Flugzeuge tracken leicht gemacht: Mein Abenteuer mit ADS-B

Schon seit meiner Kindheit üben Flugzeuge eine unglaubliche Faszination auf mich aus. Die eleganten Maschinen, die hoch oben am Himmel ihre Bahnen ziehen, und die komplexen Systeme, die sie in der Luft halten, haben mich stets beeindruckt. Als ich schließlich auf Plattformen wie Flightradar24, FlightAware und ADS-B Exchange stieß, war meine Neugier geweckt: Wie funktioniert diese Technik? Und könnte ich selbst Teil dieses faszinierenden Netzwerks werden?

Hier begann mein Abenteuer mit ADS-B-Antennen – eine Reise, die von einfachen ersten Versuchen über spannende Herausforderungen bis hin zur Konstruktion einer leistungsstarken Groundplane-Antenne führte. In diesem Blogpost möchte ich dich auf diese Reise mitnehmen, meine Erfahrungen teilen und dir zeigen, wie du selbst in die Welt der Flugverfolgung eintauchen kannst.

Was mich besonders reizte, war das Angebot der Plattformen, kostenlose Mitgliedschaften oder andere Vorteile zu erhalten, wenn man Daten an sie weiterleitet. Dies ermöglichte es mir nicht nur, z.B. umfangreiche Daten, Auswertungen und Übersichten in der Flightradar24-App zu haben, sondern auch der Community zu helfen.

Was ist ADS-B und warum ist es so faszinierend?

ADS-B, kurz für Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, ist ein entscheidender Bestandteil der modernen Luftverkehrsüberwachung. Flugzeuge, die mit einem ADS-B-Transponder ausgestattet sind, senden kontinuierlich ihre Position, Höhe, Geschwindigkeit und weitere wichtige Daten an Bodenstationen und andere Flugzeuge. Diese Signale werden in regelmäßigen Abständen ausgesendet und können von jedem empfangen werden, der über die entsprechende Ausrüstung verfügt. Genau hier setzt die Faszination für Technik-Enthusiasten wie mich ein: Mit einem einfachen DVB-T-Stick und einem kleinen Computer wie dem Raspberry Pi kann man diese ADS-B-Signale empfangen und selbst ein Teil des weltweiten Überwachungsnetzwerks werden.

Da ADS-B-Signale unverschlüsselt und für jedermann zugänglich sind, ist es möglich, sie ohne großen technischen Aufwand zu empfangen. Dies ermöglicht es Privatpersonen, die gesendeten Daten der Flugzeuge zu nutzen und an Plattformen wie Flightradar24 weiterzuleiten. Diese Plattformen wiederum verwenden die Daten, um präzise und aktuelle Informationen über den Flugverkehr bereitzustellen. Für mich war das eine spannende Gelegenheit, meine technische Neugier zu stillen und gleichzeitig die Community zu unterstützen.

Erste Schritte: Die einfache DVB-T-Antenne

Mein erstes Experiment in der Welt der ADS-B-Antennen begann im Winter 2017 mit dem, was ich zur Hand hatte: einem kleinen DVB-T-Stick, den ich für etwa 40 Euro erstanden hatte, und der darin enthaltenen winzigen Antenne. Diese Antenne ist zwar nicht speziell für ADS-B optimiert, aber für den Anfang reicht sie aus, um erste Signale zu empfangen. ADS-B Signale sind auf 1090 MHz zu finden, etwas über den DVB-T-Frequenzen.

Prinzipiell sollte jeder DVB-T Stick mit RTL2832U Chipsatz funktionieren. Ich nutze hierfür den Nooelec RTL-SDR (Amazon Affiliate-Link) mit RTL2832U & R820T2, welcher von 100 kHz bis 1,75 GHz empfangen kann.

Ich befestigte die kleine magnetische Antenne am Rand eines Dachfensters und war überrascht, wie schnell ich erste Erfolge erzielen konnte. Bereits nach kurzer Zeit zeigte mein Setup rund 20 Flugzeuge an, die sich in meiner Nähe befanden. Das war zwar ein guter Start, aber ich wollte mehr: eine größere Reichweite, eine höhere Anzahl an empfangenen Flugzeugen und insgesamt bessere Empfangsqualität.

Der nächste Schritt: Die G7RGQ Rundstrahler-Antenne

Auf der Suche nach einer Möglichkeit, meinen Empfang zu verbessern, stieß ich auf das Jetvision Wiki, wo ich die Bauanleitung für eine sogenannte G7RGQ Omni-Direktional-Antenne fand. Diese Antenne ist speziell für den Empfang von ADS-B-Signalen ausgelegt und verspricht eine deutliche Steigerung der Empfangsqualität.

Die Bauanleitung war gut verständlich, und so machte ich mich im Herbst 2023 daran, meine eigene Antenne zu bauen. Aus massivem Kupferdraht formte ich die Elemente der Antenne und lötete diese auf einen kleinen SMA-Stecker. Anschließend montierte ich die fertige Antenne in einem Kunststoffrohr und befestigte sie auf meinem Dach. Der Aufwand lohnte sich: Der Empfang verbesserte sich erheblich, und an einem durchschnittlichen Nachmittag konnte ich nun rund 120 bis 130 Flugzeuge gleichzeitig empfangen.

Besonders in Richtung Osten und Süden war die Reichweite beeindruckend. Flugzeuge in einer Entfernung von bis zu 150 nautischen Meilen konnten erfasst werden. Allerdings brachte der Sommer einige Herausforderungen mit sich: Besonders heftige Gewitter und Stürme, die durch den Klimawandel immer intensiver zu werden scheinen, setzten meiner Antenne im Sommer 2024 zu. Nach einem Sturm war die Antenne leicht verbogen, was die Empfangsqualität merklich beeinträchtigte (im unten stehenden Diagramm gut zu erkennen, wie der Empfang ab Kalenderwoche 26 schwächelt). Dennoch war ich zunächst zufrieden, bis ein weiterer Sturm mit über 40 Litern Regen pro Quadratmeter und Hagel die Antenne fast vollständig zerstörte. Als ich das Dach einige Wochen danach zur Inspektion betrat, fand ich nur noch die Radials und den Stecker – die Hauptantenne war schlichtweg verschwunden und weggeflogen.

Trotz dieses Rückschlags zeigte sich, dass selbst mit den Überresten der Antenne noch einige Flugzeuge empfangen werden konnten, was mich sehr überraschte (sehr gut in den Kalenderwochen 28 bis 33 zu sehen). Doch es war klar, dass eine neue Lösung her musste, deren Erfolg am Ende des Diagramms schon zu erahnen ist.

Ein überraschender Erfolg: Die Groundplane-Antenne

Nachdem meine selbstgebaute Rundstrahler-Antenne durch den Sturm zerstört wurde, suchte ich nach einer schnellen und kostengünstigen Ersatzlösung. Da ich inzwischen einiges an Erfahrung gesammelt hatte, entschied ich mich, eine einfache Groundplane-Antenne zu bauen. Diese Antenne besteht aus einem zentralen Strahler und vier Radials, die alle jeweils etwa 6,8 cm lang sind und ebenfalls aus massivem Kupferdraht gefertigt wurden. Die Elemente fixierte ich mit Heißkleber, Hülsen und einer Crimpzange, eine einfache, aber effektive Lösung. Eine gute Anleitung ist im Amateur Radio Blog zu finden: Groundplane Antenna DIY.

Diese Antenne montierte ich provisorisch mit Panzertape auf meinem Dach und verband sie mit meinem RTL-SDR-Stick. Das Ergebnis war verblüffend: Die Empfangsqualität war sogar besser als bei der wesentlich aufwendigeren G7RGQ-Antenne. Die Zahlen sprachen für sich: In meinem Setup konnte ich nun eine höhere ADS-B-Nachrichtenrate und eine größere Anzahl an verfolgten Flugzeugen erzielen. In Tar1090, meiner lokalen Radarlösung, konnte ich auf der Karte sehen, dass ich nun Flugzeuge bis zur süddeutschen Grenze, in die Schweiz und nahe Luxemburg empfangen konnte, wie im Screenshot sehr gut zu erkennen ist. Zwar blockiert mein Dach immer noch den Empfang nach Norden und Westen, doch die Ergebnisse waren so beeindruckend, dass ich beschloss, eine weitere, präzisere Version dieser Groundplane-Antenne zu bauen. Diese Version wird dann am Schornstein fixiert und hat somit eine Rundumsicht für besten Empfang. Aber das ist ein Projekt für nächstes Jahr.

Im Graphs1090 Diagramm am Ende des vorherigen Abschnitts ist sehr gut zu erkennen, dass diese Antenne für eine weitere Empfangsverbesserung sorgt (ab Kalenderwoche 33).

An einem normalen Wochentag sieht mein Radar jetzt so aus:

Und mit eingezeichneten Tracks der getrackten Flugzeuge sieht man das Empfangsgebiet sehr gut:

Und auch die Statistik von Flightradar24 überzeugt:

Die Software: Das Herzstück meines ADS-B-Setups

Natürlich ist die Hardware nur die halbe Miete. Um die empfangenen Signale effizient zu nutzen und auszuwerten, ist die richtige Software entscheidend. Für mein ADS-B-Setup verwende ich einen Raspberry Pi 3B+ (auch wenn der Raspberry Pi Zero funktioniert, ist die Hardware doch sehr limitiert. Auf meinem Zero WH lief die Auswertung halbwegs bei nahezu 100% Auslastung, der 3B+ ist da deutlich besser geeignet. Ich habe aber keine Vergleichswerte zum neuen Zero 2). Auf dem Raspberry Pi läuft Raspberry Pi OS, ein Betriebssystem auf Debian-Basis. Der DVB-T-Stick ist Plug-and-Play; nach der Installation der Feeder-Software kann ich die empfangenen ADS-B-Signale sofort nutzen.

Meinen Software-Stack habe ich über die Jahre verfeinert. Derzeit umfasst er folgende Komponenten:

• readsb: Diese Software liest die ADS-B-Daten aus und stellt sie dem System zur Verfügung. Eine Weiterentwicklung von dump1090 und deutlich besser und moderner.
• tar1090: Ein lokales Radar, das über einen Webbrowser zugänglich ist und eine ähnliche Benutzeroberfläche wie ADS-B Exchange bietet. So kann ich meinen Flugverkehr live und offline beobachten.
• graphs1090: Diese Software generiert Diagramme, die die Empfangsqualität meiner Antenne visualisieren.
• fr24feed: Ein Feed-Client, der die empfangenen ADS-B-Daten an Flightradar24 weiterleitet.
• axfeed: Ein Feed-Client, der die empfangenen ADS-B-Daten an ADS-B Exchange weiterleitet.
• ntp: Ein Zeitdienst, der die Systemzeit mit Zeitservern synchronisiert – besonders wichtig, wenn man MLAT (Multilateration) nutzt, da hier eine sehr genaue Zeitangabe erforderlich ist. Für höchste Präzision kann man auch einen GPS-Empfänger anschließen und so die Zeit auf Mikrosekunden genau bekommen. Siehe hierzu auch meine Anleitung: Hochpräzise Zeit mit GPS auf einem Raspberry Pi.
• nginx: Ein Webserver, der die Inhalte von tar1090 und graphs1090 bereitstellt. Am einfachsten das vollständige Paket via sudo apt install nginx-full installieren.

Installation und Konfiguration

Flightradar24 Feeder

Wenn du deine Daten an Flightradar24 weiterleiten möchtest, ist die Installation des fr24feed-Clients der erste Schritt. Hier ist mein Weg, angelehnt an die Anleitung von Wiedehopf:

sudo adduser --system --no-create-home fr24
sudo rm /tmp/fr24 -rf
mkdir -p /tmp/fr24
cd /tmp
sudo wget -O fr24.deb https://repo-feed.flightradar24.com/rpi_binaries/fr24feed_1.0.37-0_armhf.deb
sudo dpkg -x fr24.deb fr24
sudo cp -f fr24/usr/bin/fr24feed* /usr/bin
sudo wget -O /etc/systemd/system/fr24feed.service https://raw.githubusercontent.com/wiedehopf/adsb-scripts/master/fr24feed.service
sudo systemctl enable fr24feed
sudo systemctl stop fr24feed

sudo touch /etc/fr24feed.ini
sudo chmod a+rw /etc/fr24feed.ini

Meine Konfigurationsdatei /etc/fr24feed.ini sieht folgendermaßen aus:

receiver="beast-tcp"
host="127.0.0.1:30005"
fr24key="YourFr24SharingKey"
bs="no"
raw="no"
logmode="0"
windowmode="0"
logpath="/var/log/fr24feed"
mpx="no"
mlat="no"
mlat-without-gps="no"

Der Status des FR24 Feeders kann im Browser jederzeit unter http://ip-deines-pi:8754 angezeigt werden. Nach der Installation aller Pakete und richtiger Konfiguration sollte der Feeder als Receiver beast-tcp, Connected anzeigen.

Wiedehopf Pakete

Um die weiteren Komponenten von Wiedehopf zu installieren (readsb, tar1090, graphs1090 sowie den ADS-B Exchange Feeder), benutze ich die folgenden Befehle:

# Install readsb (reconfigures fr24feed automatically)
sudo bash -c "$(wget -O - https://github.com/wiedehopf/adsb-scripts/raw/master/readsb-install.sh)"

# Set your location
sudo readsb-set-location 50.1106 8.6822

# Install tar1090
sudo bash -c "$(wget -nv -O - https://github.com/wiedehopf/tar1090/raw/master/install.sh)"

# Install graphs1090
sudo bash -c "$(curl -L -o - https://github.com/wiedehopf/graphs1090/raw/master/install.sh)"

# If you want to feed to ads-b exchange, install their feeder
curl -L -o /tmp/axfeed.sh https://www.adsbexchange.com/feed.sh
sudo bash /tmp/axfeed.sh

# Finally reboot your system
sudo reboot

Wenn der ADS-B Exchange Feeder installiert und eingerichtet wurde, kann über https://adsbexchange.com/myip geschaut werden, ob die Daten korrekt übermittelt werden. Dazu muss die Seite vom gleichen Internetanschluss aufgerufen werden, über den der Raspberry Pi die Daten übermittelt. Dort lassen sich auch weitere Statistiken anzeigen, wenn das axstats Paket installiert wurde. Da es mir primär um eine lokale Lösung geht und ich mit tar1090 und graphs1090 umfangreiche Auswertungen habe, nutze ich dieses Paket derzeit nicht.

Automatische Anpassung der Verstärkung

Um die Empfangsqualität weiter zu optimieren, nutze ich das Autogain-Skript, das die Verstärkung meines RTL-SDR-Sticks automatisch anpasst. Weitere Informationen findest du in der Dokumentation von Wiedehopf: Automatic gain optimization for readsb and dump1090 fa.

Ich lasse das Skript täglich um 3:30 Uhr laufen und bin mit dem Empfang stets zufrieden.

Nginx-Konfiguration

Damit tar1090 und graphs1090 über das Netzwerk zugänglich sind, füge ich zwei Zeilen in die Standard nginx-Konfiguration /etc/nginx/sites-enabled/default ein:

server {
    # My existing config...
    listen 80;
    # ...

    # Append this
    # Include tar1090 + graphs1090
    include /usr/local/share/tar1090/nginx-tar1090.conf;
    include /usr/share/graphs1090/nginx-graphs1090.conf;
}

Nun kannst du nginx neu starten via sudo systemctl restart nginx und dein Radar unter http://ip-deines-pi/tar1090 und die Empfangsdiagramme unter http://ip-deines-pi/graphs1090 aufrufen. Bis die ersten Diagramme dort auftauchen, kann es jedoch ein wenig dauern.

Für weitere Details und Problemlösungen empfehle ich die umfassenden Guides und Dokumentationen der Projekte von Wiedehopf. Sie sind sehr gut strukturiert und bieten wertvolle Hilfestellungen, wie die Anleitung für ADS-B Empfang mit einem Raspberry Pi.

Fazit: Mein Weg zur perfekten ADS-B-Antenne

Mein Abenteuer mit ADS-B-Antennen hat mir nicht nur die faszinierende Welt der Flugverfolgung nähergebracht, sondern mir auch gezeigt, wie viel Spaß es machen kann, technische Herausforderungen zu meistern. Von den ersten bescheidenen Anfängen mit einer einfachen DVB-T-Antenne bis hin zur robusten Groundplane-Antenne war jeder Schritt eine neue Lernerfahrung. Besonders die Integration der Software auf dem Raspberry Pi hat es mir ermöglicht, meine Daten effizient zu verarbeiten und eine beeindruckende Empfangsreichweite zu erzielen.

Hast du ebenfalls Interesse an Flugverfolgung oder ähnliche Projekte? Ich freue mich darauf, von deinen Erfahrungen zu hören. Teile sie gerne in den Kommentaren oder verbinde dich mit mir auf meinen Social-Media-Kanälen. Wenn dir dieser Beitrag gefallen hat, teile ihn mit anderen und hilf uns, die Community zu vergrößern!