notwendig sich intensiv mit der Materie auseinanderzusetzen. Das kostet Zeit und man muss ins Detail gehen. Für mal kurz am Wochenende zwischen zwei anderen halbfertigen Projekten, ist das nichts. Hierzu gibt es weiter unten das ICAO Manual. Es gibt sehr viele unterschiedliche Formate, die Positionsbestimmung verwendet zwei Frames, die mit trigonometrischen Formeln verarbeitet werden müssen. Das Beste ist immer noch die Verarbeitung am PC.'''

* Was kostet so ein Teil denn in etwa? . Kannst du schon die Kosten überschlagen? '''Das hängt vor allem von der Bestellmenge für die beiden SAW-Filter ab. Da habe ich noch keine Preise und es gibt auch Mindestbestellwerte usw. Die können zusammen also über 30 Euro kosten, dazu die Platine, das Weißblechgehäuse, der Logamp mit 15 Euro und jede Menge Kleinkram (R, C, LM311, SMA). Bei großerer Abnahmemenge kann das ganze aber auch 20 Euro billiger werden.'''

* ich hätte auch Interesse, wenn ich die Daten auch irgendwo der Gemeinheit bereit stellen kann. Gibt es da noch nichts online zusammen mit OSM [OpenStreetMap, http://www.openstreetmap.org]? '''Die Bereitstellung der Daten unterliegt dem Telekommunikationsgesetz und da kann man wohl davon ausgehen, dass das nicht zulässig ist'''

* Würde sich die Platine eignen, um im Flugzeug mitgeführt den Traffic in der Umgebung anzuzeigen? Quasi als TCAS (Abstandswarnungssystem). '''Nein, auf keinen Fall. Die Genauigkeit der ADS-B-Positionen ist aus vielen Gründen nicht ausreichend und die Nutzung ist luftrechtlich nicht zugelassen. Auch senden nicht alle Flugzeuge ihre Position, sondern höchstens 75-80%. Man könnte innen auch höchstens das Signal des eigenen Flugzeuges empfangen.'''

* Wenn hier 100 Leute Interesse haben, kannst du doch 100 Module fertigen lassen. '''Nö, dann könnte ich ja auf 80 Stück sitzen bleiben, dazu habe ich keine Lust'''

* Ich würde den Empfänger am liebsten direkt an der Antenne anbringen. '''Das ist sinnvoll und die beste Variante, um Dämpfung durch das Antennenkabel zu vermeiden. Die Speisung des Frontends ist 3,3V mit ungefähr 30 mA (z.Zt. auch noch 5 V, aber das wird noch geändert). Das Ausgangssignal kommt dann von einem Opamp, der 30 mA am Ausgang treiben kann.'''

== Interessentenliste ==

* ohne µC
- Philipp (Gast) Wenn so ein Modul nicht zu teuer wäre, hätte ich wohl auch interesse.

- Mathias (mathk) Habe Interesse an einem Modul. Als uC werde ich einen eigenen Cortex nehmen.

- Stefan P. (form) Habe auch Interesse an einem Modul. Ein µC muss da nicht unbedingt dran hängen, dann kann jeder sein Lieblings-µC nehmen.

- Uwe Nagel (ulegan) Melde auch Interesse an. µC kann sein, muss aber nicht. Ich würde den Empfänger am liebsten direkt an der Antenne anbringen.

- Thomas R. (tinman) ich nemne auch, je nach preis 1 bis 10 stk , bausatz ohne µC

- Michael Wolf (Mictronics) Interesse 1x Platine ohne uC, Bausatz/Teile oder Fertigteil

- Marco S. (masterof) 2-3 Stück

- Klaus Oelsner(owo)

* mit µC
- Harald A. embedded (1, evtl. mehrere)

- Michael Haberler (mah)(ich wäre auch an 2-3 interessiert - mit Decoder bevorzugt)

- Martin B. (mabo1)ich hätte auch gerne eine, wenn möglich inklusive µC.

- Micha (Gast) ich hätte auch Interesse an erst einmal eimen (am besten schon
mit einem 'GrundDecoder' auf AVR Basis) und später dann noch einmal 3-4 Stück

- Rene H. (promeus) Ich bin auch interessiert. Wenn möglich auch mit uC, aber kein must.

- Edgar Z. (manolenta) Ich bin auch an einem Bausatz interessiert, nach Möglichkeit komplett mit allem benötigten "Hühnerfutter".

- ext4 (Gast)
je nach preis hätte ich auch interesse an einem teile satz ;-)

- Hans-peter Matthe (hpm) möchte auch Interesse an 1 Platine anmelden.
Wunsch: Schaltung mit µC für Datenausgang gerne auch fertig aufgebau

- DFENS : 1

- Paul M0EYT: 1 complete set

- Erik OH2LAK: 1 complete set

- Hakan SM7GEP 1 complete set

- A. V. (a-v) Interessiert mich auch.

- Martin (Gast) Ein Modul möchte ich.

- Jörg H. (Gast) Bin auch an 1 bis 2 interessiert

- Florian C. (random236) Wäre auch an einem (1) Modul mit uC (Dekoder) interessiert

- Kutte (Gast) bin auch interessiert (mit oder ohne uC)

- Stefano IZ0MJE: 1 complete set

- rksoft@bigfoot.com: bin sehr an einem Satz mit uC interessiert.

- Herrmann S. (Gast) (mit oder ohne uC)

- Ron Eberson PA1ZX 2 Complete sets.

- Zander 1 Modul möglichst mit Decoder

- Nils v.S.(Gast) Hätte auch Interesse an einem kompletten Satz, abhängig vom Preis.

- Laurent Duval(sebastienp) (1 complete set, evtl. 3)

- Matthias (seppl1): 1x komplett

- Simon (quisber): 1x mit µC

- LittleBit: Interesse an 1x mit µC

- Phil (pbeutel): 1 complete set

== Andere Geräte und interessante/wichtige Links ==

'''Theorie über 1090 MHz-Signale und Mode-S ADS-B'''

http://www.radartutorial.eu/13.ssr/sr24.de.html

'''http://dcaa.slv.dk:8000/icaodocs/Annex%2010%20-%20Aeronautical%20Telecommunications/Volume%20IV-%20Surveillance%20Radar%20and%20Collision%20Avoidance%20Systems/Vol%20IV%20-%204yh%20ed,%20July%202007.pdf
(Dies ist die wichtigste Unterlage, die die Datenformate beschreibt, die zu dekodieren sind)'''

Das allerwichtigste Dokument ist jedoch das DO260A, dieses kann man aber nur bei der [http://www.rtca.org/ RTCA] kaufen.
Erhältlich sind jedoch die Entwürfe des kommenden DO260B über die Website der [http://adsb.tc.faa.gov/WG3.htm FAA WG3]

http://adsb.tc.faa.gov/WG3_Meetings/Meeting30/1090-WP30-18-DRAFT_DO-260B-V42.pdf

Bei diesen [http://adsb.tc.faa.gov/WG3.htm Working Papers] finden sich viele weitere interessante Unterlagen, z.Bsp:

http://adsb.tc.faa.gov/WG3_Meetings/Meeting30/1090-WP30-12-Proposed%20_New_Appendix-CPR101.pdf

''Eine Erklärung des '''C'''ompact '''P'''osition '''R'''eporting, also der Codierung der Positionsdaten''

http://www.vsgc.odu.edu/src/SRC07/SRC07papers/Mennatoallah%20Youssef%20Paper.pdf

'''Videos (1090 Mhz Signale)'''

http://www.youtube.com/watch?v=d85Uuno2drs

http://www.youtube.com/watch?v=bCldfiP6nn0

http://www.youtube.com/watch?v=wSZEhjQBywo

http://www.youtube.com/watch?v=rOOV7CXp5fw

'''Diverse andere Unterlagen'''

http://www.cts-kenwood.cz/kv/

http://www.tech-software.net/

'''Profi-Geräte'''

http://www.selex-si.com/IT/Common/files/SelexSI/brochure_datasheet/CNS_ATM_SCHEDE/atc_2008/mxc.pdf
http://www.asecna.aero/publications/14SELEX_MPici.pdf

http://www.thalesgroup.com/Portfolio/Defence/LandJoint_Products_Air_IFF_ADS-B/?pid=1568

http://www.comsoft.de/html/atc/products/adsb/index.htm

http://www.aeroexpress.com/products/pdfs/tr220.pdf

http://www.pcas.ca/adsbinfo.pdf

http://www.funkwerk-avionics.com/cms/upload/Downloads/Transponder/03.2102.010.71e_101_070706_TRT800_IO.pdf
http://www.lxavionics.co.uk/traffic-monitor.htm

http://www.ifn-brandl.de/en/adsbrx.htm

http://dissrr.com/

http://www.thiecom.net/ftp/kinetic/sbs1/information/sbs-2productspec.pdf

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''' Eingangsstufen '''

Die Eingangsstufen der "Hobbygeräte" werden bei den Geräten näher beschrieben. Es handelt sich durchweg um Direktempfänger mit SAW- bzw. Helix-Filter. Alle drei Empfängertypen nutzen den [http://www.analog.com/en/rfif-components/log-ampsdetectors/ad8313/products/product.html AD8313 Logamp] als Detektor, der schwer verfügbar und teuer ist. Eine Alternative wäre der [http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1011,C1743,P2489 LT5534], der ab eine 10dB geringere Empfindlichkeit hat.

'''Kinetic SBS-1, SBS-1 MkII '''

Erstes Gerät dieser Art, erschien Ende 2005. Die Platine ist vierlagig.

Aufwändige Eingangsstufe: [http://www.temwell.com.tw Helixfilter (3 Stufen) TEMWELL K3RBT-1090M-20M] - LNA [http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX2611.pdf MAX2611] - Helixfilter (3 Stufen) - MMIC [http://www.sirenza.com/documents/products/51/SGB-4533%28Z%29_Datasheet.pdf SGB4533] - [http://www.rfmw.com/datasheets/triquint/856096.pdf SAW Sawtec 856096 (symmetrisch)] - [http://www.analog.com/en/rfif-components/log-ampsdetectors/ad8313/products/product.html AD8313 Logamp]

Es folgt danach ein Tiefpassfilter, das aus 2 [http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX4450-MAX4451.pdf MAX4450] aufgebaut ist. Die Daten gehen dann auf einen [http://www.analog.com/en/analog-to-digital-converters/ad-converters/ad9203/products/product.html 40MHz-A/D-Converter AD9203] und werden mit einem FPGA weiterverarbeitet und als dekodierter und CRC-gesicherter, aber verschlüsselter USB-Stream an den PC gesendet.

http://i34.tinypic.com/2exyex4.jpg
http://i37.tinypic.com/scffqc.jpg

http://www.wimo.com/download/testbericht_fa%201_06_sbs-1.pdf

'''Airnav Radarbox'''

Die Radarbox erschien 2007. Die Platine ist zweilagig. Die Antenne war in der ersten Version direkt an das 1. SAW-Filter angeschlossen (siehe Foto), dies führte zu einer hohen Ausfallrate. Die Radarbox hat im Frontend eine deutlich höhere Verstärkung als die SBS-1, wodurch erste Exemplare im Bereich London (mit der wohl höchsten Dichte an Mode-S Signalen) zugestopft wurden.

[http://www.golledge.com/pdf/products/specs/ma04282.pdf SAW-Filter TA1090 single-ended] - [http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX2640-MAX2641.pdf LNA MAX2640] - TA1090 - [http://sigma.octopart.com/127548/datasheet/Sirenza-SGA-2486.pdf 2x MMIC SGA-2486] - TA1090 - AD8313

Es folgt dann ein Komparator [http://www.national.com/ds/LM/LMV7235.pdf LMV7235], der eine gefilterte Referenz (floating) hat, die mit einem [http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/stmicroelectronics/7502.pdf%27 TSH74] erzeugt wird. Die Daten werden in einem [http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/70165a.pdf dsPIC33FJ64GP306] vorgefiltert (Mode A/C, DME) und an die USB-Schnittstelle abgegeben. Der "rohe" Bitstream zum PC besteht aus 8 bits=1 byte je Manchester-codiertem Bit des 56- oder 112-bit langen Mode-S-Datenwortes. D.h. die effektive Abtastrate beträgt 8 MHz. Die weitere Aufbereitung der Daten erfolgt im PC. Die Datenrate ist sehr hoch, da 56 byte oder 112 byte je empfangenen Mode-S-Datensatz übermittelt werden. Die serielle Schnittstelle des FT232R wird daher mit 1,25 MBit/s angesteuert.

http://i33.tinypic.com/dm4idz.jpg

http://www.cts-kenwood.cz/kv/Klinovec

'''Kinetic SBS-1e, SBS1-eR '''

Die SBS-1e erschien 2008 und ist eine verkleinerte Version der SBS-1, jedoch mit weitgehend neuer Hardware. Die Platine ist vierlagig. Die Schnittstelle zum PC ist kompatibel zur SBS-1, jedoch steht auch eine Ethernet-TCP-Schnittstelle zur Verfügung (verschlüsselt). Das Gerät soll eine höhere Empfindlichkeit als die SBS-1 haben.

Das Frontend ist sehr kompakt aufgebaut: SAW-Filter TA1090 single-ended - [http://www.sirenza.com/documents/products/3172/SGL-0622%28Z%29_Green_Datasheet.pdf MMIC SGL0622] - TA1090 - AD8313.

Die weitere Verarbeitung entspricht der SBS-1, jedoch ist das Filter mit einem Dual-OP [http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1022,P2185,D3184 LT1801] aufgebaut.

http://i33.tinypic.com/11uxguu.jpg

Das SBS-1e Frontend bietet sich eigentlich zum Nachbau an, allerdings ist der SGL0622 nicht mehr verfügbar und auch schwer bis gar nicht lötbar.

http://i37.tinypic.com/f06a06.jpg

!!!Error in drawing: R39 connected to U716 pin 6 not pin 7

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'''Selbstbau ADS-B aus TV-Tuner, auch AVR-Programm zur ersten Dekodierung der Daten'''

Die Seiten zeigen, wie mit einem ATMega48 (20 MHz) sehr einfach die Mode-S Daten dekodiert und über den UART gesendet werden können. Nachteil ist allerdings, dass die maximale Datenrate des UART bei 20 MHz Takt nur 230 kBaud betragen und während der laufenden Datenübertragung die nächste Dekodierung damit nicht beginnen kann. Evtl. kann Übertaktung mit 22 MHz und dann 921 kBaud an der seriellen Schnittstelle helfen oder die Verwendung von SPI.

http://www.lll.lu/~edward/edward/adsb/

http://www.lll.lu/~edward/edward/adsb/SimpleAdbsReceiver.html

http://i36.tinypic.com/2j623w8.jpg

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'''ADS-B receivers using a SAT-Tuner, processing done using a PIC18'''

Seen here
http://rxcontrol.free.fr/PicADSB/index.html

http://rxcontrol.blogspot.com/search/label/ADS-B%20Decoder

http://g4fev.atspace.com/adsb.htm

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'''Online Daten'''

http://radar.zhaw.ch/radar.html
''Empfänger der ZHAW Zürich''

http://www.comsoft.de/html/atc/index.htm
''Liveradar der Firma COMSOFT''

http://www.flygradar.nu/flygradar.php
''Real time Flüge Skandinavien/Grönland/Brasilien''

http://www.radarvirtuel.com/googlemaps/
''Liveradar aus Frankreich mit GoogleMaps''

http://www.comsoft.de/html/atc/products/adsb/adsb_livedata_ohneNavi.htm
''Liveradar aus Deutschland (kommerziell), Süddeutschland, Elsaß, Schweiz

http://www.localizatodo.com/
''Überwiegend AIS Schiffe''

'''Software'''

http://www.libhomeradar.org

http://www.coaa.co.uk/planeplotter.htm

'''Foren'''

http://www.virtual-radar.de/

http://www.kineticavionics.co.uk/forums/

http://www.cts-kenwood.cz/forum/index.php

http://radarspotters.eu/forum/

http://www.airnavsystems.com/forum/index.php

'''Sonstiges'''

http://www.funkamateur.de/cgi-bin/fanews.cgi?fanid=404

http://www.spiegel.de/netzwelt/tech/0,1518,422478,00.html

== Siehe auch ==
* Diskussion zu diesem Projekt: http://www.mikrocontroller.net/topic/135459

Mikrocontroller.net - Benutzerbeiträge [de]

1090 MHz-ADS-B-Receiver