MLAT-System?

  • Hallo in die Runde,
    wie hier vorgeschlagen, möchte ich einen Thread zum Thema MLAT aufmachen. Wer meine Vorstellung hier im Forum gelesen hat weiß, dass ich mich seit über 2 Jahren mit dem Thema beschäftige. Das einzige mir bekannte (frei zugängliche) System für MLAT ist meines Wissens Planeplotter, was damals auch der ausschlaggebende Grund war, eine Lizenz (25€) zu erwerben. Unterdessen ist viel Zeit vergangen und Wasser die Elbe hinunter geflossen, ein richtig gut funktionierende MLAT-System (wie z.B. in England oder Holland) gibt es in Deutschland aber bis heute nicht. Dies liegt an der seither nur unwesentlich gestiegenen Anzahl von Nutzern wie mich, die Planeplotter einsetzen und damit das Netz füttern. Bis vor ca. einer Woche glaubte ich auch, dass das ganze Thema ring um ADS-B um Deutschland einen Bogen macht, weil in den mir bekannten Foren und vor allem Mailinglisten keinerlei deutsche Aktivität zu verzeichnen war.


    Das ist jetzt anders, denn ich habe "Euer" Forum im Zuge meiner Recherchen rings um den RTL-Stick gefunden und sehe hier erstmals seit Beginn meiner Aktivitäten einen Haufen "Gleichgesinnter". In Summe fühlt sich das gut an, man muß nun nämlich keine Selbstgespräche mehr führen und es besteht die große Chance, neue Ideen zu besprechen oder eben vorhandene Dinge auszubauen.


    Mich hat an dem ganzen Thema des virtuellen Radar immer auch die Ortung von Flugzeugen interessiert, die man nicht auf Seiten wie FR24 angezeigt bekommt. Wer schaut schon dem 243. Airbus A320 oben am Himmel zu, wenn man als Alternative eine C5-Galaxy der USAF entdecken könnte? Wer von den Mitteldeutschen hat nicht auch schon mal gespannt nach den riesigen Antonov-124 Ausschau gehalten, die in EDDP stationiert und nahezu täglich im Betrieb sind? Wen interessiert es nicht, den wöchentlichen Lufttankmanövern über Zwickau zuzusehen; ob nun live vor Ort mit Fernglas oder Kamera oder eben am heimischen PC als virtueller Gast?


    Diese Dinge können allesamt mit MLAT "sichtbar" gemacht werden, in England wird das vollkommen automatisch gemacht und die Daten stehen allen beteiligten Planeplotter-Nutzern zur Verfügung. Das geht dort soweit, dass selbst die hochgeheimen U2-Aufklärer sichtbar über den Schirm wandern, wenn die ihre wöchentliche Tour aus den USA ins britische Fairford machen. Ein paar wirklich beeindruckende Beispiele der Leistungsfähigkeit des Systems findet man hier als Animationen:


    Klick


    Mich interessiert, ob es unter Euch auch Ambitionen gibt, so etwas "haben zu wollen"? Vielleicht wussten/wissen die wenigsten hier, dass es so etwas in Form von Planeplotter bereits gibt und man sich diesem System nur anzuschließen braucht? Vielleicht aber gibt es hier Leute mit genug Ehrgeiz und Programmierkenntnissen, die so etwas selber machen wollen und neue, frische Ideen haben? Um das zu erörtern, habe ich diesen Thread gestartet.


    Lasst uns mal drüber reden.


    Sonniges Wochenende aus Sachsen wünscht
    DorSachse

  • Hallo,


    ich habe mit Dorsachse bereits mehrmals per PN darüber geschrieben,mich interessieren ebenfalls die Flieger, die ohne Positionskennung unterwegs sind.


    Wie ich auch schon einmal im Forum angemerkt habe, höre ich öfters wahrscheinlich von Leipzig aufsteigende Propeller-Transportflieger, die ich aber nicht auf FR24 sehen kann, Ebenfalls sind die AN-124 so nicht direkt verfolgbar. Darum wäre MLAT sicher eine Alternative. Ideal wäre es natürlich, wenn sich einige aus D entschließen könnten, die entsprechenden MLAT Daten bereitzustellen


    DorSachse


    PP läuft jetzt auch bei mir

  • D=Deutschland....


    Ich vermute mal, damit es funktioniert müßte ein Mehrfachempfang eines Fliegers geben und das ist glaube ich bisher nur im Süd-Osten (Sachsen-Anhalt, Thüringen, Sachsen gegeben)!??


    Wer speist Denn nun alles ein?


    Ich mache mal den Anfang:


    Tommy1979 Nördlich von Leipzig Einspeisung bisher nur temporär

  • Damit MLAT funktioniert, müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein. Dazu gehören meines Wissen (ich habe das System im PP nicht entwickelt und mir fehlend da auch die mathematischen Kenntnisse):


    - Empfangen des gleichen Datenpaketes (vom Flugzeug) an verschiedenen Orten
    - Empfangsorte sollten möglichst weit voneinander entfernt liegen
    - Empfangsstationen müssen zwingend eine synchronisierte Systemzeit haben (NTP)
    - Daten müssen zentral verwaltet oder aber zumindest "bekannt" sein


    Das ganze System basiert auf einer Art Dreickspeilung, wie das jedoch exakt abläuft, ist mir nicht bekannt. Ich weiß, dass man für MLAT eine hochpräzise Systemuhr benötigt und ich habe mir z.B. extra dafür die NTP-Freeware von http://www.meinberg.de/german/sw/ntp.htm installiert, damit meine Datenpakete die richtige Zeit bekommen. Man muß hierbei nämlich bedenken, dass Funkwellen sich ja mit ca. 300.000km/s ausbreiten und allein die Abweichung von 1ms eine Differenz von 300km bedeutet. Will man also ein Flugzeug auf ca. 3km genau orten, dürfen die Uhren der beteiligten Empfangstationen eine Differenz von nicht mehr als 10 Mikrosekunden haben. Diese hohe Präszision ist der Grund, warum man bei Planeplotter eben einen solchen NTP-Client installieren MUSS (!!). Die neuesten Entwicklungen (Radarcape) gehen unterdessen soweit, dass der ADS-B-Empfänger bereits ein eigenes GPS-Modul besitzt und man aus dem GPS-Signal die exakte Zeit ableitet. Damit werden die Pakete bereits an der Quelle mit der korrekten Zeit versehen und es gibt kein Delay durch unklare USB-Übertragung oder gar LAN-Kopplung.
    Wohin das mal alles noch führt, bleibt abzuwarten. "Man munkelt", dass die Leistungsfähigkeit des neuen Radarcapes in Kombination mit GPS-Zeitreferenz eine Genauigkeit von <1km bringen soll.


    MLAT mit RTL-Sticks an einem RasPi....das ist sicher eine Herausforderung. Mal sehen, ob sich hier noch jemand meldet, der die Sache vielleicht auch technisch besser bewerten kann hinsichtlich CPU-Taktfrequenzen, USB-Delay usw.

  • Das System nennt sich eigentlich Multilateration und basiert auf dem TDOA-Prinzip, TDOA steht hierbei für TimeDelayOfArrival. Man misst also die Laufzeitdifferenz eines Signals vom Ursprungsort zu unterschiedlichen Empfangsorten. Dabei ist es vollkommen egal, ob diese nun nah oder weit entfernt vom Sender sind, wichtiger ist vielmehr, dass sie den Sender nicht alle aus der selben Richtung sehen, sondern mehr rings um ihn herum angeordnet sind. Um 3 drei Koordinaten eines Senders ermitteln zu können, benötigt man 4 Empfänger. Empfangen mehr das Signal, so kann ich damit alle möglichen Kombinationen von jeweils 4 bilden und damit mehrere, potentielle Orte berechnen.


    Wie bereits erwähnt steht und fällt das Ganze mit der zeitlichen Synchronisation der Empfänger. Außerdem hängt die Genauigkeit mit der Bandbreite des Signals zusammen, wobei das bei den 2MHZ bei ADSB kein Problem ist, Schmalbandkanäle mit 12.5kHz werden da schon schwieriger, 3kHz auf der HF nahezu unmöglich (aber auch für so schmale Signale gibt es Lösungen *G*).
    Ich habe läuten hören, dass es auch ohne externe Zeitsynchronisation funktioniert und was ich bisher davon weiß, auch sehr gut ;)


    So richtig kann ich noch nicht glauben, dass das rein mit NTP-Synchronisation auf dem PC vernünftig funktionieren soll, reicht da die Genauigkeit? Wie hoch ist das Delay zwischen Empfang an der Antenne und dem Timestamping im PC? Ist dies konstant? Hängt dies vom Empfänger ab?

  • Ich weiß, das das Delay zwischen Empfang an der Antennenbuchse und dem Zeitstempel im PC ein Problem darstellt. Wenn ich das richtig interpretiere, erfolgt die Datenübertragung auf der USB-Schnittstelle asynchron und damit irgendwie "zufällig". Dies hat zur Folge, dass die Datenpakete vom Stick "irgendwann" im PC ankommen und erst dort gestempelt werden können. Für ein exaktes Multilateration ist das offensichtlich zu ungenau.


    Ich glaube mich aber an eine englische Diskussion in der PP-Mailingliste von vor 2 Jahren zu erinnern, dass PP Signallaufzeiten von Flugzeugen mit bekannten Positionen mit in die Berechnung einbezieht (quasi als Vergleich). Über ein solches Paket können sich die Stationen synchronisieren und den Offset zueinander berechnen. Dieser Offset gilt dann auch bei Paketen ohne Positionsangaben und man kann mit der ensprechenden Mathematik das wohl sehr exakt berechnen.

  • Hallo an Alle !


    Ich mache natuerlich auch mit :-)


    Ich arbeite immer noch an meinem RaspberryPi Flight Recorder (to go) und bin immer noch dabei die MySQL Datenbank zu optimieren und die ein oder andere Spielerei einzuarbeiten. Z.B LED für die verschiedenen Frames DF0, DF4/DF17, DF5/20, DF21 usw. Blinkt ganz schön :-)


    Ich muss sagen ich bin jetzt seit zwei Wochen dabei mich mit diesem Thema zu befassen und ich stimme dem Sachsen zu. Ich bin immer noch dabei zu erfassen, was da wie und warum vom Himmel kommt. Wie differenziert die Daten sein können, seht Ihr an dem Bild


    [Blocked Image: https://lh3.googleusercontent.…13-03-16+23%3A21%3A48.png]


    da gibt es Flieger mit Position, aber ohne Flugnummer oder welche nur mit Altitude und Flugnummer usw. Vieles ist möglich.


    73 Oliver


    P.S.


    Wer's mal testen will mit 2 LEDs am Ausgang 0 und 1 ich habe eine neue Branch aufgemacht:


    https://github.com/dl6kbg/dump1090/tree/wiringpi


    Benötigt wird die wiringPi Library und für Raspian die Modifikation von /etc/ld.so.con wie im README von wiringPI angegeben

  • @all


    bitte vergeßt nicht die Latenzen bei der Berechnung. Ich glaube kaum das das ohne vernünftige GPS Zeit und da reicht kein normales GPS aus ...
    (es muss schon ein GPS Chip sein der entsprechende Puls Per Second Signale mit entsprechend kleiner Abweichung < 100 ns Bereich hat) funktioniert.
    Hinzu kommen Koordinaten der Empfängerstationen. Die Auswertung fehlt beim Hub und die Streamer geben weder Ihre Koordinate noch irgendeinen präzisen
    Timestamp ab. Hierfür müsste der Hub samt Auswertung neu programmiert werden und wenn man dann einmal dran ist kann man direkt auch die Funktion der Groundmessages
    am Airport integrieren damit der Groundtraffic abgebildet wird....


    Das ist eine Hercules Aufgabe bis das funzt ist ADS-B verpflichtend in jedem Flieger.


    Eine andere Sache, das sich in Deutschland mit ADS-B nicht beschäftigt wird ....no comment ich seh das vollkommen anders.


    Die Entwicklung des Systems im professionellen Einsatz schreitet stark voran. Der Groundverkehr wird bald ebenfalls abgebildet werden, genau wie ADS-B in der Hobbyfliegerei Einzug hält und halbseidene Systeme wie Flarm ablösen wird.


    Wer natürlich versuchen will C-mode Flieger abzubilden kann dies mit MLAT tun....Mit den Systemen hier wird eine genaue Positionierung ohne Timestamp und auf Grund der unterschiedlichen Latenzen nur schwer gelingen.


    @jossi


    du hast vollkommen recht in dem was du schreibst. Die Laufzeiten der Signale und die Verarbeitungszeiten spielen eine wichtige Rolle.
    Unter der Vorraussetzung das alle 4 System exakt gleich sind spielt der Timestamp eine untergeordnete Rolle. Der Empfangsradius bzw die Stationen sind vermutlich auch maximal nur 400 - 500 km voneinander entfernt. Von daher dürfte die größte Fehlerquelle die unterschiedliche Verarbeitungsdauer sein (heißt die unterschiedlichen PC Systeme mit deren SW)
    das könnte man mit einem Timestamp (GPS Zeit) komplett eliminieren. Man kann das ganze ja mal simulieren also eine Triangulation mit einer Signal Laufzeit....
    Im Grunde wie beim GPS System.



    Gruß



    Bill

  • Ich weiß, das das Delay zwischen Empfang an der Antennenbuchse und dem Zeitstempel im PC ein Problem darstellt. Wenn ich das richtig interpretiere, erfolgt die Datenübertragung auf der USB-Schnittstelle asynchron und damit irgendwie "zufällig". Dies hat zur Folge, dass die Datenpakete vom Stick "irgendwann" im PC ankommen und erst dort gestempelt werden können. Für ein exaktes Multilateration ist das offensichtlich zu ungenau.


    Ich glaube mich aber an eine englische Diskussion in der PP-Mailingliste von vor 2 Jahren zu erinnern, dass PP Signallaufzeiten von Flugzeugen mit bekannten Positionen mit in die Berechnung einbezieht (quasi als Vergleich). Über ein solches Paket können sich die Stationen synchronisieren und den Offset zueinander berechnen. Dieser Offset gilt dann auch bei Paketen ohne Positionsangaben und man kann mit der ensprechenden Mathematik das wohl sehr exakt berechnen.


    Wie du selbst schreibst, ist die Übertragung asynchron, wie willst du dann an Hand eines Vergleichs mit anderen Fliegern diese nicht-konstante Verzögerung bestimmen?
    Wie Bill schon richtig schrieb kommt es hier nicht nur auf Milli- oder Mikro-, sondern Nano-Sekunden an. Oder willst du nur das Bundesland bestimmen, über dem der Flieger gerade ist?
    Schau dir mal www.multilateration.com bzw. http://www.roke.co.uk/vigilance/, dann siehst du, was für den vernünftigen Betrieb eines solchen Systems notwendig ist.

  • Moin,


    deshalb habe ich die Diskussion hier ja mal begonnen, weil mich selber interessiert, wie es geht und ob man Alternativen zu Planeplotter "bauen" kann. Das große Problem im PP-Netzwerk innerhalb Deutschlands ist, dass zu wenige Leute mitmachen. Mit PP gibt es ein fertiges System, quasi "to go"...und trotzdem fallen mir adhoc nur 6 Personen ein, die von Hamburg bis München verstreut sitzen und PP nutzen. Ich habe mich gefragt, warum das so ist und glaube, dass die "zwangsweise" Nutzung von PP mit dem nicht unerheblichen Aufwand der Konfiguration des eigenen DSL-Anschlusses und Firewall (Port-Forwarding auf den eigenen PP-PC von außen usw.) ein wichtiger Hinderungsgrund ist.


    Zufällig fand ich jetzt dieses Forum und plötzlich ging bei mir "die Sonne auf", weil ich hier Leute finde, die sich ebenfalls mit dem Thema befassen und sogar darüber diskutieren. In der englischen PP-Mailingliste wird kaum diskutiert, da geht es nur um Hilfestellung bei PP-Installationen und solchen Dingen.


    Es hat sich jedoch gezeigt, dass hier im Forum der Fokus offenbar auf dem experiementellen Umgang mit ADS-B liegt und man zu Recht stolz sein kann auf Dinge wie [lexicon]dump1090[/lexicon] und den ADSB-Hub. Diese Dinge sind aber eben nur ein Teil dessen, was da wirklich am Himmel passiert und was an Informationen in der Luft schwebt. Ich habe z.B. von einem Projekt aus Finnland gehört, bei dem die Klimadaten aus den Datenpaketen gefiltert und verwendet werden. Man kann sich dadurch ja eine "Live-Wetterkarte" basteln, in der Temperaturen, Luftdruck, Windrichtung und Windgeschwindigkeit abgebildet werden.


    Ich fände es deshalb Klasse, wenn sich Leute mit Ambitionen auf MLAT gezielt mit Planeplotter beschäftigen und es ggf. einsetzen. Eine parallele Lösung auf Basis von dump1090-Daten ist tatsächlich eine Herkulesaufgabe, die ich jedoch auch gerne unterstützen würde. Denn eines darf nicht verschwiegen werden: das PP-Netz ist nicht offen für kleine "Blackbox"-Lösungen ala RasPi+RTL als StandAlone-Empfangsanlage. Das ist - für mich - der größte Dorn im Auge. Ich habe eine Reihe von guten QTH's mit DSL-Anschluß im Zugriff, wo ich einfach ein Raspi mit Stick und Antenne hinstellen könnte und nach Einschalten der Versorgungsspannung baut das Ding autark arbeitend eine Verbindung zu einem - was auch immer - Server auf und liefert Daten. Damit könnte man sehr schnell und flächendeckend Daten erfassen. Das PP-Netz hingegen erfordert überall einen PC mit dem Programm und da hört eben die Freundschaft bei "Tante Erna" auf dem Dorf schon auf; einen Raspi würde sie ja noch dulden, einen dauerlaufenden PC jedoch nicht.


    Deshalb dreht man sich als PP-Nutzer im Kreis: es kommen zu wenige neue Leute hinzu, um das Netz engmaschiger zu machen und eine Alternative gibt es (noch) nicht.


    Ich würde ein neues System absolut unterstützen; ich kann zwar nicht programmieren, ich kann aber Daten in allen möglichen und gängigen Formaten und Menge (auf meinem Berg-QTH bekomme ich am Beast locker 6000 frames/sec im Mode-A/C) anbieten und Netzwerke füttern, die die Daten dann weiter verarbeiten.

  • mal ganz dumm und unwissend zwischen gefragt:


    wäre es den theoretisch möglich auf einem radius von 30 oder 50 km zu sagen wo der flieger sein könnte?
    das wäre ja für uns hobbyleute schon nett gerade wenn es um die mils geht oder?

  • Hallo Mike,


    das geht noch viel genauer als 30-50km. Wenn man sich die Planeplotter-Animiationen aus England ansieht, dann schaut das eher nach +-5km oder weniger aus. Neben dem MLAT-System (Ableitung der Position aus Signallaufzeiten) gibt es auch noch eine Alternative, die dort "Beamfinder" genannt wird. Dabei werden die Antwortpakete (Interrogations) der Flugzeuge auf die Bodenradarstationen ausgewertet. Da man sehr exakt bestimmen kann, wo die Radarköpfe stehen und messen kann, wie schnell sich die Antennen drehen, bekommt man genug Daten, um die Position von Flugzeugen zu bestimmen. Da steckt aber auch wieder ein Haufen Mathematik drin.


    Sehr eindrucksvoll kann man das Verfahren in dieser Animation aus England sehen: KLICK

  • ok, das man das mit entsprechendem aufwand auch sehr genau machen kann hab ich verstanden ...
    aber wie sieht es mit einfachen mitteln aus ? das sollte dann doch auch gehen, auch wenn es relativ ungenau ist oder?

  • Ich kann dir keine genauen Zahlen nennen, aber du wirst sicher eine Jitter-freie Synchronität von wenigen Mikrosekunden benötigen, um einigermaßen vernünftige Ergebnisse zu erhalten.


    Das Synchronisieren auf Flieger mit bekannten Koordinaten könnte dann funktionieren, wenn man die Timing-Info im ADSB-Dekoder auf Basis der Abtastrate und der Anzahl der empfangenen Samples (und der Startzeit) generiert. Dann wäre man unabhängig vom Verhalten der USB-Schnittstelle, einzig einen möglichen Startfehler hätte man, welchen man jedoch möglicherweise über bekannte Flieger mit Position weg bekommen könnte. Hierzu müsste jedoch deren Position stimmen, und wenn ich mir so die Diskussion in nem anderen Thread hier anschauen, dann liegt da möglicherweise auch noch etwas im argen. Achja, und es dürfen natürlich keinerlei Samples auf dem Weg vom ADC zum PC verloren gehen ;-)


    Gesendet von meinem A210 mit Tapatalk 2

  • ... bin gerade über diesen Beitrag gestolpert und muss dazu auch mal was bei steuern.


    Ich bin glaube ich schon ne Weile dabei , aber wie DorSachse schon sagte gibt es nicht genug Stationen welche mit MLAT und PP in Deutschland aktiv sind. Meine 3 ADS-B Empfänger laufen bereits mit MLAT am PP und speisen vom Harz (SBS-3) bzw. Berlin (Beast) Daten ein.


    Um die Verbreitung von MLAT etwas zu beschleunigen hier noch ein Gedankenansatz bezüglich MLAT und SDR Dongle. Bei Andy's RTL1090 gibt es eine Option /multilat1 , welche MLAT time stamps den Daten hinzufügt, dies soll wohl auch mit Planeplotter soweit funktionieren.

    Quote

    "MLAT: the counter has a resolution of 500 ns for Mode-S"


    Leider läuft RTL1090 nur auf Windoof, daher bevorzuge ich eher [lexicon]dump1090[/lexicon] was ja auf jedem kleinen Android Stick mit einem SDR Dongle läuft. Dump1090 hat aber eben kein MLAT und es wäre ein riesen Fortschritt, wenn man [lexicon]dump1090[/lexicon] im C code um dieses Features erweitern könnte?!


    mani210