Wie du ein APRS iGate auf einem Raspberry Pi installierst

In diesem Beitrag wird gezeigt, wie du aus einem Raspberry Pi und einem RTL-SDR in wenigen Minuten ein APRS iGate zusammenbaust. Ein iGate empfängt APRS-Pakete und leitet diese über das Internet an APRS-Server weiter. Ein gutes Netz mit vielen APRS iGates ist damit eine wichtige Basis für Webseiten wie aprs.fi.

Die Idee zu diesem Artikel kommt nicht von mir, sondern von Marco Kubon (DL1MX). Er hat in seinem Blog bereits im Mai 2013 eine erstklassige englischsprachige Anleitung dazu verfasst.

Dieser Beitrag ist im Prinzip eine Übersetzung, die ich mit eigenen Kommentaren versehen habe, um es Einsteigern etwas leichter zu machen. Das Original findest du auf kubonweb.de.

Falls APRS Neuland für dich ist, dann lies den Artikel “APRS – Überblick für Einsteiger” zuerst.

Das Tutorial setzt einige Grundlagen im Umgang mit Linux in der Kommandozeile voraus. Sofern du noch nicht mit Linux vertraut bist, solltest du warten bis über den Linux-Crashkurs ausreichend Grundlagen vermittelt worden sind. Oder du beißt dich einfach durch 😉

Vorbereitung

Neben Grundlagen-Wissen zum Betriebsystem Linux benötigst du einen mit Raspian bespielten Raspberry Pi oder einen anderen stromsparenden Computer. Stromsparend deshalb, weil so ein iGate ja rund um die Uhr Betrieb machen sollte. Weiterhin ist ein USB-Verteiler mit eigener Stromversorgung sinnvoll, aber nicht unbedingt notwendig.

Darüber hinaus benötigst du eine funktionierende Internetverbindung auf dem Raspberry Pi. Außerdem solltest wissen, wie du dich in der Konsole einloggst und dass der Befehl sudo benötigt wird, um Administrationsrechte zu erlangen.

Bevor du anfängst, solltest du dein System auf einen aktuellen Stand bringen. Das erledigst du am einfachsten mit den folgenden Befehlszeilen.

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

Danach solltest du sicherstellen, dass der richtige Treiber für den DVB-T Stick geladen wird. In neueren Kernel befindet sich nämlich ein Treiber, mit dem man zwar TV schauen könnte, aber den Stick eben nicht als SDR nutzen kann.

Dazu muss die Datei /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf mit einem Texteditor um die folgenden Zeilen erweitert werden. Wenn du noch keinen Editor kennst, nimm erstmal nano.

nano /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf

blacklist dvb_usb_rtl28xxu
blacklist rtl_2832
blacklist rtl_2830

Bevor du den neuen Treiber verwenden kannst, muss der alte Treiber entfernt werden. Dies kannst du entweder mit einem Neustart deines Raspberry Pis erreichen oder mit der folgenden Befehlszeile

sudo rmmod dvb_usb_rtl28xxu

Wenn du eine Fehlermeldung erhältst, weil der Treiber nicht geladen war, kannst du sie ignorieren.

Nun legen wir uns ein Arbeitsverzeichnis an.

mkdir ~/src

Installation der Treiber

Die neuen Treiber für deinen RTL-SDR-Stick werden via git heruntergeladen und installiert.

cd ~/src
sudo apt-get install git build-essential cmake libusb-1.0-0-dev
git clone git://git.osmocom.org/rtl-sdr.git
cd rtl-sdr
mkdir build
cd build
cmake ../ -DDETACH_KERNEL_DRIVER=ON -DINSTALL_UDEV_RULES=ON
make
sudo make install
sudo ldconfig

Das Kompilieren sollte erfolgreich durchlaufen, wenn die obigen Schritte alle korrekt ausgeführt worden sind.

Zum Testen des Sticks und der Bestimmung der möglichen Werte für die Verstärkung (gain) kannst du den Befehl rtl_test ausführen. Wenn die Ausgabe von rtl_test fehlerfrei ist, dann ist alles gut.

Kalibrieren des Sticks

Dein Stick empfängt nicht genau auf der Frequenz die du einstellst. Er weicht leicht davon ab. Wie stark er abweicht kannst du herausfinden, wenn du einen genauen Messsender hast.

Du hast grade keinen Messender zur Hand? Dann nimmst du einfach den stärksten Mobilfunkmast in deiner Umgebung.

Mit den folgenden Befehlen kompilierst und installierst du die dafür notwendige Software.

cd ~/src
sudo apt-get install libtool autoconf automake libfftw3-dev
git clone https://github.com/asdil12/kalibrate-rtl.git
cd kalibrate-rtl
git checkout arm_memory
./bootstrap
./configure
make
sudo make install

Um den stärksten Sender in deiner Nähe zu finden, gibst du einfach kal -s GSM900 in der Kommandozeile ein und lässt es eine Weile laufen. Die Ausgabe sieht bei mir so aus.

Kanal 75 ist bei mir also am stärksten zu empfangen. Nun ermitteln wir mit kal -c 75 die Frequenzabweichung in Parts per Million (ppm). Bei dem von mir verwendeten Stick beträgt die Abweichung 36,420 ppm.

Falls du mehrere Sticks hast, notiere dir die Frequenzabweichung am besten direkt auf dem Stick. Dann musst du nicht jedes mal neu messen.

Installation des multimonNG Decoders

Mit dem multimonNG kannst du zielmlich viele digitale Übertragungsverfahren decodieren. Wir beschränken uns zwar in diesem Beispiel auf APRS, aber falls du mehr machen willst, schau dich im multimonNG Repository auf Github um.

cd ~/src
sudo apt-get install qt4-qmake libpulse-dev libx11-dev patch pulseaudio
git clone https://github.com/EliasOenal/multimonNG.git
cd multimonNG
mkdir build
cd build
qmake ../multimon-ng.pro
make
sudo make install

Testen des Empfangs

Im Prinzip kannst du jetzt schon APRS Pakete empfangen. Mit der folgenden Befehlszeile stellst du den Empfänger auf die APRS-Frequenz von 144,800MHz ein. Hinter dem Parameter –p gibst du die Frequenzabweichung in ppm ein und hinter –g landet der Wert für die Verstärkung.

rtl_fm -f 144800000 -s 22050 -p 36 -g 42.0 - | multimon-ng -a AFSK1200 -A -t raw -

Wenn du das jetzt eine Weile laufen lässt, dann sollten irgendwann APRS-Pakete dekodiert und angezeigt werden. Wenn du einen anderen Empfänger hast, dann stell ihn auf 144,800 MHz ein. Dann hörst du die Signale und siehst ob sie zeitgleich dekodiert werden können.

Installation der APRS IGate Software

Damit die empfangen Pakete auch ins Internet weitergeleitet werden, musst du noch pymultimonaprs installieren und konfigurieren.

cd ~/src
git clone https://github.com/asdil12/pymultimonaprs.git
cd pymultimonaprs
sudo python2 setup.py install

Konfigurationsdatei anpassen

Damit pymultimonaprs die Daten ins Internet leiten kann, muss die Konfigurationsdatei angepasst werden. Dazu benötigst du die diese Informationen:

• Rufzeichen
• den APRS-IS Passcode passend zum Rufzeichen
• die Geokoordinaten vom Standort des iGates

Das generieren des APRS-IS Passworts für dein Rufzeichen funktioniert wie folgt:

cd ~/src/pymultimonaprs
./keygen.py RUFZEICHEN
Key for RUFZEICHEN: 9378

Nun musst du die Datei /etc/pymultimonaprs.json mit dem Editor öffnen.

sudo nano /etc/pymultimonaprs.json

Ergänze dann die Datei, bis sie deinen Anforderungen genügt. Trage dein Rufzeichen, dein Passwort, die Frequenzabweichung, die Verstärkung und die Koordinaten vom Standort ein und speichere die Datei.

Als Symbol habe ich ein große I eingetragen. Damit ist ein TCP/IP-Gateway auf der Webseite aprs.fi gut zu erkennen.

Kommentar und Statustext solltest du mit Infos zu deiner Station oder deinem Standort versehen.

{
        "callsign": "DL0ABC-10",
        "passcode": "12345",
        "gateway": "euro.aprs2.net:14580",
        "append_callsign": true,
        "source": "rtl",
        "rtl": {
                "freq": 144.800,
                "ppm": 0,
                "gain": 0,
                "offset_tuning": false,
                "device_index": 0
        },
        "alsa": {
                "device": "default"
        },
        "beacon": {
                "lat": 51.00000,
                "lng": 10.00000,
                "table": "/",
                "symbol": "I",
                "comment": "PyMultimonAPRS iGate",
                "status": {
                        "text": "Running on Raspberry Pi with RTL dongle",
                        "file": false
                },
                "weather": false,
                "send_every": 300,
                "ambiguity": 0
        }
}

pymultimonaprs im Debug-Modus starten

Du kannst pymultimonaprs in der Konsole mit dem Parameter -v starten. Dann siehst du welche Pakete dein iGate ins Internet überträgt.

Läuft alles im Testbetrieb nach deinen Vorstellungen, kannst du dir ein Startscript installieren. Dann startet pymultimonaprs nach dem Systemstart automatisch, sofern du das Startscript installierst.

Startscript für pymultimonaprs

sudo cp pymultimonaprs.init /etc/init.d/pymultimonaprs
sudo chmod +x /etc/init.d/pymultimonaprs
sudo update-rc.d pymultimonaprs defaults 

Wenn du das Script starten möchtest, kannst du es wie folgt ausführen.

sudo /etc/init.d/pymultimonaprs start

Um es wieder zu stoppen verwendest du die Option stop.

sudo /etc/init.d/pymultimonaprs stop

Ich hoffe ich konnte das Thema so rüberbringen, dass auch Linux-Einsteiger einigermaßen folgen konnten. Wenn du Fragen hast und ich einen Punkt nochmal genauer erklären soll, dann schreib es einfach in die Kommentare.

Bitte vergiss nicht den Blogbeitrag von DL1MX zu besuchen. Dort sind im Laufe der Zeit sehr viele nützliche Kommentare eingegangen und hilfreiche Antworten gegeben worden. Hier nochmal der Link: APRS Rx-only IGate with Raspberry Pi and DVB-T dongle.