Postazioni radar fai-da-te, FlightAware controlla il traffico aereo con Raspberry

FlightAware - il sito Web di rilevamento del traffico aereo civile che oltre a ricevere informazioni live da una cinquantina fornitori di dati live gestisce anche un network di "controllori volontari" dotati della strumentazione necessarie per ricevere le informazioni via ADS-B direttamente dagli aerei in volo - apre al mondo Raspberry con il nuovo client software PiAware. Grazie a PiAware, anche chi è dotato di un ricevitore ADS-B realizzato con una semplice chiavetta RTL connessa a un Raspberry equipaggiato con software Linux Dump1090 potrà partecipare alle condivisione delle informazioni sui voli collegandosi al network di FlightAware. Per configurare Raspberry con Dump1090 si possono seguire le istruzioni fornite sul sito di SatSignal o sul blog dell'hacker catalano Ferrran Casanovas. FlghtAware produce anche un proprio ricevitore ADS-B, che può essere acquistato o richiesto gratuitamente (offerta riservata ai professionisti del volo civile, come vettori, proprietari di piste di atterraggio o hangar). In alternativa è possibile utilizzare il programma PlanePlotter, che a sua volta è compatibile con l'abbinamento chiavetta RTL/Dump1090 (che può girare anche su computer Windows) e con diversi ricevitori ADS-B commerciali (la lista è disponibile sul sito PlanePlotter). FlightAware comunica di aver bisogno di monitor in grado di collegarsi dalle aree di Roma,  Napoli, Palermo e Catania.

WSPR e QRSS, il Raspberry PI diventa un radiofaro programmabile

Il Raspberry PI programmato come generatore di radiofrequenza viene utilizzato ormai per diverse applicazioni radioamatoriali. Ispirandosi ai progetti dell'olandese Guido Ten Dolle PE1NNZ relativi ai radiofari amatoriali a bassissima potenza della rete WSPR (un sistema digitale di machine-to-machine communication molto usato per studiare la propagazione e stabilire record di trasmissione a lunga distanza) il radioamatore italiano Mauro Bernardetto, IK1QVW, ha adattato il codice che trasforma un "PI" in un oscillatore fino a 250 MHz, per pilotare col Raspberry un radiofaro per la banda dei 30 metri. In questo caso invece del sistema WSPR la modulazione è in telegrafia lenta (QRSS), con una semplice rampa e l'identificativo in FSK.

Sul gruppo di discussione dei "Knightsqrss", Mauro descrive il codice C messo a disposizione dei colleghi come un divisore frazionario che genera la frequenza desiderata (o una approssimazione del suo valore) sull'uscita GPIO del Raspberry. Lo "stadio finale" è un semplice buffer MC74AC540 con quattro porte collegate in parallelo, direttamente connesso all'antenna, un dipolo per 30 metri, per mezzo di un condensatore da 10 nF. Mauro avverte che il setup è lungi dall'essere ottimale, ma funziona. Mancano l'adattamento di impendenza e soprattutto un filtro passabasso che "addolcirebbe" le ripide pareti del segnale a scalini generato dal Raspberry. Come si può vedere dall'immagine generata dal radiofaro di Mauro, che trasmette da Albenga, la purezza spettrale non è perfetta, ma Raspberry si rivela perfettamente adatto allo scopo. La potenza con il buffer è di 100 milliwatt, ma in teoria ci si può accontentare dell'uscita dal GPIO a 10 milliwatt, un livello che incredibilmente permette al sistema WSPR di arrivare a distanze transoceaniche.

Il codice per il momento mi sembra disponibile solo attraverso la lista Knightsqrss, mentre i sorgenti di Guido PE1NNZ sono su Github (a sua volta Guido ha modificato il progetto WsprryPI di Dan Ankers MD1CLV). Mauro invita però a scrivere per informazioni all'indirizzo che trovate sulla sua pagina dedicati ai "modi lenti", dove è conservata anche una sua dettagliata presentazione.

SDR embedded, la nuova frontiera della radio "system on chip".

Una delle evoluzioni più interessanti della nuova generazioni di applicazioni SDR rivolte alle ormai celebri chiavette o "dongle" DVB-T (dispositivi acquistabili per pochi euro che vengono trasformati via software in efficienti ricevitori a banda larga per HF-VHF-UHF) è rappresentata dall'SDR "embedded". Le chiavette in questione nascono ovviamente per il mercato degli utilizzatori di pc, ma i radioamatori stanno spingendo il loro confine d'azione fino alla pletora di piccole schede - ad architettura ARM e non solo - che in futuro potrebbero consentire di pilotare le chiavette DVB-T con pochissime risorse hardware, anche in mobilità. I progetti in giro sono già molto numerosi e io cerco di seguirli attraverso le discussioni sulle liste specializzate. 

Molti progetti si basano sull'ormai popolare microcomputer RaspberryPI, ma proprio in questi giorni il radioamatore francese Sylvain Azarian, F4GKR ha mostrato alcuni scatti (ne prendo a prestito uno) dei suoi esperimenti con chiavetta RTL collegata a una schedina ARM di produzione italiana, la Aria G25 della Acme Systems di Ladispoli (una piccola azienda che collabora con Atmel). Aria è un microcomputer davvero micro. Con i suoi 4 centimetri di lato è poco più grande di due monete da due euro e si basa su un processore ARM9 a 400 MHz. Sylvain afferma di essere riuscito a compilarvi le librerie Liquid DSP di Joseph Gaeddert, una buona premessa per realizzare una SDR embedded completa.

Gli esperimenti SDR effettuati su Raspberry sono già abbastanza numerosi. Uno dei più interessanti mi sembra quello realizzato da Matt Prentice di The Electronic Byte seguendo le indicazioni riportate su Ham Radio Science, un sito molto ricco di spunti che sembra fortunatamente essere ritornato attivo dopo una pausa di qualche mese. Matt ha in pratica realizzato un server tcp basato su Raspberry, che a sua volta controlla il dongle VDB-T. In questo caso il software SDR vero e proprio - in questo caso SDR#, ma ormai nulla vieta di utilizzare programmi come SDR Radio.com 2.0 di Simon Brown - viene eseguito su una macchina client.

Raspberry è anche al centro di un progetto rivolto al monitoraggio di nanosatelliti radioamatoriali in banda UHF che arriva dalla Svizzera e si chiama CarpComm. L'obiettivo di CarpComm è realizzare una vera e propria rete di ground station amatoriali collegate via Internet, in modo da poter seguire il tracciato dei satelliti continuativamente. Ogni nodo di questa rete è costituito da un kit basato su Raspberry e su una dongle più professionale e costosa, il FunCube Dongle+ (il suo tuner è molto più avanzato e la risoluzione molto più alta, anche se la banda esplorata più stretta). Ci devono essere stati dei cambiamenti sul sito del progetto CarpComm perché non è più possibile ordinare direttamente il kit che conteneva tutti i pezzi necessari per la ground station (inclusa l'antenna yagi e un amplificatore per i 430 MHz). Però tutto il software necessario, CarpSD, è depositato su Github. Confido che i realizzatori rimettano presto online un sito più completo e descrittivo.

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Un po' di codice e il Raspberry PI diventa un trasmettitore FM

L'Imperial College Robotics Society ha pubblicato un fantastico hack in cui si spiega, con tanto di codice alla mano, come trasformare un nanocomputer Raspeberry PI in un potente (e del tutto illegale) trasmettitore in FM fino a 250 MHz. Senza alcun hardware aggiuntivo.  Il trucco coinvolge la non facile programmazione dei pin GPIO, o general purpose I/O, pensati per generare segnali di clock. Un pezzo di filo attaccato al GPIO PIN 4 e il codice per la modulazione affidata a un divisore che determina la variazione della frequenza in funzione dell'audio (sembra che il "Raspi" limiti il suo audio digitale a 6 bit ma la sua velocità consenta un oversampling fino a 9,5 bit di risoluzione), completa una ricetta che sembra abbastanza semplice. La qualità dell'audio trasmesso non è granché, ma sembra che la copertura ottenuta dal segnale sia piuttosto estesa. Comunque la descrizione dell'hack la trovate a questo indirizzo, mentre qui su Hackday  trovate un how to sull'uso corretto dei famosi pin GPIO, con tutte le cautele del caso dovute alla necessità di evitare rischiosi cortocircuiti sui connettori da saldare alla schedina del Raspberry. Per completezza, qui c'è il link ai commenti alla notizia pubblicata nel dicembre scorso, originariamente su Reddit.

Ah: ricordate che usare un trasmettitore FM nelle frequenze commerciali e amatoriali senza le necessarie autorizzazioni e licenze è decisamente illegale.

Arduino e varianti: come ti controllo il radiofaro

Mi sembra davvero degno di nota l'esperimento di Paul Darlington M0XPD sull'impiego di nanocomputer openhardware come Arduino (utilizzato qui in una sua variante) per il controllo di un circuito di sintesi di frequenza (DDS)  a sua volta destinato alla trasmissione di segnali radio a bassa potenza, per applicazioni radioamatoriali come lo studio della propagazione. Da qualche anno il fenomeno dei radiofari da pochi milliWatt, utilizzati con varianti del codice Morse a banda strettissima (e quindi in grado di percorrere enormi distanze grazie al rapporto segnale rumore molto favorevole), è diventato un grande laboratorio di sperimentazione per molti radioamatori in tutto il mondo. Considerando che un radiofaro è sostanzialmente un semplice circuito di oscillazione, il problema dello sperimentatore consiste nel modulare la forma d'onda generata attraverso una codifica come il Morse. Questo lavoro lo può ovviamente svolgere un personal computer, ma per rendere i radiofari costruiti molto più autonomi e facili da alimentare (anche con energia solare volendo), presto l'interesse dei costruttori si è focalizzata sui microcontrollori e da qui su controllori programmabili come Arduino, che offrono l'enorme vantaggio di poter applicare linguaggi di alto livello e codifiche assai più evolute. 

Il progetto di Paul, presentato qui sul suo blog, sfrutta come circuito oscillatore un "sintetizzatore diretto" basato sul chip Analog Devices AD9850, che viene commercializzato a prezzi estremamente convenienti su eBay (da cui il nome "eBay DDS": qui c'è un pdf che ne spiega il funzionamento).  Il controllo non è affidato a un vero e proprio Arduino, ma ad una variante autocostruita (addirittura con un circuito stampato personale) che Paul chiama Wotduino, il quale discende a sua volta dalla versione semplificata di Arduino chiamata Nanino, di Johan von Konow. L'impiego di Arduino per il pilotaggio di un radiofaro per bande radioamatoriali è stato ispirato a Paul da un altro radioamatore, Ron Rollinson NR8O, ma a dire il vero la magica schedina di Massimo Banzi era stata utilizzata in abbinamento con un circuito DDS-60, anche un paio di anni fa, da Ross Keatinge KT1F e sicuramente da altri.

Per farla breve, il progetto di Darlington si trova a questo indirizzo e se non vi dovesse bastare il buon Paul ha realizzato anche un progetto simile basandosi però sul nanocomputer RaspberryPI. Un autentico maker!