航空機の接近を自動アナウンス

  現在、ADS-B用に使用しているGP(Ground Plane)アンテナは、羽田空港の場合、海側からの着陸機は高度600ft程度まで追従して受信できることが多いです。

　以前、自作の3段リニアアンテナを使用していたときに、羽田新ルート(南風)の着陸機を受信したときは、約1000ftが限度でした。

　GPアンテナではどんな感じかと思って試してみました。

　Virtual Radarでは、機体の便名や高度情報が表示されるので、羽田空港に着陸する機体を探して追いかければ良いわけですが、画面を見続けているのは疲れるし、他の作業ができません。

　羽田空港に着陸機が接近したときに、音声でアナウンスがあれば、着陸時の画面だけ見ればよいので、受信可能な下限高度を確認する作業が簡単になりそうです。

　ということで、羽田空港に航空機が接近したときに、飛行情報が音声でアナウンスされるようにVirtual Radarを設定してみました。

　　Virtual Radar Server

      https://www.virtualradarserver.co.uk/

　設定手順は以下の通りです。（羽田空港を基準地点に設定する場合）

　無手勝流で設定したので、もっと適切な方法があるかもしれません。

(1)Menu→Option→General→Current Location→Set current location

   マーカーを羽田空港の位置にドラッグ。

(2)Menu→Option→Map→Auto-selection→Auto-select aircraft→Select:Closest to

(3)Menu→Option→General→Audio→Announce details of selected aircraft/Only announce details of auto-selected aircraft　

  基準地点と航空機との間の距離は、地面に投影された長さで判断され、高度3万フィートで羽田空港の上空を通過する航空機も接近機として判断されるので、高度フィルタで除去した方が良いかもしれません。

　また着陸機と離陸機を分離したいのですが、高度フィルタだけでは一寸難しい感じです。

【Virtual Radarで見た羽田新ルート(南風)着陸機】

　渋谷付近を高度約2500ftで通過し、約800ftまでADS-B信号が受信できていました。

　羽田新ルート(南風)の場合は、自作3段コリニアアンテナは約1000ftが限度だったので、GPンテナの方が若干改善されたのかもしれません。

　　羽田空港における滑走路運用・飛行経路の見直し（南風時）

　　https://www.mlit.go.jp/common/001302400.pdf

　他の作業をしていて、アナウンスが聞こえたら画面を見ればよいので、便利になりました。

今朝のdump1090 (grnd-109600)

　今朝、dump1090を眺めていたら、あまり見たことがない高度データが表示されていました。

  地面と十万フィート以上の高度が隣接して表示されるのは珍しいかも・・・

珍しく200km超えのADS-B信号を受信

　ADS-B受信用のアンテナとしては、自作のグランドプレーン(GP)もどきを使っています。

　受信環境

　　アンテナ：GP(2F北側ベランダのエアコン室外機の上）

    受信機：SDRPlay RSP2

    受信ソフト：1090dump, VirtualRadar

【(01)1090MHz用GPアンテナ】

　受信環境が悪いので遠くの信号はあまり受信できませせん。

　今までの経験では、殆どが100～150km程度という感じでした。

　先日、午前2時頃にADS-B信号を受信していたら、珍しく200km超えの航空機が見えていました。

  220kmあたりから受信ができているようです。

【(02)220km(ANA125)】

　この時間帯だとさすがに飛んでいる飛行機が少ないです。

　しばらくすると、dump1090にKAL012のコールサインが表示されてきましたが、座標データがないのでVirtualRadarの地図には表示されません。

【(03)KAL012(dump1090)】

  数十秒後に、地図上にKAL012が表示されるようになりました。

  ほぼ200kmの位置から受信できていたようです。

【(04)KAL012(VirtualRadar)】

　今まで、GPアンテナで200km超えの信号を受信したことがなかったので、一寸珍しいです。

  GPアンテナは、以前使っていた3段コリニアアンテナに比べて受信範囲が狭いような印象があったのですが、人の記憶はあてにならないので、過去のデータを調べてみました。

【(05)3段コリニア(2F北側ベランダ)】

  これを見ると150km以下です。

　印象よりも一寸短いです。

　なお、受信機はDVB-T(R802T)チューナ、受信ソフトはadsbSCOPEです。

　北側ベランダは目の前が隣の棟ですが、前方が開けた南側ベランダにアンテナを設置した時のデータがあったので確認してみました。

　南側ベランダは自分の部屋から離れているので、アンテナ、受信機、PCをベランダに移動させて受信しました。

【(06)3段コリニア(2F南側ベランダ)】

　これを見ると230km程度まで受信できているようです。

　この南側ベランダでの受信距離が頭に残っていたのかもしれません。

　結局、北側ベランダでの受信で考えると、ネット上の寸法を参考にして適当に作った特性不明の3段コリニアよりも、アナライザで共振周波数を略1090MHzに合わせて作ったGPの方が良いように見えますが、アンテナの特性は多数のパラメータの影響を受けるので、そう単純には言えないです。

　今回たまたま200km超えのADS-B信号がGPで受信できたのは、深夜なのでノイズが少なかったからなのかもしれません。

　現状で受信状態はそれほど悪くないようなので、しばらくはこのまま使ってみたいと思います。

　他の方の情報を見ると、アンテナの型式はあまり関係なく、高さがすべてというお話もあったので、そのうちビルの屋上か見晴らしの良い山で試してみるかもしれません。

成田空港離陸機の上昇旋回中のADS-B信号を受信

　最近自作したADS-B用GPアンテナを使用すると、羽田空港への着陸機を600～800ftまで追従して表示することができるようになりました。

　もしかしたら、成田空港への着陸機も表示できるのではないかと、甘い期待をして試してみました。

　結果は、残念ながら、成田空港の周辺では着陸機の信号は受信できませんでしたが、今まで使用していた3段コリアアンテナでは表示されることがなかった、成田空港を離陸した機体が上昇しながら旋回する様子が表示できるようになりました。

【(01)成田空港離着陸機の航跡】
 

　成田空港の場合は、離陸機は約4000ft以上で表示されるようになり、着陸機は約4000ft以下で表示されなくなるようです。

【(02)成田・羽田空港離着陸機の航跡】
 

　羽田空港の場合は、離陸機は3000～4000ft以上で表示されるようになり、着陸機は約600～800ft以下で表示されなくなります。

　成田は羽田の3倍程度の距離があり、また、見通しラインが都内の高層ビル街を通過しているので、電波伝搬的にはかなり厳しいような感じです。

　GIFアニメにしてみました。

【(03)成田・羽田空港離着陸機の航跡(GIFアニメ)】

（画像左クリックでアニメーション開始。ｘで戻る。

　GPアンテナは打ち上げ角が低いので低高度に有利なのか、別の理由なのかはよく判りませんが、とりあえず、今までよりは低高度の機体を拾っているようです。

　ただし、受信距離が一寸短くなったような気がします。

　ヘンテナも中々良いという話を聞いているので、そのうち試してみたいと思います。

【参考外部リンク】

FlightAware(成田空港)

https://ja.flightaware.com/live/airport/RJAA

Virtual Radarによる羽田離発着機の自動音声アナウンス

  先日作ったADS-B用のGPアンテナは、意外に低高度の機体を拾ってくれるようです。

　Virtual Radarの画面を短時間眺めていた範囲では、600～800ftまで表示されるようですが、全体的に検出高度が下がっているかどうか判りません。

　画面をある程度長く眺めていれば、全体的な様子が判るような気がしますが、手間がかかりそうです。

　羽田空港に着陸機が近づいてきたときに、アラーム音が出るような仕掛けがあれば、他の仕事をしながら、アラーム音が聞こえたときだけVirtual Radarの画面を見ればいので、手抜きができそうです。

　Virtual Radarのメニューを見てみると、希望を満たすような項目があったので、試してみました。

    Virtual Radar Server

    https://www.virtualradarserver.co.uk/

【(01)Menu→Option→General→Audio】

【(02)Menu→Option→Map→Auto-selection】

【(03)Menu→Option→Filters】

  上記設定で実際に受信してみました。

  受信環境は以下の通り。

　　　アンテナ：自作GP 2Fベランダのエアコン室外機の上（天空率20％？）

      受信機：SDRPlay RSP2

      PC：ThinkPad X250 (Windows 10)

      受信ソフト：dump 1090, Virtual Radar Server

【Virtual Radarの表示画面とアナウンス】

　ほぼ目的を達しましたが、離陸機が一寸邪魔です。

　高度設定を0～4000ftから0～3000ftに変更すれば離陸機は減りそうですが、着陸機の表示が遅くなるので、痛し痒しです。

　上昇、下降の選択ができれば話は簡単ですが、項目には見当たらないようです。

　なお、デフォルトの音声は好みではなかったので、WindowsのDavidに変更しました。声の雰囲気がCTUのJack Bauerに一寸似ているかも・・・

ADS-B用GPアンテナで高度224ftの信号を受信

　最近自作したADS-B(1090MHz)用GPアンテナのテスト中です。

　nanoVNA-H4でラフにチェックしたところ1090MH付近で共振しているようです。

　また、dump1090の表示を見た範囲では普通に受信できているような感じがします。

　dump1090では機体までの距離が直観的に判らないので、Virtual Radarで表示してみました。

　とりあえず短時間受信してみて、どの程度離れた機体からの信号が受信できているかを、今まで使っていた3段コリニアアンテナと比較してみました。

【(01)3段コリニアアンテナによるadsbSCOPE表示(広域)】

【(02)GPアンテナによるVirtual Radar表示(広域)】

　150km程度まで見えているようです。

  3段コリニアアンテナよりも一寸短い感じです。

　ただし、累計受信時間が大きく異なるし、表示形態も異なっているので、単純には比較できないかもしれません。

　次に、高度が下がった機体をどの程度まで追従して捕捉できるか調べてみました。

　羽田空港への着陸機を利用しました。

【(03)3段コリニアアンテナによるadsbSCOPE表示(狭域)】

　画像ではよく判りませんが、1000ft以下の機体は殆ど表示されませんでした。

　大雑把に言って、機体のシルエットが表示されている部分がADS-B信号ロストの位置です。

　また、1000ft以下の場合でも900ft後半の高度でした。

  なお、離陸機が確認できるのは、高度が3000～4000ftになってからでした。

【(04)GPアンテナによるVirtual Radar表示(狭域)】

　600～800ftまで追従して表示されるようになりました。

　低高度捕捉特性がかなり改善されたようです。

　GPアンテナは打ち上げ角が低いと言われているので、このご利益かもしれません。

　機体によっては、200ft程度まで追従できる場合がありました。

【(05)GPアンテナによるVirtual Radar表示(224ft)】

　画像で見ると着陸寸前でD滑走路の上を通過中です。

　nanoVNA-H4のSWR測定テスト用に手抜きで作ったGPアンテナですが、意外に低高度捕捉特性が良さそうなので、しばらく使ってみるつもりです。

　ただし、雨や埃の対策をしていないので、何か考えなくては・・・

【余談】

　高度10万フィート以上は珍しくない？

  2020/07/14 20:12　キャプチャ

　２機見えます。

　今までは注目しなかったので気が付かなかっただけ？

ADS-B Mode Aで見えた76700ftの機体？

　先日、nanoVNA-H4のSWR測定テスト用にADS-B(1090MHz)用GPアンテナを自作しました。

　折角作ったので、机上でSWRを測定するだけでは勿体ないということで、実際に使ってみました。

　現在使っている3段コリニアアンテナと比較するつもりだったのですが、タイミグ悪くアンテナが不調です。

　nanoVNA-H4でチェックしてみると、端子が開放状態になっています。

　コネクタのピンを見ると変形しているようなので、接触不良になったのかもしれません。

　こんな時にはアナライザは便利です。

　GPアンテナは、２Fのベランダに置いてあるエアコンの室外機の上に設置しました。

　とりあえずSWRを測ってみました。

【(01)自作GPアンテナのSWR】

  机の上で測定したときよりも、かなり特性が乱れていますが、50cm以内に他のアンテナを何本か設置しているので、その影響かもしれません。

　また、nanoVNA-H4とGPアンテナとの間は、短い較正用ケーブルと1.5mの延長同軸ケーブルで接続しているので、測定基準点が本来の位置から大きく離れているためかもしれません。

　そのうち、延長同軸ケーブルを含めてnanoVNA-H4を再較正して、測定し直したいと思います。

  アンテナは1090MHzよりも少し上側で共振しているようですが、SWRの値は1092MHzで約1.3なので、受信用であれば多分問題ないでしょう。

　以下の組み合わせで、ADS-B信号を受信してみたら、面白そうな信号が見えました。

　　　アンテナ：自作GP

      受信機：SDRPlay RSP2

      PC：ThinkPad X250 (Windows 10)

      受信ソフト：dump 1090

【(02)ADS-B Mode A  76700ft】
 

  dump 1090は、Mode A/Cが受信できるように変更してありますが、時々不思議な高度が表示されることがあります。

　7万フィートというとU2の世界ですが・・・

　　U2 Spy Plane • Cockpit View At 70,000 Feet

　　Apr 12, 2014

　　https://www.youtube.com/watch?v=q48Swb2ATww

　U2の現状がよく分からないし、信号が簡単に受信できるようにも思えませんが、ネット情報ではADS-Bが受信できたという書き込みもあるようです。

　　Could it be that the U2 has sending an ADS-B signal with ...

　　2014/05/04

　　https://news.ycombinator.com/item?id=7694668

  可能性としては、観測気球、通信中継気球等でしょうか？

　さらに高い高度の表示がありました。

【(03)ADS-B Mode不明  101900ft】

　高度が10万フィート以上です。

　ADS-B のモードが表示されていません。

　このようなパターンは初めて見ました。

　10万フィート以上というと、フリーフォールの世界記録レベル？

　　上空3.9万メートルからのダイビングに成功、音速超える

　　2012年10月15日 

　　https://www.afpbb.com/articles/-/2907516

　この信号も気球でしょうか？　正確なことはよくわかりません。

　なお、上記の7万フィートとか、10万フィートの表示は非常に珍しいという訳ではなくて、今までに5～6回見かけたことがあります。

　次は、低高度の表示です。

【(04)ADS-B Mode S  grnd】

  空港で暇潰しにADS-B信号をRadarStickで受信していると、"on ground"と表示されることがありますが、固定受信で表示されたのは初めて見ました。

　上記3枚の画像は、30分程度 dump 1090の表示画面を眺めている間にキャプチャしたものです。

　この受信結果は、アンテナの特性の問題ではなくて、タイミングや受信モードの問題だと思われるので、そのうちゆっくり受信性能を確認してみたいと思います。

nanoVNA-H4でADS-B(1090MHz)用GPアンテナを測定

　最近買ったnanoVNA-H4で、色々なアンテナを測定して遊んでいます。
　今までは、共振周波数やSWRを測定するツールとして以下のようなものを使っていました。

　・グリッドディップメータ：トリオDM-6 (1.7-180MHz)
　・SWRメータ：DIAMOND SX-400 (140-525MHz)
・アンテナアナライザ：AW07A　(1.5-71MHz, 85-185MHz, 300-490MHz)
　・DDS付きUSBオシロ：INSTRUSTAR ISDS205B　(1Hz-20MHz)

　430MHzまでのアマチュア無線バンドであれば、これでどうにか対応できます。
　しかしながら、ADS-B(1090MHz)のアンテナになると、対応可能な測定器が非常に高価なので手が出ません。
　単純なダイポールアンテナであれば、原理的には、波長と波長短縮率で一義的に決まるエレメント長でアンテナを作れば良いわけですが、実際には外的環境で共振周波数が大幅に変化することがあります。
　また、多段のアンテナの場合、資料には色々な寸法の数値が書いてあるので、適当と思われる資料の数値を信じてアンテナを作るしかありません。

　アンテナの性能を判断するためには、実際に受信してみるしかありませんが、ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)は"Broadcast"とは言っても、普通の放送局のように連続送信している訳ではないので、リアルタイムで調べることは難しいです。
　生のADS-B信号を振幅検波して聞くと、ジッ、ジッ、という音がたまに聞こえる程度です。
　このため、アンテナの比較は、受信できた機体までの距離データを長時間集積して、受信可能範囲の広さで判断することが多いです。
　したがって、リアルタイムで受信状態を確認しながら、エレメントと切り刻んで共振周波数を調整することができません。
　アンテナの共振状態等をリアルタイムで確認できれば非常に便利ですが、今まで個人レベルでは非常に困難でした。

　今回購入したnanoVNA-H4は、100kHz-1.5GHzに対応しているようなので、自作のADS-B(1090MHz)用のグランドプレーン(GP)アンテナもどきの測定をしてみました。
　アンテナの構造は、下記の記事で作ったものと殆ど同じです。

　　2015年8月17日 (月)
　　USBドングルチューナ直挿しADSB用グランドプレーンアンテナを作ってみました
　　http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2015/08/usbadsb-e839.html

　1090MHzの波長は275.2mmなので、λ/4は68.8mmとなり、これに裸銅線の波長短縮率0.96(=288/300)を掛けると66.0mmとなります。

　効果があるかどうか判りませんが、なるべく地面(ground plane)に近くなるように、今回はラジアルを6方向に出してみました。

【(01)ADS-B(1090MHz)用GPアンテナもどき】

【(02)nanoVNA-H4で測定中】

　走査範囲は、700-1500MHzです。
　作りっぱなしの状態(エレメント長:66mm)の場合は、共振点は996MHz付近でした。

【(03)共振周波数　996MHz】


　目的の周波数(1090MHz)よりも100MHz程度低いです。
　周波数を上げるためには、エレメントを短くする必要があるわけですが、周波数の変化が大きいので１mm単位で切り刻みます。

【(04)エレメントの切断】

　ニッパで切断する場合には、切り口が変形するので、寸法精度はよくありません。
　一寸切りすぎたと思った場合は、目的周波数を通り越していることが多いので、作り直しです。エレメントの先端に半田を盛るという手もありますが・・・
　目的周波数が近づいてきたら、表示波形で共振周波数を確認して、ヤスリで削りながら微調整です。
　最終的には、目的周波数より少し上の1092MHzまで近づけることができました。
　
【(05)共振周波数　1092MHz】

SWRは1.09まで下がっているので、手抜きで作った割にはいいところまで行っているような気がします。

　問題は、実際の受信特性がどうかということですが、そのうちテストしてみたいと思います。

B747(2機)とCessna 525の周回飛行（dump 1090+VirtualRadar）

　今朝、3段コリニアナアンテナ＋SDRPlay RSP2＋dump 1090＋VirtualRadarの組み合わせで、ADS-B Mode A/Cの受信テストをしていたら、周回飛行をしている機体がありました。

【dump 1090+VirtualRadar表示画面(GIF)】
(画像を左クリックでアニメーション開始。「×」で戻る。)

　早朝からホールディングということもないだろうし、飛行パターンも違います。
　レジがJA010Gだったので調べてみたら、航空局の検査用機体(Cessna 525)でした。

　この機体は、港区上空を低空で飛んでいるのを何回か見たことがあります。

　画面を見てみると、Cessna 525の他にAtlas AirのB747が周回飛行をしています。
　こちらは通常のホールディングパターンのようにみえますが、横田基地への着陸待ちでしょうか？

　Atlas Airが消えたと思ったら、今度はKalitta AirのB747の周回飛行が表示されました。
　Kalitta AirのB747は低空で飛んでいるのを見たことがありますが、この時間帯(6～7 AM)は着陸が混む時間なのでしょうか？

　dump 1090の画面（黒背景）には表示されるけれどもVirtualRadarには表示されない機体もあるし、その逆もあります。
　dump 1090のMode A/C信号には、時々正体不明のものが表示されるので中々面白いです。

dump1090でMode A/CのADS-B信号を受信

　先日、仙台上空に現れた正体不明の気球がニュースになっていました。
　正体不明なのに安全であるという根拠が良く理解できません(大人の事情？)が、通信基地局ではないかという想像もされているようです。
　
　　6/18放送　【続報3】謎の白い物体　通信基地局?
　　KHB東日本放送
　　https://www.youtube.com/watch?v=FZ1reS7JZVQ&list=PLVesthF3Eww-hZ3jp44NCP0qxcw3olkZW

　気球無線中継システム としては、"Project Loon"が知られています。

　　日 乗 連 ニ ュ ー ス ALPA Japan NEWS
　　Date 2016.7.22 No. 39 – 45
　　High Altitude Operations of Unmanned Free Balloons
　　= Project Loon =
　　https://alpajapan.org/cp-bin/wordpress/wp-content/uploads/ALPAJAPANNEWS39-45.pdf

　　Keep Your Eye on the HBAL—Tracking Project Loon Balloons ...
　　2016/04/09 -
　　https://www.flightradar24.com/blog/keep-your-eye-on-the-hbal-tracking-project-loon-balloons/

　Project Loonの機材には、ADS0-B Mode A/Cのトランスポンダが搭載されているようなので、Mode Cの信号を受信出来れば高度が判るはずです。

　今回の気球のような非公認（？）の運用機材の場合は、ADS-B信号の受信はあまり期待できませんが、Project Loonのようにルールに則って運用されている機材であれば何らかの信号が受信できるかもしれません。

　以前、dump1090のコマンドを書き換えて、Mode A/Cの信号を受信できるようにしていたのですが、しばらく使っていない間にバージョンアップされていたようなので、以下のdump1090の最新版(V1.46)で再設定しました。

　　SDRPlay
　　Downloads
　　https://www.sdrplay.com/downloads/

　　ADS-B (DUMP1090) V1.46 (25TH NOV 2019)
　　(All RSPs) – Requires API v3.06 install
　　http://sdrplay.com/software/SDRplay_ADS-B_Installer_1.46.exe

　コマンドの書き換えについては、下記を参照願います。

　　2019年3月 3日 (日)
　　sdrplay_dump1090にmode A,Cの表示を追加
　　http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2019/03/sdrplay_dump109.html

　今回のコマンドの書き換えは、以下の通りです。

[before]
-------------------------
@echo off
title CTRL-C to EXIT - v1.46 Std Perf Interactive dump1090
.\DisableClose.exe
.\sdrplay_dump1090.exe --dev-sdrplay --interactive --net
pause
-------------------------

[after]
-------------------------
@echo off
title CTRL-C to EXIT - v1.46 Std Perf Interactive dump1090
.\DisableClose.exe
.\sdrplay_dump1090.exe --dev-sdrplay --modeac --interactive --net
pause
-------------------------

書き換え（--modeacの追加）の結果は、以下の通りです。
　本日（2020/06/21）の午前11時頃のスクリーンショットです。

【(1)Dump 1090 Mode A (121300 ft)】

　高度が約12万フィートなので、普通の旅客機の4倍の高さ(約４万メートル)です。
　これは何でしょうか？
　Mode Aなのに、Squawk 以外に高度情報も送信しているのが一寸不思議です。

【(2)Dump 1090 Mode A (Sqwk 7777)】

　欧米では軍用機用コードだそうですが、日本ではどのような意味でしょうか？

黄色でマーキングした信号は、他の信号に比べて　８～10dBも強いので、通常の旅客機とは異なる環境からの送信の可能性があるかもしれません。

　日本でも、気球無線中継システムの実験をやっているようなので、そのうちに何か受信できるかもしれません。
　日本の場合委には、HAWK 50（固定翼機）の可能性の方が高い？

【関連内部リンク】
2019年3月 3日 (日)
sdrplay_dump1090にmode A,Cの表示を追加
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2019/03/sdrplay_dump109.html

2019年3月22日 (金)
DUMP1090 v1.43のstart2I.cmdに"--modeac"を追加
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2019/03/post-6589.html

2019年3月31日 (日)
DUMP1090で表示された~(tilde)付きのADS-B ICAO Hex
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2019/03/post-9046.html

2019年4月13日 (土)
ADS-B (DUMP1090)がV1.44になっていました
http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2019/04/post-f143f4.html