ADS-B e Mode-S radar domestico per il controllo del traffico aereo

Alzando gli occhi al cielo in una splendida giornata di sole, vi sembrerà che oltre a qualche uccello, nuvola e scia lunga e bianca, altro non c'è. Invece quello che difficilmente l'occhio umano riesce a vedere, è la grande mole di traffico aereo che ogni giorno (e notte) si viene a formare sopra la nostra testa. Se pensate che l'unico traffico è quello delle tangenziali nelle ore di punta, vi sbagliate; Nel mondo volano circa 30 mila aerei al giorno e ognuno di essi è tenuto sotto controllo dalle torri di terra, radar, satelliti e anche da persone dotate di piccoli dispositivi e un'antenna comodamente sedute a casa loro.

In questo articolo vediamo come sia semplice trasformare casa vostra in un radar di terra per la ricezione e decodifica dei segnali radio utili al controllo del traffico aereo.

Cosa significa ADS-B
L'ADS-B (Automatic Dependent Surveillance - Broadcast), è una tecnologia applicata al controllo del traffico aereo (ATC) particolarmente utile per l'identificazione degli aeromobili nonchè dei veicoli di supporto presenti sul sedime aeroportuale nell'ottica della gestione del traffico e per evitare eventuali collisioni in mancanza di visibilità o congestione degli aeromobili. Ogni aereo o veicolo dotato di un transponder operante in Modo-S è in grado di calcolare la propria posizione GPS e di inviarla periodicamente nell'etere in modo che speciali ricevitori di tipologia ADS-B siano in grado di identificare la posizione del target 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 automatica in quanto il messaggio contenente le informazioni per la localizzazione del target viene trasmesso periodicamente in frequenza 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 del target per l'effettiva individuazione dello stesso. Il sistema di tracking basato su algoritmi ADS-B è tecnologicamente differente da sistemi analoghi basati sulla tecnica della multilaterazione che si basa sulla misura dei tempi di arrivo del segnale fisico su più sensori. L'ADS-B prevede infatti la decodifica da parte anche di un unico sensore di un segnale Modo-S proveniente dal target e contenente la posizione GPS calcolata dall'aereo stesso.

Cosa significa Mode-S
Il Mode-S, o Modo S, è una tecnica di trasmissione dati utilizzata dal radar secondario di sorveglianza (SSR) per il controllo del traffico aereo dei velivoli dotati di transponder. La "S" sta per selectable ovvero indica la possibilità di interrogare il velivolo in maniera selettiva tramite un indirizzo univoco a 24 bit, possibilità, questa, non offerta dalle precedenti tecnologie chiamate Mode A (o Mode 3A) e Mode C. Il Modo S sfrutta una larga banda in grado di assicurare un datarate di 4MBit/s in uplink (interrogazione Mode-S) dalla stazione di terra al velivolo e di 1MBit/s in downlink dal velivolo verso la stazione di terra. Le due tipologie di comunicazione sono allocate su due frequenze differenti: in uplink si usa la frequenza di 1030MHz con una modulazione di fase binaria, mentre in downlink si usa la frequenza di 1090MHz con una modulazione di posizione. In entrambi i casi i segnali trasmessi sono impulsivi. I messaggi in downlink possono essere emessi sia spontaneamente dal transponder (ed in questo caso si chiamano squitter), che sollecitati dalla stazione di terra (in questo caso si chiamano repliche). Il messaggio Mode-S è individuato da un preambolo di 8 microsecondi formato da quattro impulsi di durata di 500 nanosecondi ciascuno, chiamati P1, P2, P3 e P4. In particolare gli impulsi P1 e P2 e gli impulsi P3 e P4 sono distanti 1 microsecondo rispettivamente, mentre P2 e P3 sono distanti 2,5 microsecondi. Il campo dati di un messaggio Mode-S è distante 8 microsecondi dall'inizio del preambolo. Esso conta 56 o 112 bit a seconda che si intenda inviare un messaggio short o extended, codificati secondo la modulazione PPM (Pulse Position Modulation): ogni bit occupa un tempo di 1 microsecondo, e si indica come 1 logico se l'energia del segnale è presente nella prima metà del tempo (500 nanosecondi) viceversa uno 0 logico se occupa la seconda metà.

Come posso ricevere i dati degli aerei in transito?
Ci sono vari software che permettono di fare ciò, ma a mio avviso, uno dei più affidabili, immediati, ed "economici" è quello proposto da FlightAware, azienda leader nel fornire dati accurati e avanzati, pratici e approfonditi, per prendere qualsiasi decisione in ambito di aviazione in maniera informata.

Per quale motivo dovrei farlo?
Perché sei appassionato di aeronautica, curioso dei dati di bordo e telemetrie varie e per unirti alla comunità e collaborare con la decodifica dei segnali e migliorare così il controllo dei traffico aereo in tutto il mondo.

Vuoi costruire la tua Stazione di Terra PiAware ADS-B di FlightAware?
Adesso puoi costruire e usare la tua stazione di terra ADS-B che può essere installata ovunque e ricevere dati in tempo reale direttamente dagli aerei sul tuo computer. La tua stazione di terra può usare il software PiAware di FlightAware per tracciare voli entro 100-300 miglia (linea di vista, estensione in base all'installazione dell'antenna) e trasmetterà automaticamente i dati a FlightAware. Puoi tracciare voli direttamente dal tuo dispositivo PiAware o attraverso FlightAware.com.

Cosa mi serve?

Una connessione permanente ad internet
Un Raspberry con micro-sd
L'apposita chiavetta SDR di FlightAware (consiglio quella blu perché è fornita di amplificatore e filtro per i 1090 MHz)
Un'antenna per i 1090 MHz (anche autocostruita)

Cosa aspetti?
Visita il sito FlightAware.com e costruisci la tua stazione!