Учебник по RTL-SDR: прием данных самолётов через ACARS

Что такое ACARS?

ACARS — это аббревиатура, означающая Aircraft Communications Addressing and Reporting System — цифровую систему связи, которую самолёты используют для отправки и получения коротких сообщений наземными станциями.

ACARS передаётся на частоте 131.550 МГц, что находится в диапазоне приёма RTL-SDR. RTL-SDR software radio можно использовать в качестве радиосканера для прослушивания этих цифровых сообщений, а с помощью некоторого программного обеспечения для декодирования можно декодировать и отображать сообщения. Сообщения, которые вы можете принять, будут来自 ближайших самолётов и наземных станций. Большинство сообщений представляют собой нечитаемые данные, предназначенные для компьютеров, но вы сможете узнать, что летает рядом, декодируя номер рейса и регистрационные данные самолёта, отправляемые с каждым сообщением.

Существует также HF ACARS, который используется для дальних дистанций. В этой статье внимание будет сосредоточено на VHF ACARS, так как прием HF ACARS немного отличается.

Примеры использования RTL-SDR для декодирования ACARS

Пользователь YouTube Superphish демонстрирует таймлапс более чем на 5 часов трафика ACARS и декодирования с помощью SDR# и программы декодирования acarsd. Он использовал антенну типа J‑Pole. (Обновление 2021 года: см. примечание ниже в руководстве относительно того, что acarsd больше не работает должным образом).

YouTube пользователь moonfestmadness демонстрирует ещё одно видео с RTL-SDR, также с SDR# и декодированием acarsd. В этом видео вы также можете услышать, как звучит ACARS.

В этом видео hamradioscience использует несколько RTL-SDR‑устройств, чтобы объединить ADS‑B и декодирование ACARS в PlanePlotter.

Учебник – декодирование ACARS с использованием SDRSharp и RTL-SDR

Будем считать, что вы приобрели и настроили RTL-SDR с SDRSharp. Если у вас ещё нет RTL-SDR, посмотрите страницу RTL-SDR и затем руководство по быстрому старту.

Также предполагается, что у вас есть приличная антенна, настроенная на диапазон воздушной связи (118 МГц – 138 МГц). Это может помочь принять более сильные сигналы ACARS за счёт устранения помех за пределами диапазона.

Вам также потребуется настроить передачу аудио. Либо сначала настройте настроить стереомикшер Windows, либо загрузите и установите Virtual Audio Cable (платный с пробной версией) или бесплатный VB-Cable. Убедитесь, что используемый вами аудио-метод в SDRSharp настроен на устройство по умолчанию в настройках звуковых устройств Windows.

Если вы не знакомы с сигналами ACARS, ниже приведён пример водопада сигналов ACARS и аудиопример.

Перед декодированием ACARS попробуем сначала принять ACARS‑сообщения в SDR# чтобы подтвердить, что мы их получаем.

1. Откройте SDRSharp и настройтесь на подходящую частоту ACARS для вашей страны, например стандартную частоту 131.500 МГц.
    
2. Настройте усиление RF RTL-SDR в SDRSharp для наилучшего приема.
    
3. Настройте диапазон полосы пропускания приёмника на примерно 5–10 кГц, чтобы пропускная полоса охватывала весь сигнал ACARS.
    
4. Установите режим приёма AM, выключите подавление шума и выключите любые фильтры шумоподавления. При декодировании PlanePlotter или ACARSD (описано ниже) поэкспериментируйте с включением или выключением настроек аудио AGC и фильтра аудио.

Существует множество программного обеспечения, которое можно использовать для декодирования принятых пакетов ACARS. В настоящее время мы рекомендуем бесплатное Acarsdeco2. PlanePlotter — ещё одна хорошая программа для декодирования. У неё есть пробный период на 21 день, после которого нужно купить лицензию за 25 евро. Acarsd — бесплатная программа декодирования, которая тоже хорошо работает.

Использование Acarsdeco2 для декодирования ACARS

Acarsdeco2 — это многоканальный декодер ACARS, совместимый с Windows, Linux, Raspberry Pi и OSX, основанный на интерфейсе командной строки и напрямую взаимодействующий с RTL-SDR. Здесь мы используем версию для Windows, но версии для Linux, OSX и Raspberry Pi должны быть очень похожи. Acarsdeco2, вероятно, лучший декодер ACARS доступный на сегодняшний день, так как он обладает хорошей производительностью декодирования и способен декодировать до 3 ACARS-каналов одновременно. Кроме того, хотя Acarsdeco2 — это программа с интерфейсом командной строки, у неё также есть приятный веб‑интерфейс для просмотра принятых ACARS‑сообщений.

1. Сначала, используя SDR# или другую программу, найдите смещение частоты PPM ваших RTL-SDR‑устройств и оптимальные настройки усиления, подходящие для приема сигналов ACARS. Отрегулируйте усиление до тех пор, пока сигналы ACARS принимаются чётко без помех. Зафиксируйте смещение PPM ваших устройств и оптимальное усиление, затем закройте SDR#.
    
2. Далее скачайте последнюю версию Acarsdeco2 для Windows с сайта xdeco.org. Распакуйте файлы в папку на вашем ПК.
    
3. Откройте файл “ad2.bat” в Блокноте.
    
4. Отредактируйте строку, введя найденные вами оптимальные значения усиления и корректировки частоты PPM, которые вы нашли во время просмотра сигнала в SDR# после соответствующих флагов –gain и –freq-correction. (Обратите внимание, существует ошибка, при которой –freq-correction не может быть установлен в ноль). Также обязательно укажите истинные активные частоты в параметрах –freq для вашего местоположения. Код по умолчанию в ad2.bat приведён ниже:
    
   cmd /c acarsdeco2.exe –device-serial 1 –gain 38.6 –freq-correction 1 –vrs-url http://192.168.64.135 –db C:\\data\\basestation.sqb –frdb C:\\data\\flightroute.sqb –silhouettes C:\\data\\silhouettes –pictures C:\\data\\pictures –banners c:\\data\\logos –outServer sbs:30008 –outServer ad2:31008 –freq 131550000 –freq 131725000 –outConnectUdp pp:192.168.64.135:9742
     
   Вам следует корректно задать значения всех флагов (слова с двойными дефисами перед ними). Большинство флагов, кроме –gain, –freq-correction и –freq, можно игнорировать для простого использования, если вы не хотите воспользоваться описанными ниже функциями флагов.
    
   –gain – оптимальное значение усиления, найденное на шаге 1
   –freq-correction – PPM‑смещение вашего dongle (очень важно, должно быть точно задано)
   –freq – можно добавить до трёх ACARS частот, указав более одного флага –freq
   –vrs-url – если вы одновременно запускаете программу, известную как “Virtual Radar Server”, для декодирования ADS-B, тогда установите этот флаг в IP веб‑интерфейса VRS, чтобы изображения самолётов отображались в веб‑интерфейсе Acarsdeco (флаг не обязателен, если вы не используете Virtual Radar Server)
   –db, –frdb, –silhouettes –pictures, –banners – папки, где хранятся изображения самолётов.
   –outServer, –outConnectUdp – выходной сервер для SBS/AD2/Plane Plotter интерфейсов.
    
5. Сохраните и закройте Блокнот, затем запустите изменённый ad2.bat двойным щелчком.
6. Теперь, когда acarsdeco2 запущен, откройте веб-браузер и перейдите по адресу http://127.0.0.1:8080. Здесь вы сможете видеть приходы ACARS‑сообщений в реальном времени.

Использование PlanePlotter для декодирования ACARS

Перейдите на сайт PlanePlotter, прокрутите страницу вниз и загрузите и установите последнюю версию PlanePlotter.

1. Сначала откройте SDR# и настройтесь на частоту ACARS. Установите режим приёма на AM, отключите любые фильтры шумоподавления. Настройте SDR# на вывод на выбранное вами аудио‑устройство, такое как stereo mix, VB Cable или Virtual Audio Cable.
    
2. Откройте PlanePlotter. Нажмите на значок “I/O Settings”, который выглядит как гаечный ключ с буквой ‘i’ слева. Вы можете увидеть имя значка, наведя курсор на него.
    
3. Убедитесь, что опция “ACARS reception from audio input is checked” включена. Нажмите OK.

3. Перейдите в Options->Audio->ACARS->Source. Убедитесь, что аудиоисточник, на который SDRSharp выводит звук, выбран.
    
4. Нажмите кнопку «Start», которая является зелёным кружком. Это запустит декодирование.
    
5. Нажмите на значок «Signal», который находится справа от кнопки запуска. Он показывает график уровня сигнала. Убедитесь, что сигнал не слишком громкий. На этом изображении показан подходящий уровень громкости для шума между пакетами. Вы узнаете, что громкость слишком велика, если график начнет клиппироваться (сигнал будет выглядеть как квадратик) при получении пакетов ACARS.

6. Теперь можно смотреть либо на «Message View», либо на «Aircraft View» — два значка рядом с значком Signal, чтобы посмотреть расшифрованную информацию.
    
7. Правый клик по записи во вкладке Aircraft View откроет окно браузера с информацией об этом конкретном самолёте.

Использование ACARSD для декодирования ACARS

2021 ОБНОВЛЕНИЕ: К сожалению ACARSD, похоже, перестал работать как ожидается в плане загрузки изображений самолётов и данных из интернета. Однако он всё ещё может декодировать ACARS-пакеты.

ACARSD — бесплатная программа декодирования ACARS. Если хотите попробовать это ПО, следуйте инструкциям ниже.

Перейдите на сайт acarsd и скачайте и установите acarsd. Обязательно следуйте инструкциям на сайте по установке.

1. Сначала откройте SDR# и настройтесь на частоту ACARS. Установите режим приема на AM, отключите любые фильтры шумоподавления. Установите SDR# на вывод на выбранное вами аудио‑устройство, например stereo mix, VB Cable или Virtual Audio Cable.
    
2. Убедитесь, что ваше устройство по умолчанию правильно указано в свойствах звука Windows. Acarsd будет использовать первое найденное устройство по умолчанию. Возможно, вам понадобится установить частоту дискретизации 44100 Гц и проверить это в настройках acarsd.
3. Запустите acarsd.exe в вашей папке acarsd, чтобы открыть acarsd.
    
4. Настройте громкость в SDRSharp или Windows так, чтобы измеренная громкость в правом нижнем углу окна acarsd была около 0–10 для статического шума. Если громкость слишком высокая, acarsd не сможет декодировать ACARS‑сообщение.
    
5. Декодированные ACARS‑пакеты должны начать появляться.

Количество проходов декодирования можно изменить в Windows->acarsdgui. Увеличение этого значения может улучшить декодирование.

Если вам нужен декодер ACARS для Linux, вы можете попробовать rtl_acars или acarsdec для Linux, но эти настройки сложнее. Acarsdec, как правило, лучший Linux‑декодер ACARS, так как он позволяет одновременный мониторинг нескольких каналов ACARS.

Некоторые советы по ACARS

• Вам понадобится приличная внешняя антенна для хорошего сигнала. Различные варианты: discone, J‑Pole или коллинеарная антенна, установленная на большой высоте и настроенная на диапазон воздушной связи — хорошие варианты для изучения.
• Это обычно существенно улучшает приём ACARS, если рядом находится сильное помеховое окружение.
• Пакеты ACARS обычно не содержат информации о расположении. Если вам интересно отслеживать самолёты как радар с RTL-SDR, смотрите декодирование ADS-B.
• Большинство фактических сообщений ACARS будут выглядеть как набор бессвязной информации. Эти сообщения предназначены для бортовых авиационных компьютеров и наземной телеметрии.
• Обратите внимание, что приём ACARS в некоторых странах может быть незаконным. Пожалуйста, используйте декодирование ответственно.
• Если вам удобнее декодировать с помощью SDR# и PlanePlotter или Acarsd вместо Acarsdeco2, попробуйте плагин Multi-VFO, или SDR-Radio V2. Этот плагин/программа позволяет слушать несколько каналов одновременно. Затем можно отправлять аудио в несколько аудио‑потоков и экземпляров декодеров, или отправлять аудио во все потоки аудио с включённым squelch и надеяться, что два канала не передают одновременно.

Частоты ACARS

Большинство пакетов ACARS передаются на основной частоте 131.550 МГц. Но по всему миру используются и другие частоты.

Источник таблицы: Acarsd

Другое декодирующее ПО

Общее любительское ПО, такое как MultiPSK и PDW, также может декодировать ACARS-пакеты. Однако они обычно не очень хорошо декодируют и не связываются с сайтом наблюдения за самолётами для фотографий и информации об ВС.

Также существуют Linux‑основанные командные программы, такие как rtl_acars и acarsed. Acarsed

Источник:

• Система связи, адресации и отчетности воздушных судов
• Superphish
• moonfestmadness
• hamradioscience
• Virtual Audio Cable
• Acarsdeco2
• PlanePlotter
• Acarsd
• xdeco.org
• rtl_acars
• acarsdec
• Acarsd
• MultiPSK
• PDW