ou, Guia para transformar um SDR em radar virtual

O que é um SDR?

SDR é a sigla para Software-Defined Radio.
Sem entrar em demasiados detalhes que não interessam para este artigo, um SDR é um receptor de rádio de depende de um computador para implementar (por software) uma série de componentes que normalmente existem (em hardware) nos receptores de rádio convencionais (filtros, misturadores, amplificadores, detectores, demoduladores, etc).

O conceito não é recente, mas o progresso da electrónica no que toca à escala de integração de sistemas, permite actualmente a fácil implementação de receptores de rádio em aparelhos tão pequenos quanto telemóveis, por exemplo.

Com o aparecimento da Televisão Digital Terrestre (TDT), começaram a aparecer no mercado do consumo electrónico, pequenos receptores de TDT para ligar a um vulgar computador e transformar este num televisor. Estes receptores são conhecidos por “dongles TDT” e assemelham-se a uma pen-drive USB da década passada. Um exemplar destes dispositivos é o dongle da fotografia abaixo, que foi usado nos testes de apoio a este artigo (entre outros).

Estes dongles encontram-se à venda, “por todo o lado”, na Internet a preços que começam nos 5€ (sem portes nem taxas). O exemplar da fotografia acima, custou pouco menos de 20€ (preço final). Trata-se de um dongle baseado no tuner Rafael Micro R820T e controlador Realtek RTL-2832U.
NOTA: Não publicito aqui o local onde comprei o meu exemplar. Mas a pedido, por e-mail, informo.

Como é que um receptor de TDT me permite ver os aviões?

Um SDR é basicamente composto por um Tuner (sintonizador), um conversor Analógico-Digital e um interface de comunicação, neste caso USB (para comunicar com qualquer PC).

Apesar de os canais da Televisão Digital Terrestre operarem nos 750-758 MHz (em Portugal continental, nesta data), os sintonizadores usados nos dongles têm capacidade para operar numa enorme gama de frequências. No caso do dongle apresentado aqui, o seu tuner (R820T) permite sintonizar frequências entre os 24 MHz e os 1700 MHz!!! Ou seja e por exemplo, com um software apropriado, podemos escutar uma vulgar estação de rádio FM (entre os 88 e os 108 MHz), ou a nossa querida Banda Aérea (dos 118 aos 136 MHz – se não contarmos com as rádio-ajudas) ou ainda, o objectivo deste artigo, “escutar” os 1090 MHz!

Instalação dos drivers para o Dongle

Os drivers estão disponíveis no site sdrsharp.com, na página Downloads.
Estes drivers são fornecidos com o software SDR# que é abordado mais abaixo, nesta página.
Descarregue o ficheiro sdr-install.zip cujo link aparece abaixo de Important note for RTL-SDR users.
Depois de descarregado o ficheiro, descomprima este para um local à sua escolha e dentro da pasta sdr-install recém-criada, faça duplo clique sobre o ficheiro install.bat. Este script executa alguns passos numa janela do DOS e termina sozinho.

Chegou o momento de inserir o seu dongle num porto USB do seu computador e deixar o Windows tentar instalar os drivers.

Aceda agora à recém-criada pasta sdrsharp, criada anteriormente pelo script, dentro da pasta sdr-install.
Se estiver a usar a Windows 7 ou Vista, execute o ficheiro zadig.exe.
Se estiver a usar o WindowsXP, os drivers estão disponíveis no site zadig.akeo.ie. Descarregue a última versão do Zadig para WindowsXP e execute o ficheiro descarregado.
Com qualquer uma das versões do Zadig, deverá obter uma janela semelhante à seguinte:

Abra o menu Options e clique em List All Devices. Alguns campos da janela serão alterado. Conforme a imagem abaixo, seleccione a opção Bulk-In, Interface (Interface 0).

Assegure-se que no campo à direita da seta verde, aparece “WinUSB” (e não libusb ou liusk). O botão por baixo deste campo deverá exibir o texto “Replace Driver” ou “Reinstall Driver”. Assegure-se também de que o campo “USB ID” exibe os valores correspondentes aos VID e PID do seu dongle. Clque no botão “Replace Driver” (ou “Reinstall Driver”).

Os novos drivers do seu dongle estão instalados!

Testando o Dongle com o SDR#

Para verificar que o dongle está a funcionar correctamente com os recém-instalados drivers, recorre-se à aplicação SDR# ou “SDR-SHARP”. Esta aplicação. em conjunto com o dongle, forma um Software-Defined Radio. Por outras palavras, com este programa poderá sintonizar de forma contínua toda a banda passante do tuner do seu dongle; no caso do R820T, desde os 24 MHz aos 1700 MHz. Esta aplicação oferece diversas ferramentas de processamento de sinal que a tornam muito apetecível até aos radioamadores, para “sondar” o espectro rádio…

O SDR# está disponível na pasta sdrsharp criada pelo script install executado anteriorente. Aceda a esta pasta e execute o ficheiro SDRSharp.exe. Se quiser usar frequentemente este programa, mova a respectiva pasta para o directório “Programas” do seu Windows e crie um atalho para o mesmo, no seu ambiente de trabalho.

Uma vez lançado o SDR#, deverá observar uma janela semelhante à ilustrada a seguir:

Para começar a usar o programa, na dropbox ao lado do botão “Play”, selecione a opção RTL-SDR/USB e em seguida clique no botão Play. A partir daqui, verá o espectro rádio na vizinhança fa frequência sintonizada e o waterfall também ficará animado.

Na secção Radio, do lado esquerdo, seleccione a opção WFM e, com o rato sobre os dígitos, sintonize a sua estação de rádio favorita (não se esqueça de ligar as colunas de som do seu computador, nem de ligar a antena ao dongle – para efeitos de ensaio, um simples fio de cobre com cerca de 1 metro de comprimento serve perfeitamente).

Para escutar a Banda Aérea, seleccione o modo AM (na secção Rádio) e sintonize a frequência da Torre, do APP ou de outro serviço rádio aeronáutico que lhe fique mais próximo.

E para ver os aviões???

Se conseguiu escutar alguma estação de rádio, usando o SDR#, já sabe que o seu dongle funciona. Para ver os aviões (apenas os que emitem informação ADS-B são visíveis no mapa), são precisos dois outros programas além do driver que foi instalado:

• RTL1090 – para sintonizar o dongle nos 1090 MHz e descodificar as mensagens Mode-S;
• Globe-S for RTL1090 – para ver as aeronaves no mapa.

O RTL1090 está disponível gratuitamente em http://rtl1090.web99.de/. Este programa controla o dongle, descodifica as mensagens dos transponders das aeronaves e envia estas para o Globe-S. Este programa é também compatível com outras aplicações de radar virtual; e.g., Planeplotter, flightradar24, Virtual Server, ADS-Scope, entre outros.

Uma vez descarregado o ficheiro ZIP com o programa e este esteja instalado de acordo com as instruções do ficheiro DO-READ-THIS_FIRST.txt contido no mesmo zip, lança-se o executável rtl1090.exe e obtém-se uma janela como a seguinte:

Clicando no botão CONFIG, aparece uma janela como a da figura abaixo na qual deverá seleccionar a opção (tick box) Use Home Location e nos campos por baixo desta opção deverá introduzir as coordenadas aproximadas do local onde a antena está instalada.

Mais abaixo, no campo Table 2, deverá introduzir um nome à sua escolha, por exemplo o código ICAO do aeroporto mais próximo da sua localização. Este nome será novamente introduzido na configuração do Globe-S for RTL1090. No final desta configuração, carregue no botão Save + close.

Carregue agora no botão START, logo começam a aparecer na lsita deste programa, as aeronaves que se encontram na vizinhança da antena ligada ao dongle. Novamente, para efeitos de ensaio, um simples fio de cobre serve como antena para captar os sinais da aeroanves. Para uma antena mais sofisticada (e de fabrico caseiro), visite a página Antena Omnidireccional para 1090 MHz.

Com o RTL1090 a funcionar correctamente, chega o momento de descarregar e instalar o Globe-S!

O Globe-S está disponível em rtl1090.web99.de. Uma vez descarregado o ficheiro globesrtl1090.zip, este deverá ser descomprimido para um directório “qualquer”, e devem ser seguidas as instruções constantes no ficheiro readme.txt. Desde a pasta runtime, existente dentro do pacote descomprimido, lançar o executável globesrtl.exe!

Este programa que permite a visualização no mapa das aeronaves com ADS-B, é personalizável, desde a configuração da estação METAR mais prózima para a colecta de informação do QNH (entre outras) até ao registo em base de dados dos movimentos detectados, passando pelos mapas com apresentação das rotas, radio-ajudas, fixos e outros detalhes de interesse.

Lançado o Globe-S, deverá clicar sobre um botão que apresenta duas engrenagens (na barra de ferramentas que aparece em baixo da tela).

Este botão abre a janela Configuration, semelhante à da figura abaixo. Nesta janela, poderá configurar até 3 dongles aos quais poderá aceder, seja localmente (i.e., no mesmo PC através do IP 127.0.0.1), seja remotamente, introduzindo o IP do PC ao qual está ligado o dongle remoto.

A janela ilustrada abaixo, exemplifica a situação do Globe-S ligar apenas a um dongle, ligado ao computador onde está a correr a aplicação RTL0190 e, obviamente, o Globe-S.

No final desta configuração, carregue no botão Save + close.

A partir daqui, se não houver engano na atribuição de IP(s), nome(s) da Table 2 e no número do(s) Port(s), deverá ver, na barra de ferramentas, uma barrinha vertical de cor verde a piscar, junto do botão com as engrenagens. E para confirmar que o Globe-S está, de facto, ligado ao RTL1090, deverá ver no canto superior-direito da tela a mensagem Connected to RTL1090 (1). O número 1 que aparece entre parêntesis corresponde ao número do dongle utilizado.

A imagem abaixo ilustra o Globe-S em funcionamento. A antena usada no momento era uma vulgar ponta de fio de cobre, na extremidade de um cabo coaxial com 10 metros! A partir daqui, qualquer alteração será certamente uma melhoria ao sistema (por exemplo, cabo com menores perdas e tão curto quanto possível, preamplificador de antena, antena com maior ganho, etc).

Qualquer questão acerca deste assunto pode ser endereçada através da página de Contactos do AIRLOMBA.NET.