Empfangsleistung messen: graphs1090, Polarplots und Heywhatsthat-Reichweitenprognose

Die Antenne hängt, der Stick läuft, auf der Karte wimmelt es von Flugzeugen – aber wie gut ist deine Station eigentlich? „Gefühlt mehr als gestern“ hilft nicht weiter, wenn du wissen willst, ob sich das neue Kabel, der Vorverstärker oder der halbe Meter mehr Masthöhe gelohnt hat. Dafür gibt es drei Werkzeuge, die sich perfekt ergänzen: graphs1090 für die Statistik über die Zeit, die Reichweiten-Outline in tar1090 als Polarplot pro Himmelsrichtung und die Heywhatsthat-Prognose als theoretische Obergrenze. Dieser Guide zeigt dir, wie du alle drei einrichtest und was die Kurven über deinen Empfänger verraten.

Die kurze Antwort

Du misst die Empfangsleistung deines ADS-B-Empfängers, indem du graphs1090 installierst und die Diagramme für Nachrichtenrate, Flugzeuge, Reichweite und Signalpegel über mehrere Tage beobachtest. Den Gain stellst du so ein, dass 0,5 bis 5 Prozent der Nachrichten stärker als -3 dBFS sind. Für die Richtungsabhängigkeit schaust du dir die tatsächliche Reichweiten-Outline in tar1090 an, und als Messlatte lädst du mit getupintheair.sh die theoretische Reichweite von Heywhatsthat auf dieselbe Karte. Wo beide Linien weit auseinanderliegen, steckt Verbesserungspotenzial.

graphs1090 installieren

graphs1090 stammt vom Entwickler wiedehopf, der auch readsb und tar1090 pflegt. Das Tool liest die Datei stats.json deines Dekoders, speichert die Werte mit collectd in RRD-Datenbanken und zeichnet daraus Diagramme. Voraussetzung ist readsb, dump1090-fa oder eine andere dump1090-Variante. Wie du die Basis aufsetzt, zeigt readsb und tar1090 installieren; wer PiAware nutzt, hat mit dump1090-fa bereits einen passenden Dekoder.

Installiert wird mit einem Befehl:

sudo bash -c "$(curl -L -o - https://github.com/wiedehopf/graphs1090/raw/master/install.sh)"

Danach öffnest du im Browser http://<ip-deines-pi>/graphs1090. Laut Projektseite funktionieren alternativ auch /perf oder Port 8542. Läuft dein Empfänger im Ultrafeeder-Container der sdr-enthusiasts, musst du nichts installieren: graphs1090 ist dort schon eingebaut und liegt unter /graphs1090/ auf dem Kartenport – mehr dazu in Mehrere ADS-B-Netze feeden mit Ultrafeeder.

Zwei Einstellungen, die du sofort ändern solltest

Die Konfiguration liegt in /etc/default/graphs1090. Zwei Optionen sind für Spotter in Mitteleuropa praktisch:

Option	Standard	Empfehlung
range	nautical (Seemeilen)	metric für Kilometer
colorscheme	default	dark, wenn du nachts draufschaust

Nach dem Speichern übernimmt sudo systemctl restart graphs1090 die Änderung. In derselben Datei kannst du auch die Größe der Diagramme und feste Obergrenzen für einzelne Achsen setzen – nützlich, wenn du Vorher-nachher-Bilder vergleichen willst und die automatische Skalierung dich sonst täuscht.

Ein Detail zur Datensicherheit: Standardmäßig hält graphs1090 die Daten im Arbeitsspeicher und schreibt sie einmal täglich auf die SD-Karte, um sie zu schonen. Neustarts übersteht das problemlos, ein plötzlicher Stromausfall kann aber die Werte seit dem letzten Schreibvorgang kosten. Fahr den Pi deshalb vor dem Abziehen sauber herunter. Zusätzlich legt das Tool wöchentliche Sicherungen an, die es acht Wochen lang aufbewahrt.

Die wichtigsten Diagramme lesen

Oben auf der Seite wählst du den Zeitraum: von 2 Stunden über 24 Stunden, 7 und 30 Tage bis hin zu mehreren Jahren. Für die Bewertung einer Änderung sind 48 Stunden und 7 Tage meist die aussagekräftigsten Ansichten. Für die Empfangsqualität zählen vor allem vier Diagramme:

Diagramm	Was es zeigt	Woran du gute Werte erkennst
Message Rate	Nachrichten pro Sekunde, dazu der Anteil starker Signale	hohe Rate im Tagesverlauf, roter Anteil im Zielbereich
Aircraft Seen / Tracked	Flugzeuge gesamt, aufgeschlüsselt nach ADS-B-, MLAT- und TIS-B-Position sowie ohne Position	wenige Flugzeuge ohne Position im Verhältnis zur Gesamtzahl
Range	maximale Reichweite, Median-Entfernung, nächstes Flugzeug, Quartilbereich	stabile Maximalwerte, kein plötzlicher Einbruch
Signal Level	Median-Pegel, schwächstes und stärkstes Signal, bei readsb auch Rauschen	schwächstes Signal etwa bei -25 bis -30 dBFS

Message Rate: der Puls deiner Station

Die Nachrichtenrate ist die ehrlichste Kennzahl, weil sie jede einzelne dekodierte Mode-S-Nachricht zählt. Sie folgt dem Verkehr: nachts sinkt sie stark, am Tag steigt sie mit den Wellen der Langstreckenankünfte und Abflüge. Wichtig ist deshalb nicht der absolute Wert, sondern der Vergleich gleicher Zeiträume – also Dienstag gegen Dienstag, nicht Sonntagnacht gegen Freitagmittag.

In diesem Diagramm steckt auch die rote Fläche „Messages > -3dBFS“ mit einer Prozentangabe. Sie markiert Nachrichten, die so stark ankommen, dass der Stick an seine Grenze kommt. Dieser Wert ist dein wichtigster Hebel für den Gain – dazu gleich mehr. Hintergründe zu den Nachrichtentypen liefert Transponder Mode A, C und S erklärt.

Aircraft Seen: Positionen und Lücken

Das Flugzeug-Diagramm unterscheidet, woher eine Position stammt: aus ADS-B, aus MLAT oder aus TIS-B. Flugzeuge ohne Position sind Maschinen, deren Transponder du zwar hörst, die aber selbst keine Position senden oder bei denen zu wenige Nachrichten ankommen. Ein hoher Anteil ohne Position ist ein guter Grund, beim MLAT mitzumachen: Wie die Multilateration aus mehreren Stationen Positionen errechnet, steht in MLAT/Multilateration.

Range: Maximum, Median, Quartile

Das Range-Diagramm zeigt mehr als nur die maximale Entfernung. Neben der Max Range siehst du die Median-Entfernung aller Flugzeuge und eine Fläche für den Bereich zwischen erstem und drittem Quartil. Das Maximum allein ist trügerisch: Ein einzelnes Flugzeug in großer Höhe bei besonderer Wetterlage kann einen Rekord setzen, der mit dem Alltag wenig zu tun hat. Aussagekräftiger ist, ob der Median und die Quartile nach einer Änderung nach oben wandern.

Gut zu wissen: Standardmäßig wertet graphs1090 für die Reichweite nur ADS-B-Positionen aus. Positionen aus anderen Quellen wie ADS-C oder HFDL lassen sich laut Repository mit einer kleinen Änderung an einem graphs1090-Skript einbeziehen, die nach jedem Update erneut nötig ist – für die Bewertung deiner 1090-MHz-Antenne bleibst du aber besser beim Standard.

Signal Level: dBFS verstehen

Der Signalpegel wird in dBFS angegeben – Dezibel bezogen auf den Vollausschlag des Analog-Digital-Wandlers. 0 dBFS ist das Maximum, alles darunter ist negativ. Das Diagramm zeigt den mittleren Median-Pegel, das schwächste und das stärkste Signal sowie bei readsb das Rauschen. Liegt das stärkste Signal dauerhaft am oberen Rand, übersteuerst du. Liegt das schwächste Signal sehr nah am Rauschen, fehlt Verstärkung oder dein Kabel schluckt zu viel.

Gain mit graphs1090 optimieren

Viele Stationen laufen mit zu viel Gain. Das klingt paradox, weil mehr Verstärkung nach mehr Reichweite klingt. In der Praxis übersteuern dann aber nahe Flugzeuge den Stick, und starke Signale überdecken schwache. wiedehopf weist ausdrücklich darauf hin, dass die Hardware-AGC des RTL-SDR für ADS-B nicht wie erhofft arbeitet und effektiv eine sehr hohe Verstärkung einstellt.

Seine Gain-Anleitung gibt klare Zielwerte für den Anteil der Nachrichten über -3 dBFS:

Situation	Zielwert
Normalfall	0,5 bis 5 Prozent
Unsicher	etwa 2 Prozent
Direkt am Flughafen	bis etwa 10 Prozent vertretbar, 5 Prozent oder weniger bevorzugt
Fokus auf tieffliegende Maschinen in der Nähe	0,5 Prozent oder darunter

Als zweite Kontrolle dient das Signal-Diagramm: Das schwächste Signal sollte etwa zwischen -25 und -30 dBFS liegen, bei Fokus auf den Nahbereich bis -35 dBFS.

So gehst du vor:

Wer sich das Herumprobieren sparen will, nutzt die Autogain-Funktion von readsb. Sie ist laut Dokumentation auf ADS-B abgestimmt und wird mit --gain=auto aktiviert; mit --gain=auto-verbose protokolliert sie ihre Änderungen im Log. Das ist etwas anderes als die Hardware-AGC des Sticks. Welche Sticks sich überhaupt gut regeln lassen, vergleicht SDR-Sticks für ADS-B im Vergleich; wer mit einem Airspy arbeitet, findet die Besonderheiten in Airspy Mini/R2 für ADS-B.

Polarplot: Reichweite pro Himmelsrichtung

graphs1090 sagt dir, wie weit du hörst – aber nicht, in welche Richtung. Genau das zeigt ein Polarplot: Er trägt für jede Peilung die größte gemessene Entfernung ein, sodass eine Umrisslinie um deinen Standort entsteht. Bei perfektem Rundumblick wäre das ein gleichmäßiger Kreis. In der Wirklichkeit hat die Linie Zacken, Ausbuchtungen und Dellen – und genau die sind interessant.

Die tatsächliche Reichweiten-Outline in tar1090

readsb führt eine solche Outline automatisch mit. Standardmäßig speichert der Dekoder die Daten der letzten 24 Stunden; mit der Option --range-outline-hours kannst du den Zeitraum ändern. tar1090 zeichnet die Linie als dynamische „actual range outline“ über die Karte. In der tar1090-Konfiguration legst du Farbe, Strichstärke und ob die Linie beim ersten Aufruf sichtbar ist fest.

Ergänzend lohnt der URL-Parameter ?pTracks: Er blendet die Spuren der letzten Stunden ein – laut tar1090-Dokumentation standardmäßig acht Stunden – und macht so sichtbar, wo deine Abdeckung dicht ist und wo die Spuren abreißen. Mit dem Höhenfilter siehst du zusätzlich, ob dir in einer Richtung vor allem tieffliegende Maschinen fehlen. Wie du tar1090 am PC als vollwertiges Radar nutzt, erklärt Flugverfolgung am PC mit tar1090 und Virtual Radar.

Auch andere Programme bieten Reichweiten-Darstellungen, etwa der Virtual Radar Server oder die lokale Oberfläche des Plane-Finder-Clients. Wichtig für alle gilt: Miss mit den Daten nur deiner eigenen Antenne. Ein zusammengeführter Datenstrom mit MLAT-Ergebnissen oder Daten anderer Stationen bläht die Linie künstlich auf.

Was die Form verrät

Muster im Polarplot	Wahrscheinliche Ursache
scharfe, schmale Kerbe	Kamin, Mast, Nachbargebäude nah an der Antenne
breiter, eingedellter Sektor	Hang, Hochhaus, Dachfläche, eigene Hauswand
ringsum gleichmäßig klein	Antenne zu tief, Kabelverluste, zu wenig oder viel zu viel Gain
eine Richtung deutlich weiter	freie Sicht über Ebene oder Wasser, oft Richtung Hauptverkehrsstrom
Reichweite schwankt über das Jahr	Laub an Bäumen, nasse Vegetation, Wetterlagen

Heywhatsthat: die theoretische Messlatte

Eine Delle im Polarplot heißt noch nicht, dass du etwas falsch machst. Vielleicht steht da einfach ein Berg. Um das zu unterscheiden, brauchst du die theoretische Reichweite deines Standorts. Die liefert heywhatsthat.com: Der Dienst berechnet aus Geländedaten der SRTM-Shuttle-Mission von 2000 ein Panorama mit allem, was von deinem Standort aus sichtbar ist. Die Funktion „up in the air“ rechnet daraus aus, bis wohin Flugzeuge in einer bestimmten Höhe über dem Horizont stehen.

Weil 1090-MHz-Signale freie Sichtlinie brauchen, ist diese Linie eine gute Prognose für das Maximum. Die tar1090-Anleitung nennt aber zwei Einschränkungen: Hindernisse, die näher als etwa 100 Fuß an der Antenne stehen, fließen nicht ein, und Bäume werden nicht berücksichtigt. Auch einzelne Gebäude bildet das grobe Höhenraster nicht verlässlich ab.

Panorama erstellen

1. Auf heywhatsthat.com „New Panorama“ wählen.
2. Den Antennenstandort exakt setzen – per Klick in die Karte oder über Koordinaten.
3. Die Höhe über Grund eintragen. Standard sind sechs Fuß, also Augenhöhe; für eine Dachantenne gibst du die tatsächliche Montagehöhe an.
4. Absenden und warten, bis die Berechnung fertig ist.
5. Unter der Karte mit „up in the air“ die Outlines für verschiedene Flughöhen anzeigen.

Die URL des fertigen Panoramas enthält eine ID. Die brauchst du für den nächsten Schritt.

Prognose in tar1090 einblenden

tar1090 bringt ein kleines Skript mit, das die Daten direkt von Heywhatsthat lädt:

sudo /usr/local/share/tar1090/getupintheair.sh DEINE-ID

Ohne weitere Angabe holt das Skript die Linie für 12.192 Meter, also 40.000 Fuß. Für einen Vergleich mit tieferem Verkehr lädst du zwei Linien:

sudo /usr/local/share/tar1090/getupintheair.sh DEINE-ID 3048,12192

Damit erscheinen die Grenzen für 10.000 und 40.000 Fuß. Das Skript fragt die Daten mit einem Refraktionsfaktor von 0,25 ab, berücksichtigt also die leichte Krümmung der Funkwellen in der Atmosphäre. Im Ultrafeeder-Container trägst du die Panorama-ID stattdessen in der Umgebungsvariable HEYWHATSTHAT_PANORAMA_ID ein.

Messung und Prognose vergleichen

Jetzt liegen zwei Linien übereinander: die gemessene Outline aus readsb und die theoretische aus Heywhatsthat. Der Vergleich ist der eigentliche Erkenntnisgewinn:

• Gemessen nah an der 40.000-Fuß-Linie: Deine Station holt heraus, was das Gelände erlaubt. Mehr Reichweite gibt es nur mit mehr Höhe.
• Gemessen deutlich innerhalb, aber gleichmäßig: Die Technik bremst. Kandidaten sind Kabelverluste, ein fehlender Vorverstärker oder ein falsch eingestellter Gain. Lösungen beschreibt ADS-B-Reichweite steigern mit LNA und Filter.
• Gemessen nur in einzelnen Sektoren innerhalb: Ein lokales Hindernis, das Heywhatsthat nicht kennt – Gebäude, Bäume, die eigene Dachfläche. Hier hilft oft schon ein anderer Montageort; wie du ihn findest, zeigt Den besten Antennenstandort finden.
• Gemessen in einer Richtung außerhalb: Kommt bei besonderen Wetterlagen mit verstärkter Ausbreitung vor oder wenn fremde Positionen in deine Daten geraten. Prüf, ob du wirklich nur eigene ADS-B-Daten auswertest.

Zur Einordnung hilft auch die Faustformel für den Funkhorizont aus unserem Standort-Guide: Die Reichweite in Kilometern liegt grob bei 4,12 × (√Antennenhöhe + √Flughöhe), beide in Metern. Heywhatsthat macht nichts anderes, nur eben mit echtem Gelände statt einer glatten Kugel.

Messprotokoll für Antennen-Experimente

Wenn du Antennen vergleichst – etwa die selbst gebaute Spider gegen eine Coax-Collinear aus 1090-MHz-Antenne selber bauen –, führe ein kleines Protokoll. Notiere vor jeder Änderung Datum, Gain, Prozentwert starker Signale, mittlere Nachrichtenrate zur Hauptverkehrszeit, Median-Entfernung und einen Screenshot der Outline. Dann änderst du genau eine Sache und misst mindestens einen vollen Tag, besser eine Woche. Wer zwei Dinge gleichzeitig ändert, weiß hinterher nicht, was gewirkt hat.

Für Spotter hat eine gut vermessene Station einen ganz praktischen Nutzen: Du weißt, bis wohin deine eigene Karte verlässlich ist, und kannst einschätzen, wann ein Anflug auf deinen Heimatflughafen auftaucht – ob am Besucherhügel München mit Blick auf den Flughafen München oder am Affenfelsen in Hamburg. Später gleichst du deine Fotos mit den aufgezeichneten Daten ab; wie das geht, erklärt Sichtungen mit ADS-B-Logs abgleichen.

Fazit

Empfangsleistung zu messen ist kein Hexenwerk, braucht aber die richtigen Werkzeuge und etwas Geduld. graphs1090 liefert dir den Verlauf von Nachrichtenrate, Reichweite und Signalpegel und zeigt mit dem Anteil starker Signale, ob dein Gain passt. Die Reichweiten-Outline in tar1090 verrät, in welche Richtung deine Antenne blind ist, und Heywhatsthat sagt dir, ob das am Gelände oder an deiner Technik liegt. Wer diese drei Ebenen zusammen betrachtet, optimiert gezielt statt auf gut Glück – und hat am Ende eine Station, deren Grenzen er genau kennt.