Recevoir des images satellites météo : l’antenne

Plusieurs fois par jour, des satellites renvoient sur Terre une image temps réel afin de voir différents paramètres météo. Certains d’entre eux peuvent être reçus assez simple : les NOAA 15, NOAA 18 et NOAA 19. Il sera également possible de voir les images envoyées par les METEOR, la seule différence sera dans les logiciels utilisés.

Avant de commencer à parler des logiciels, il faut commencer par le début de la chaine de réception radio : l’antenne. Pour la réception des satellites météo, il est possible d’utiliser différents types d’antenne (QFH, V-dipole, Turnstyle…). Mon choix s’est porté sur l’antenne Turnstyle ; elle est assez simple à fabriquer tout en étant efficace.

Cette antenne ne coûte que quelques euros à fabriquer : elle est conçue avec un tube IRO et les brins sont réalisés avec des tiges en aluminium de diamètre 3mm.

Calculer les brins

Lorsqu’on fabrique une antenne, il est important de savoir sur quelle(s) fréquence(s) elle va être utilisée. Dans notre cas, son objectif étant de recevoir les satellites NOAA et METEOR, elle devra fonctionner de 137MHz à 138MHz, ce qui nous donne une longueur d’onde de :

Maintenant que nous avons la longueur d’onde avec laquelle nous allons travailler, nous pouvons calculer la longueur des brins. L’antenne est composée de 2 parties : le dipôle (brins sur lesquels sera connecté le coaxial) et le réflecteur (non connecté au coaxial). Les brins de ces 2 parties ont des dimensions différentes.

L’antenne Turnstyle

Commençons par calculer la longueur des brins du dipôle. Pour cela, il faut appliquer le coefficient de vélocité à la longueur d’onde :

Chaque segment de brin du dipôle connexions comprises (voir schéma plus bas) mesure alors :

Schéma du dipôle

La longueur L correspond à la distance le bout extérieur du brin rouge et le centre de la pièce de fixation. C’est donc la longueur du morceaux tige d’aluminium + longueur des connexions (autrement dis, 2*L est la longueur bout à bout de l’antenne).

Une fois les brins du dipôle dimensionnés, il faut calculer les longueurs des brins du réflecteur. La formule pour les brins du réflecteur est la suivante (attention, il ne faut pas prendre la longueur à laquelle le coefficient de vélocité a été appliqué !) :

La distance entre le dipôle et le réflecteur

Comme dit plus haut, l’antenne Turnstyle est composée d’un dipôle et d’un réflecteur. La distance entre ces 2 parties n’est pas aléatoire, en effet elle doit être comprise entre une demi longueur d’onde et un 8e de longueur d’onde :

L’écart entre le réflecteur et le dipôle de l’antenne doit être de minimum 27cm et de maximum 1,14m. Il suffit de tester une fois l’antenne installée quelle distance offre la meilleure réception.

Les branchements

A l’étape du branchement, les choses se compliquent un peu. En plus de raccorder le coaxial qui descend vers le TRX, il faut ajouter une ligne déphasage. La longueur de cette ligne de déphasage se calcule avec la fonction suivante :

La ligne de déphasage en coaxial de 50 ohms et mesurer 36cm.

Pour réaliser le câblage, en utilisant les brins sur le schéma de l’antenne plus haut il faut suivre les correspondances suivantes :

  • La masse du coaxial 75 ohms sur le brin avec le trait vert clair,
  • L’âme du coaxial 75 ohms sur le brin avec le trait vert foncé,
  • La masse du coaxial 50 ohms et l’autre masse du 75 ohms sur le brin bleu clair,
  • L’âme du coaxial 50 ohms et l’autre âme du 75 ohms sur le brin bleu foncé.
Le plus compliqué dans cette antenne est de fabriquer les pièces qui tiennent les brins sur le tube IRO. Le plus simple est d'imprimer avec une imprimante 3D des pièces trouvées sur Thingiverse.
Une fois l'antenne fabriquée, avant de décoder les satellites météo il faut encore installer les logiciels nécessaires.

Réception ADSB sur Raspberry

Dans un précédent article nous avions vu comment faire de la réception ADSB sous windows. Dans cet article nous allons voir comment réaliser un récepteur ADSB avec une clé SDR et une raspberry.

Pour réaliser l’installation, la clé SDR doit être branchée sur un port USB de la Raspberry.

Configurer la clé SDR

Pour commencer, il faut configurer la clé SDR en supprimant les pilotes de réception TNT. Pour cela, créez un fichier rtlsdr.conf dans /etc/modprobe.d :

cd /etc/modprobe.d

sudo nano rtlsdr.con

Dans le fichier ouvert dans nano ajoutez la ligne suivante :

blacklist dvb_usb_rtl28xxu

Il faut ensuite supprimer le pilote :

cd

sudo modprobe -r dvb_usb_rtl28xx

Installation de RTL-SDR

Il faut maintenant installer le pilote RTL-SDR, pour cela il faut également installer CMAKE et Git :

sudo apt-get install git cmake build-essential libusb-1.0-0-d

mkdir git

cd git

git clone git://git.osmocom.org/rtl-sdr.git

cd rtl-sdr

mkdir build

cd build

cmake .. -DINSTALL_UDEV_RULES=ON

sudo make install

sudo ldconfig

sudo cp ../rtl-sdr.rules /etc/udev/rules.d/

Installation de Dump1090

Une fois le pilote RTL-SDR installé, il est temps de passer à l’installation de Dump1090 :

cd git

git clone git://github.com/MalcolmRobb/dump1090.git

cd dump1090

make

Utilisation de Dump1090

Pour lancer Dump1090, utilisez la commande suivante :

cd dump1090

./dump1090 –quiet –net –enable-agc &

Dans la ligne ci-dessus remplacez les — par 2 tirets ‘-‘
La commande pour lancer dump1090

Pour accéder à la carte, ouvrez avec un navigateur le port :8080 de votre Raspberry (depuis la Raspberry ou depuis un autre PC en tapant l’adresse IP de la Raspberry).

La carte de Dump1090 ouverte sur la Raspberry avec localhost:8080
La carte ouverte depuis un ordinateur avec adresse_ip:8080
Je suis désolé qu'il n'y est pas d'avions avec position sur les cartes, mais je referai des captures avec des avions dès que possible !

Installation de GQRX sous Raspberry

Dans cet article nous allons voir comment installer GQRX pour pouvoir utiliser une clé SDR pour Raspberry. Il ne s’agit pas d’un tutoriel pour installer GQRX sous Linux, pour ça voir cet article.

Installer GQRX

Pour installer GQRX, saisissez les commandes suivantes


sudo apt-get install libqt5gui5 libqt5core5a libqt5network5


sudo apt-get install libqt5widgets5 libqt5svg5 libportaudio2


wget https://github.com/csete/gqrx/releases/download/v2.6/gqrx-2.6-rpi3-1.tar.xz


tar xvf gqrx-2.6-rpi3-1.tar.xz


cd gqrx-2.6-rpi3-1


./setup_gqrx.sh

Configurer la sortie audio

Avant de lancer GQRX, il faut configurer la sortie audio du Raspberry en fonction de si vous voulez utiliser la sortie jack ou la sortie audio HDMI. Pour cela, tapez la commande suivante :

sudo raspi-config

Avec le clavier, rendez-vous dans Advanced Options, puis sur Audio. Enfin, choisissez entre la sortie 3.5mm jack et la sortie HDMI. Aller sur Finish pour valider.

Lancement de GQRX

Si l’installation de GQRX s’est bien déroulée, vous pouvez désormais le lancer :

cd gqrx-2.6-rpi3-1

./run_gqrx.sh

Dans la fenêtre qui s’ouvre vous n’avez qu’à choisir votre clé puis à valider.

GQRX une fois lancé

Décodage DMR avec une clé SDR sous Linux

Nous allons voir comment décoder le DMR en utilisant une clé SDR sous Linux. Un article pour le décodage sous Windows est disponible ici.

La première chose à faire est d’installer GQRX. Pour cela regardez cet article.

Une fois GQRX installé, on peut s’occuper des logiciels pour le DMR.

Téléchargement de DSD+

Comme sous Windows, le logiciel utilisé pour le décodage est DSD+. Téléchargez les fichiers du logiciel et le les DLLs depuis cette page et décompressez les dans un répertoire au choix.

Mon répertoire contenant tous les fichiers

Une fois DSD+ téléchargé et les fichiers décompressés, il faut installer Wine pour pouvoir lancer les exécutables Windows sur Linux.

Installation de Wine

Pour installer Wine, tapez la commande suivante :

sudo apt-get install wine64

Cette ligne concerne les ordinateurs 64 bits, si vous êtes en 32 bits installez wine32.

Après avoir laissé travaillé l’ordinateur, vous pouvez normalement lancer DSDPlus. Pour cela, tapez la commande suivante :

wine /repertoire-de-DSD/DSDPlus.exe

Si tout se passe bien vous devriez voir s’ouvrir les fenêtres suivantes :

On retrouve les même fenêtres que sous windows

Mise en place de liaison GQRX / DSDPlus

Maintenant que DSDPlus est fonctionnel grâce à Wine, il faut créer la liaison entre Wine et DSDPlus. Pour cela, ouvrez les paramètres de Pulseaudio :

sudo nano /etc/pulse/default.pa

Dans le fichier qui s’est ouvert, tout en bas, ajoutez la ligne suivante :

load-module module-null-sink sink_name=Virtual_Sink sink_properties=device.description=Virtual_Sink

Validez les modifications et sortez du fichier, puis redémarrez l’ordinateur.

Normalement maintenant vous devriez pouvoir choisir Virtual_sink comme sortie audio de GQRX.

Les différentes entrées/sorties de GQRX

Pour faciliter le paramétrage de l’audio, installez pavucontrol :

sudo apt-get install pavucontrol

Une fois installé, lancez le avec la commande du même nom.

Pour configurer les entrées et sorties, il est nécessaire de lancer en plus du pavucontrol les logiciels GQRX et DSDPlus.

Dans la fenêtre qui s’ouvre, choisissez Lecture, puis configurez la sortie de GQRX sur Virtual_Sink et la sortie de DSDPlus sur l’Audio Interne comme ci-dessous :

Passez ensuite dans le menu Enregistrement, et configurez l’entrée de DSDPlus sur Virtual_Sink :

Place au décodage

Si vous avez tout bien paramétré, vous devriez pouvoir décoder du DMR à partir de votre clé SDR.

Décodage une fois tous les logiciels configurés

Décodage ADSB depuis une clé SDR avec RTL1090 et Planeplotter

Les clés SDR permettent tout un tas de choses, comme décoder des réseaux tels que le DMR comme nous l’avons vu précédemment dans cet article. Ces petits objets permettent aussi de localiser les avions, je m’explique : vous connaissez les sites de suivi des avions tels que FlightRadar24 ? Tous ces sites utilisent l’ADS-B (pour Automatic Dependant Surveillance-Broadcast), c’est un protocole utilisé dans l’aviation pour envoyer des informations sur un avion comme sa position GPS, son altitude, mais aussi des codes Squawk (un code de 4 chiffres signifiant un message : par exemple 7500 pour un détournement d’avion, 7600 pour une panne radio, d’autres codes existent pour les approches d’aéroport…).

Ces trames sont transmises sur 1090 Mhz.

Les logiciels nécessaires

Pour décoder l’ADSB avec une clé SDR, il faut déjà avoir une clé d’installée sur son ordinateur. Si ce n’est pas votre cas, vous pouvez suivre ce tutoriel pour Windows.

Il vous faut ensuite le logiciel RTL1090 disponible ici. L’installation est assez simple, il suffit de se laisser guider.

Enfin, il vous faut Planeplotter, disponible ici. L’installation de Planeplotter est elle aussi très simple.

Configurer les logiciels

Une fois que vous avez installé ces 2 logiciels, il ne vous reste plus qu’à les configurer. La vidéo ci-dessous vous montre la démarche à suivre (pour suivre cette vidéo vous devrez cependant avoir déjà configuré les paramètres de base de Planeplotter comme l’emplacement de votre station).

 

Décodage DMR avec une clé SDR sous Windows

Le DMR, pour Digital Mobile Radio, est une norme de radio numérique très utilisée dans le milieu professionnel, et qui se répand dans le monde amateur.

Grâce aux clé SDR il est possible d’écouter les fréquences radio avec un investissement moindre. En plus de nous permettre l’écoute des fréquences analogiques, les clé SDR nous permettent également l’écoute des fréquences numériques, DMR notamment. Il suffit d’installer quelques logiciels en plus du logiciel SDR. Alors que les postes DMR sont assez onéreux, les clé SDR les plus répandues sont vendues autour des 10/20€, écouter du DMR avec une clé SDR est donc très intéressant.

Voyons dans cet article comment procéder pour décoder le DMR avec une clé SDR. Un article pour décoder sous Linux est disponible ici.

Les prérequis

Pour suivre cet article vous devez avoir installé votre clé SDR sur votre ordinateur. Si vous ne savez pas comment faire, regardez ici.

Installation du câble audio virtuel

Pour décoder le DMR, il faut pouvoir envoyer ce que nous recevons de la clé SDR vers le logiciel de décodage. Pour éviter de devoir faire un pont entre la sortie écouteurs et l’entrée micro de notre ordinateur, on utilise un logiciel qui va mettre en place un câble audio virtuel.

Il s’agit du logiciel VB-Cable, téléchargeable ici.

Téléchargez ce logiciel et décompressez l’archive dans le dossier que vous voulez, un dossier dédié à VB-Cable.

Une fois l’archive décompressée, exécutez VBCABLE_Setup_x64.exe (ou VBCABLE_Setup.exe pour le 32Bits) en mode administrateur.

Sur la fenêtre qui s’ouvre, cliquez sur « Install Driver ».

Lancement de VB-Cable.

Vous aurez ensuite un message vous demandant de redémarrer votre ordinateur pour finaliser l’installation, et la fenêtre est devenue celle ci-dessous. Redémarrez donc votre ordinateur.

VB-Cable après l’installation.

Après avoir redémarré votre ordinateur, si vous allez consulter la liste de vos périphériques d’enregistrement, vous allez voir un périphérique nommé « CABLE Output » ; c’est la sortie de votre câble audio virtuel. Vous pouvez trouver l’entrée « CABLE Input » dans les périphériques de lecture.

Liste des périphériques d’enregistrement après l’installation.

Installation du logiciel de décodage DMR

Maintenant que le câble audio virtuel est installé, on peut installer le logiciel de décodage. Le logiciel utilisé est DSDPlus, disponible ici.

Téléchargez DSDPlus et les fichiers DLL (les 2 premiers liens de téléchargement de cette page).

Décompressez l’archive de DSDPlus dans le dossier que vous voulez, ce dossier deviendra le répertoire de DSDPlus. Décompressez ensuite l’archive des DLL dans ce dossier.

Si maintenant dans le dossier de DSDPlus vous lancez « DSDPlus.exe », vous devriez avoir ceci :

DSDPlus au lancement.

DSDPlus, donc le logiciel de décodage, est installé.

Commencer à décoder avec DSDPlus

Maintenant que tous les logiciels sont installés, commençons le décodage.

En premier lieu, il faut demander au logiciel SDR d’envoyer ce qu’il reçoit sur notre câble audio virtuel, autrement dit il faut configurer la sortie audio du logiciel SDR sur « CABLE Input », l’entrée de notre câble virtuel.

Sur HDSDR, se rendre sur « Soundcard », puis sélectionner « CABLE Input ».

Sélection de l’entrée du câble audio virtuel comme sortie de HDSDR.

Sur les autres logiciels SDR la manœuvre peut être différente mais l’esprit reste le même.

Désormais, tout ce qui est reçu par le logiciel SDR ne sort plus par vos hauts-parleurs mais va sur le câble audio virtuel.

Demandons donc à DSDPlus de décoder ce qui circule sur ce câble virtuel en utilisant comme source la sortie de ce câble.

Lorsque nous lançons DSDPlus, ce dernier nous affiche la liste des périphériques d’entrée/sortie disponibles (encadrée ici en bleu) et les périphériques d’entrée/sortie qu’il utilise (encadrée ici en rouge).

Listes des périphériques sur DSDPlus.

On peut voir dans les périphériques d’entrée (« audio input device ») la sortie de notre câble audio virtuel en n°3.

Cependant, dans la liste des périphériques utilisés (cadre rouge), on voit que DSDPlus utilise actuellement comme source le microphone de l’ordinateur (le périphérique n°1). Pour remédier à cela, on va créer un fichier .bat dans lequel on demandera à DSDPlus d’utiliser comme source la sortie du câble audio et comme périphérique de sortie nos hauts-parleurs.

Créez donc un fichier .txt lambda que vous allez nommer « DSDPlus », et changez le « .txt » en « .bat ».

Éditez ce fichier .bat (clic droit puis « Modifier ») et saisissez dedans :

start DSDPlus.exe -i3 -o1

Cette ligne demande à DSDPlus de se lancer : « start DSDPlus.exe », en choisissant comme périphérique d’entrée le périphérique n°3 : « -i3 », et comme périphérique de sortie le n°1 : « -o1 ». Bien entendu, le numéro des périphérique peut être différent sur votre ordinateur, adaptez donc ces numéro pour votre ordinateur.

A partir de maintenant lancez DSDPlus en exécutant le .bat

Vous pouvez désormais décoder du DMR grâce à votre clé SDR.

Décodage et affichage des géolocalisations

Certains réseaux DMR permettent également un suivi GPS des véhicules par exemple, en utilisant du LRRP. DSDPlus est capable de décoder et d’afficher ces informations sur une carte.

Pour cela, lancez DSDPlus depuis votre .bat, et lancez ensuite « LRRP.EXE », cet exécutable se trouve dans le dossier de DSDPlus.

Vous devriez avoir cette fenêtre en plus d’un terminal :

Carte LRRP.

Si le réseau que vous écoutez utilise le LRRP, vous verrez les positions s’afficher sur cette carte. Les commandes clavier pour naviguer sur la carte sont les suivantes :

Commandes utilisables sur la carte LRRP. Cette liste est disponible en tapant sur la touche « ? » ou « Maj+? » du clavier.

Carte avec 3 positions de véhicules décodées.

Toutes les positions GPS reçues sont sauvegardées dans le fichier DSDPlus.LRRP, modifiez le fichier et videz son contenu pour effacer les anciennes positions GPS reçues de la carte. Ce fichier sera créé après réception des premières coordonnées.

Installation d’une clé SDR sous windows

Les clé SDR permettent d’écouter bon nombre de fréquence pour une somme modique (entre 10€ et 20€ pour les modèles les plus répandus).

Pour utiliser cette clé SDR, il faudra juste installer un logiciel sur votre ordinateur, dans cet article nous allons traiter l’installation sous Windows. Un article pour l’installation sous Linux est disponible ici.

Le premier branchement de la clé sur l’ordinateur

Nous allons commencer par installer les drivers nécessaires. Pour cela, commencez par connecter la clé sur le port USB de votre ordinateur qui sera le port où votre clé fonctionnera. Une fois la clé branchée, empêchez Windows de rechercher les pilotes nécessaires.

Il faut maintenant installer les drivers de la clé sur l’ordinateur à l’aide du logiciel Zadig, téléchargeable ici. Une fois Zadig téléchargé, lancez-le. Vous devriez avoir cette fenêtre :

Zadig au lancement.

Rendez-vous ensuite dans « Options », puis cochez « List All Devices ».

Menu « Options » de Zadig.

Vous devriez désormais pouvoir dérouler la liste des périphériques qui était grisée au début, et dans cette liste vous devriez trouver les 2 périphériques suivants (vous pouvez en avoir d’autres) :

Liste des périphériques dans Zadig.

Sélectionnez le périphérique en bleu dans l’image ci-dessus (celui se terminant par « (Interface 0) » et cliquez sur « Install Driver » (le bouton pourra aussi s’appeler « Reinstall Driver » en fonction de votre ordinateur).

Après avoir laissé travailler Zadig quelques instants, vous devriez avoir cette fenêtre avec un nouveau nom pour le périphérique sélectionné plus haut (le nom peut varier légèrement) :

Zadig après avoir installé le driver.

Votre clé SDR peut désormais être utilisée avec votre ordinateur.

Le logiciel pour écouter les ondes avec votre clé

Votre clé est installée mais il manque encore un logiciel, il s’agit du logiciel pour écouter les ondes radio.

Il en existe plusieurs, des gratuits comme des payants, certains offrants plus d’options que d’autres. Mon choix s’est porté sur le logiciel HDSDR, disponible ici, mais vous pouvez également utiliser SDRSharp ou SDRuno.

Le logiciel HDSDR.

Pour l’installer, commencez par le télécharger ici, et installez-le en suivant les instructions.

Une fois installé, rendez-vous dans son dossier d’installation et mettez-y le fichier ExtIO_RTL2832.dll, téléchargeable ici.

Vous pouvez maintenant utiliser votre clé SDR avec le logiciel HDSDR.

 

Installation d’une clé SDR sous linux

Les clé SDR permettent d’écouter bon nombre de fréquence pour une somme modique (entre 10€ et 20€ pour les modèles les plus répandus).

Pour utiliser cette clé SDR, il faudra juste installer un logiciel sur votre ordinateur, dans cet article nous allons traiter l’installation sous Linux. Un article pour l’installation sous Windows est disponible ici.

Installation du logiciel

Alors que sous Windows il faut commencer par installer les drivers, l’installation sous Linux est lus simple.

Commencez par installer le Logiciel GQRX. Pour cela, tapez dans votre terminal la commande :

sudo apt-get install gqrx-sdr

Terminal avec la commande pour installer GQRX.

Après avoir installé GQRX, branchez votre clé et lancez-le. Vous devriez avoir une fenêtre pour choisir les entrées et les sorties. Choisissez votre clé SDR dans les périphériques d’entrée comme ci-dessous.

Choix du périphérique d’entrée.

Une fois la clé sélectionnée, cliquez sur « OK ».

Là une nouvelle fenêtre se lance, il s’agit de GQRX en lui même. Vous n’avez plus qu’à cliquez sur l’icône en haut à gauche (en dessous de « File ») pour commencer à écouter avec votre clé SDR.

Le logiciel GQRX.

Comme sous Windows il existe plusieurs logiciels pour clé SDR, celui que je viens de vous présenter est simplement celui que j’utilise, n’hésitez pas à essayer les autres.