Electronic Conspicuity poniżej 300zł. Wio Tracker z BT może nadawać i odbierać w OGN, ADS-L i FANET

Obecnie w lotnictwie lekkim funkcjonują równolegle ADS-B, FLARM, OGN, FANET, PilotAware, SafeSky oraz rozwijany europejski ADS-L. Problemem nie jest więc wyłącznie brak urządzeń pokładowych. Problemem jest fakt, że przez wiele lat poszczególne rozwiązania tworzyły mniej lub bardziej zamknięte „wyspy”. Pilot wyposażony w jeden system niekoniecznie widział innego użytkownika przestrzeni.

Właśnie dlatego tak interesujący jest rozwój otwartej platformy OGN-Tracker Pawła Jałochy. W jednym z wcześniejszych tekstów pokazywaliśmy już, że jednym z kierunków rozwoju EC jest nie zastępowanie wszystkich istniejących technologii jednym rozwiązaniem, lecz ich możliwie daleko idąca współpraca.

Wio Tracker: niepozorne urządzenie ale z wielkimi możliwościami.

Wio Tracker to niewielka platforma wykorzystująca procesor nRF52840, odbiornik GNSS, układ radiowy SX1262 pracujący w europejskim paśmie 868 MHz oraz Bluetooth, zasilana z baterii 2000mAh, zaopatrzona w wyświetlacz typu OLED.

Samo urządzenie nie zostało pierwotnie stworzone jako sprzęt lotniczy. Jest platformą rozwijaną dla, popularnego, Meshtastic, MeshCore lub innych zastosowań IoT. Dzięki otwartej architekturze można jednak zmienić jego przeznaczenie poprzez wpisanie innego firmware.

Dodajmy jeszcze, że Wio Tracker nie jest jedynym urządzeniem tego typu, są także inne, dostępne na rynku w formie gotowej lub modułów do samodzielnego montażu, natomiast Wio Tracker przykuł naszą uwagę, bo sprawuje się wyjątkowo dobrze. Wymieńmy tutaj jego plusy:

1. Gotowy, nie wymaga żadnego montażu, tylko wpisać nowe oprogramowanie i już działa
2. Niewielki pobór mocy, czas pracy 40h. Inne urządzenie tego typu oferują 6-10h
3. Dobry odbiór GNSS oraz 868MHz, niski poziom szumów, prawd. powiązane z 2
4. Dobry odbiornik GNSS, odbiera kilka konstelacji, czuły, potrafi łapać sygnał nawet wewnątrz budynku, dobrze ukierunkowana antena GNSS: do góry
5. Antena fabryczna jest dobrze zestrojona, czego nie można powiedzieć o niektórych innych urządzeniach tego typu
6. Dość głośny brzęczyk (beeper), słyszalny w samolocie przez słuchawki (z aktywnym tłumieniem i bez)
7. Przyciski na których można zrobić menu konfiguracyjne - w innych urządzeniach do konfiguracji potrzebny jest laptop
8. Ogólna ergonomia np. Dobrze ukryty wyłącznik zasilania oraz reset, co uniemożliwia przypadkowe ich uruchomienie. Trzeba jednak uważać na przycisk “joysticka” z przodu
9. Jeśli używasz systemu do celów niekomercyjnych, możesz odbierać pakiety systemu FLARM

Minusy:

1. Wyświetlacz OLED praktycznie niewidoczny w słońcu, ale wystarczający do konfiguracji w domu/kabinie.
2. Niestandardowe gniazdo anteny: RP-SMA zamiast SMA co utrudnia stosowanie standardowych anten na 868MHz - potrzebna jest przejściówka
3. Za pomocą tak taniego urządzenia, nie zobaczysz ruchu ADS-B i Mode-S.

Otwarte oprogramowanie, dostępne od ręki, z możliwością programowania bez absolutnie żadnych umiejętności programistycznych

Paweł Jałocha przygotował wersję otwartego oprogramowania nRF52 OGN Tracker, obsługującą między innymi Wio Tracker L1. Po wgraniu firmware urządzenie zaczyna nadawać pozycję w protokołach OGN, ADS-L i FANET, a także odbierać transmisje OGN i ADS-L. Oprogramowanie obsługuje również trzy obecnie rozwijane warianty ADS-L: MDR, LDR i HDR (czytaj więcej: https://dlapilota.pl/wiadomosci/polska/pierwszy-praktyczny-test-modulacji-hdr-systemu-ads-l-przy-wspolpracy-z-siecia-ogn )

W przedstawionej konfiguracji urządzenie może pracować około 40 godzin na jednym ładowaniu akumulatora. To ważne szczególnie w szybowcach, paralotniach, ultralajtach czy prostych samolotach GA, gdzie instalacja dodatkowego wyposażenia pokładowego bywa kosztowna lub zwyczajnie niepraktyczna.

Instalacja oprogramowania. Nie trzeba posiadać programatora ani specjalistycznej wiedzy elektronicznej.

Instalacja oprogramowania, polega na skopiowaniu pliku z rozszerzeniem .uf2 pamięć urządzenia. 

Krok 1: Pobranie pliku źródłowego

Aktualny plik źródłowy można pobrać z https://github.com/pjalocha/nrf52-ogn-tracker/releases/latest

Krok 2: Wgranie pliku do urządzenia

Należy uruchomić urządzenie w trybie bootloadera: po podłączeniu przewodem USC-C, trzeba kliknąć szybko dwa razy guzik po lewej stronie nad wyłącznikiem zasilania. Wio Traker "podmontuje" się jako zewnętrzny dysk (pamięć USB). Następnie należy pobrany wcześniej plik z rozszerzeniem *.uf2 wgrać do katalogu głównego 

Uwaga! Należy się upewnić, że kopiowany plik jest przeznaczony dla tego właśnie typu urządzenie: nie może to być “byle jaki” plik .uf2. Np. plik oprogramowania dla T-Echo jest inny niż dla Wio Tracker i te pliki nie są wymienne.

Zasięgi, czyli performance

W czasie prób obserwowaliśmy zasięgi do około 40km dla samolotu lecącego na wysokości 2000ft AGL. Urządzenie odbierało informacje o ruchu z innych statków powietrznych z około 5 do 10km. Temat zasięgów jest bardzo obszernym zagadnieniem i poświęcimy mu oddzielny artykuł.

O projekcie

Projekt jest całkowicie otwarty i znajduje się w repozytorium github.com:
Kod żródłowy: https://github.com/pjalocha/nrf52-ogn-tracker 
Pliki firmware: https://github.com/pjalocha/nrf52-ogn-tracker/releases/latest

Oprogramowanie jest nieustannie rozwijane i nie jest wolne od błędów. Im więcej osób będzie z niego korzystało i przesyłało swoje uwagi, tym szybciej osiągnie doskonałość. Aktualna wersja obsługuje menu konfiguracyjne dostępne z poziomu wyświetlacza oraz przycisków Wio Tracker, w którym można ustawić między innymi typ statku powietrznego, adres, moc nadajnika, parametry ostrzegania czy też eksperymentalny tryb „ghost”.

Urządzenie zapisuje także loty w wewnętrznej pamięci flash, choć ich wydobycie jest w tej chwili zarezerwowane dla osób bardziej zaawansowanych technicznie.

Interfejs BLE (Bluetooth Low Energy) czyli pozycja i ruch również w XCSoar lub SkyDemon

Wio Tracker może przekazywać dane NMEA przez Bluetooth do współpracującej aplikacji. Oznacza to możliwość połączenia urządzenia między innymi z XCSoar, czy SkyDemon.

W takim zastosowaniu Wio Tracker staje się elementem pokładowego systemu Electronic Conspicuity, odbierając informacje o innym ruchu i przekazując je do aplikacji używanej przez pilota.

Najważniejsza rzecz: umieszczenie urządzenia na statku powietrznym

Skuteczność każdego urządzenia radiowego, zależy od poprawnej instalacji . Antena nadawczo-odbiorcza nie powinna być przysłonięta, szczególnie elementami ograniczającymi propagację fal radiowych (metal, włókno węglowe). Z uwagi na pionową polaryzację, powinna być umieszczona pionowo. Innymi słowy, powinna "widzieć" horyzont. Należy pamiętać również, że urządzenie posiada antenę GNSS, która powinna mieć dostęp do "otwartego nieba". 

Podsumowując, pamiętajmy, że każde urządzenie radiowe działa tylko tak dobrze, jak dobrze działają jego anteny oraz, że Wio Tracker posiada dwie anteny radiowe, bo z pozoru może się wydawać, że ma tylko jedną.

Urządzenie nadaje (krótkie) pakiety radiowe w paśmie 868 MHz: sygnały te, wysyłane zgodnie z protokołem OGN i ADS-L mogą być również odbierane przez naziemne stacje sieci OGN. Odebrane informacje są następnie przekazywane do serwerów OGN APRS, skąd mogą dane mogą czerpać internetowe wizualizacje ruchu i aplikacje takie jak SafeSky, OpenGlider Network, FR24 i wiele innych.

I to właśnie infrastruktura naziemna OGN APRS jest jednym z najważniejszych elementów całego pomysłu.

Open Glider Network jest globalną, w znacznej mierze społecznościową siecią odbiorników i serwerów, która przez lata rozrosła się do globalnego systemu, odbierającego wiele rodzajów transmisji używanych obecnie w lotnictwie lekkim i w dronach.

Według Pawła Jałochy informacje pochodzące z tej infrastruktury są odbierane również przez FlightRadar24. FR24 stosuje jednak własne filtrowanie danych i bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące identyfikacji urządzeń oraz rejestracji statków powietrznych. Sam fakt odebrania sygnału nie oznacza więc automatycznie, że każdy tracker pojawi się na publicznej mapie FR24. Aby Wasz Wio Traker pojawił się w serwisie FlightRadar24, musicie zarejestrować jego kod HEXa, w serwisie https://ddb.glidernet.org/.

Najnowsza wersja oprogramowania Wio Trackera umożliwia również komunikację poprzez otwartą sieć The Things Network (TTN), będącą jednym z największych społecznościowych ekosystemów Internetu Rzeczy (IoT) wykorzystujących technologię LoRaWAN. 

W praktyce oznacza to, że Wio Tracker nie musi być ograniczony wyłącznie do zasięgu stacji OGN. Jeżeli w danym rejonie działa bramka The Things Network, informacje przesyłane przez urządzenie mogą zostać odebrane przez tę infrastrukturę i dalej przekazane przez Internet. Jest to szczególnie interesujące na obszarach, gdzie sieć OGN jest jeszcze słabo rozwinięta, natomiast istnieje już infrastruktura LoRaWAN wykorzystywana przez lokalne społeczności, firmy czy projekty IoT.

Aby uruchomić tę funkcję, w menu urządzenia należy wybrać opcję „Register TTN”. Wio Tracker wyświetli wówczas kod QR zawierający informacje potrzebne do rejestracji urządzenia w sieci. Obecnie najprostszą metodą aktywacji jest wykonanie zdjęcia wyświetlonego kodu QR (zdjęcie musie być wyraźne i wykonane pod kątem prostym do wyświetlacza) i przesłanie go do Pawła Jałochy, np. za pośrednictwem komunikatora Facebook Messenger.

Dzięki obsłudze TTN Wio Tracker zyskuje więc dodatkową, niezależną drogę przekazywania informacji o swojej pozycji. Nie zastępuje ona sieci OGN, ale może ją uzupełniać, zwiększając prawdopodobieństwo odbioru sygnału w rejonach, w których infrastruktura jednej z tych sieci jest ograniczona.

Testy pokazały, że samolot "niskolecący" (do 1000ft AGL) w okolicach Modlina jest odbierany przez sieć TTN podczas gdy w tych miejscach sieć OGN nie ma pokrycia na niskiej wysokości. Innymi słowy sieć TTN staje się dopełnieniem sieci Electronic Conspicuity.

Uwaga! Tani tracker nie zastępuje transpondera

Wio Tracker z oprogramowaniem OGN Tracker nie jest certyfikowanym transponderem i nie zastępuje wyposażenia wymaganego przepisami w przestrzeni, w której transponder jest obowiązkowy. Nie należy go również traktować jako jedynego źródła informacji antykolizyjnej ani zamiennika obserwacji przestrzeni przez pilota. Z uwagi na zastosowany niedrogi moduł radiowy, urządzenie nie będzie pokazywało ruchu z ADS-B ani z transponderów Mode S. Trzeba o tym pamiętać.

Bardzo prosimy pamiętać, że ponad wszystko w lotach VFR obowiązuje zasada "widzę i jestem widziany". Dlatego żadne, urządzenie elektroniczne nie zwalnia pilota  / pilotki z obowiązku obserwacji tego co dzieje się wokół niego/jej.

Kto może cię elektronicznie zobaczyć, jeśli weźmiesz takie urządzenie na pokład?

1. Urządzenia klasy Stratux (opiszemy je w kolejnym artykule)
2. Urządzenie klasy OGN Tracker, w tym także urządzenia produkowane przez Avionix Engineering w Krakowie
3. Urządzenia typu Pilot-Aware
4. Urządzenia typu FANET, czyli SkyTraxx, XC Tracer oraz inne odbierające FANET
5. SafeSky poprzez sieć odbiorników naziemnych (czyli tylko wtedy, gdy będziesz w zasięgu takiego odbiornika)
6. Wszelkie systemy korzystające z danych sieci OGN, ale znów, pod warunkiem, że będziesz latał w zasięgu odbiorników tej sieci.

Czyli tak konkretnie, podając przykład: jeśli latasz na paralotni pod Kasprowym, to będzie Cię widział TOPR  w czasie akcji ratowniczych i masz wtedy sporą szansę na uniknięcie bliskiego spotkania z ich śmigłowcem czy dronem ratunkowym. Swoją drogą, jeśli będziesz miał np XCsoar to i Ty zobaczysz elektronicznie tego drona.

I podobnie GOPR, który aktywnie poszerza zasięg sieci instalując nowe odbiorniki w południowo-wschodniej Polsce.

Podsumowując, jeżeli za kilkadziesiąt euro można sprawić, że szybowiec, samolot ultralekki, paralotnia czy niewielki samolot GA stanie się elektronicznie widoczny dla większej liczby uczestników ruchu, a jednocześnie sam zacznie otrzymywać więcej informacji o otoczeniu, bariera wejścia do świata EC staje się naprawdę niewielka.

Zasoby Pawła Jałochy: https://github.com/pjalocha/nrf52-ogn-tracker

Wio Traker można zakupić w sklepie dlapilota.pl w cenie 299zł brutto, lub nieco taniej w internecie. Przy zakupie w naszym sklepie, otrzymujecie wsparcie telefoniczne w przypadku pytań. Z uwagi na wymagania licencyjne FLARM, nie możemy sprzedawać urządzeń już zaprogramowanych. 

Instrukcja obsługi Wio-Tracker (w opracowaniu)

Artykuł z pomocą Pawła Jałochy. Jeśli masz pytania do projektu lub artykułu, skontaktuj się z nami pod adresem: lotniska@dlapilota.pl.

Czytaj również: Stratux, czyli prawie kompletne rozwiązanie Electronic Conspicuity