Radar theo dõi máy bay sử dụng CHIP + Elonics E4000

Trong bài viết này, tôi sẽ thực hiện sử dụng mạch CHIP và thiết bị vô tuyến Elonics E4000 đóng vai trò là radar phục vụ theo dõi máy bay thời gian thực. Các chuyến bay dân sự ngày nay sử dụng ăn-ten ADS-B phát tín hiệu trạng thái trong toàn bộ hành trình để các máy thu mặt đất có thể theo dõi trên các khu vực địa lý mà máy bay đi qua.

Các thành phần sử dụng để thiết lập radar ADS-B

• Mạch CHIP (1GHz processor/512MB RAM/4GB internal storage); Hệ điều hành Debian (cài đặt trên CHIP thông qua flash.getchip.com)
• Nguồn cung cấp cho mạch CHIP – 2A (sử dụng pin Lipo, nguồn trực tiếp 5V, pin dự phòng hoặc USB có cấp nguồn; không sử dụng cổng USB từ máy tính).
• Thiết bị SDR thu được tần số 1090MHz (Elonics E4000, RTL-SDR hoặc một số SDR từ Noolec); có khá nhiều thiết bị SDR các bạn có thể tham khảo từ internet. Trong bài viết tôi sử dụng SDR Elonics E4000 và ăn-ten  5cm đến 13cm.

Thiết lập chương trình

Sau khi tiến hành flash hệ điều hành theo hướng dẫn từ nhà sản xuất tại https://docs.getchip.com/..., tôi kết nối thông qua cổng console và thiết lập Wifi cho thiết bị sử dụng lệnh sudo nmtui.

Cấu hình wifi trên thiết bị CHIP

Chú ý: do CHIP có cơ chế bảo vệ nguồn, nên khi bạn kết nối trực tiếp SDR vào mạch sẽ có hiện tượng tắt đột ngột do sụt áp. Để bảo đảm mạch hoạt động ổn định, bạn có thể kết nối SDR thông qua một thiết bị USB Hub có cấp nguồn ngoài hoặc tắt chức năng bảo vệ quá tải bằng phần mềm (sudo systemctl start no-limit && sudo systemctl enable no-limit)

Sau khi kết nối Internet thành công, tôi tiến hành cài đặt một đoạn chương trình tự động được hỗ trợ từ Flightradar24, đoạn này sẽ hỗ trợ thiết lập driver SDR, NTP, phần mềm dump-1090 để giải mã và chuyển tọa độ thực của máy bay sang bản đồ trực quan. Thực thi lệnh sau tại giao diện dòng lệnh sudo bash -c “$(wget -O – http://repo.feed.flightradar24.com/install_fr24_rpi.sh)” và chờ quá trình cài đặt hoàn tất. Chương trình sẽ yêu cầu người dùng thiết lập một số thông tin cơ bản về tọa độ địa lý như vĩ độ/kinh độ/độ cao; bạn có thể truy cập trang web http://veloroutes.org/elevation/ và nhập địa chỉ hiện tại để xác định các thông tin trên.

Cài đặt fr24feed trên thiết bị CHIP để thực hiện thu và xử lý dữ liệu ADS-B trực tiếp từ máy bay

Cấu hình các thông tin cần thiết tại màn hình Flightradar24

Chương trình xác định vị trí sân bay gần nhất tại khu vực thu tín hiệu

Để tiến hành cấu hình các thông số giải mã tín hiệu ADS-B máy bay, tôi kích hoạt dịch vụ đã cài đặt sudo service fr24feed start, và truy cập đến IP qua giao diện web theo cấu trúc http://CHIP_IP:8754/, bạn có thể tham khảo mục cấu hình như hình sau, nhấn Save và Restart để cấu hình có hiệu lực:

Thiết lập các thông số tại giao diện web

Nếu cấu hình chính xác, dịch vụ sẽ bắt đầu quá trình thu tín hiệu máy bay và hiển thị trực tiếp tại giao diện web http://CHIP_IP:8080. Bạn có thể đặt thiết bị tại khu vực ngoài trời để tín hiệu thu được tốt hơn. Hơn nữa, người dùng có thể tùy biến tính năng Wifi và Bluetooth để theo dõi trong phạm vi không có internet thông qua 3G/4G hoặc có thể chia sẻdữ liệu ADS-B với dịch vụ flightradar24.com để có thể nhận được tài khoản Premium với các tính năng nâng cao khác.

ADS-B được phát trực tiếp từ máy bay đang hoạt động tại vùng trời xung quanh khu vực thu tín hiệu trong phạm vi 100 dặm; ADS-B chứa các thông tin tọa độ GPS, phương vị, tốc độ, số hiệu chuyến bay và các thông tin hữu ích khác để bảo đảm tính an toàn của hành trình. Việc thu tín hiệu từ máy bay là hoàn toàn hợp pháp do dữ liệu này được phát sóng công khai cho các máy thu tại mặt đất nhằm thông báo tình trạng hoạt động; trên thế giới hiện tại có nhiều dịch vụ miễn phí/ thương mại cung cấp thông tin loại này như https://www.flightradar24.com..., https://www.flightview.com..., https://www.flightstats.com..., https://flightaware.com...,… để người dùng có thể truy vấn các thông tin thời gian thực cũng như dữ liệu bay trong quá khứ. Các dữ liệu ADS-B không được mã hóa, không yêu cầu định danh bộ thu, và phát ở phạm vi rộng khắp, việc này có thể gây ra những thông tin sai lệch hoặc gây ảnh hưởng an toàn hàng không nếu có các tình huống tấn công làm nhiễu loạn.