Medir el rendimiento de recepción: graphs1090, gráficos polares y previsión de alcance de Heywhatsthat

La antena está colocada, el SDR funciona y en el mapa hay aviones por todas partes, pero ¿qué tal va en realidad tu estación? «Me parece que oye más que ayer» no sirve de nada si quieres saber si ha merecido la pena el cable nuevo, el preamplificador o el medio metro más de mástil. Para eso hay tres herramientas que se complementan a la perfección: graphs1090 para las estadísticas a lo largo del tiempo, el contorno de alcance de tar1090 como gráfico polar por direcciones y la previsión de Heywhatsthat como límite superior teórico. Esta guía te enseña a configurar las tres y qué dicen las curvas sobre tu receptor.

La respuesta corta

Mides el rendimiento de recepción de tu receptor ADS-B instalando graphs1090 y observando durante varios días los gráficos de tasa de mensajes, aviones, alcance y nivel de señal. Ajustas la ganancia de modo que entre el 0,5 y el 5 por ciento de los mensajes sean más fuertes que -3 dBFS. Para ver la dependencia de la dirección, miras el contorno de alcance real de tar1090 y, como vara de medir, cargas con getupintheair.sh el alcance teórico de Heywhatsthat en el mismo mapa. Donde ambas líneas están muy separadas, hay margen de mejora.

Instalar graphs1090

graphs1090 es del desarrollador wiedehopf, que también mantiene readsb y tar1090. La herramienta lee el archivo stats.json de tu decodificador, guarda los valores con collectd en bases de datos RRD y dibuja gráficos con ellos. El requisito es readsb, dump1090-fa u otra variante de dump1090. Cómo montar la base lo muestra Instalar readsb y tar1090; quien use PiAware ya tiene en dump1090-fa un decodificador adecuado.

Se instala con un solo comando:

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

Después abres en el navegador http://<ip-deines-pi>/graphs1090. Según la página del proyecto, también funcionan alternativamente /perf o el puerto 8542. Si tu receptor funciona en el contenedor Ultrafeeder de sdr-enthusiasts, no tienes que instalar nada: graphs1090 ya está integrado y se encuentra en /graphs1090/ en el puerto del mapa; más información en Alimentar varias redes ADS-B con Ultrafeeder.

Dos ajustes que deberías cambiar enseguida

La configuración está en /etc/default/graphs1090. Dos opciones son prácticas para spotters de Europa central:

Opción	Valor predeterminado	Recomendación
range	nautical (millas náuticas)	metric para kilómetros
colorscheme	default	dark, si lo miras de noche

Tras guardar, sudo systemctl restart graphs1090 aplica el cambio. En el mismo archivo también puedes fijar el tamaño de los gráficos y límites superiores fijos para ejes concretos, algo útil si quieres comparar imágenes de antes y después y la escala automática te engaña.

Un detalle sobre la seguridad de los datos: de forma predeterminada, graphs1090 mantiene los datos en la memoria RAM y los escribe una vez al día en la tarjeta SD para cuidarla. Los reinicios los supera sin problema, pero un corte de luz repentino puede costarte los valores desde la última escritura. Por eso apaga la Pi correctamente antes de desenchufarla. Además, la herramienta crea copias de seguridad semanales que conserva durante ocho semanas.

Leer los gráficos más importantes

Arriba, en la página, eliges el periodo: desde 2 horas, pasando por 24 horas, 7 y 30 días, hasta varios años. Para valorar un cambio, 48 horas y 7 días suelen ser las vistas más reveladoras. Para la calidad de recepción cuentan sobre todo cuatro gráficos:

Gráfico	Qué muestra	Cómo reconoces los buenos valores
Message Rate	mensajes por segundo, además de la proporción de señales fuertes	tasa alta a lo largo del día, parte roja dentro del rango objetivo
Aircraft Seen / Tracked	aviones en total, desglosados por posición ADS-B, MLAT y TIS-B y sin posición	pocos aviones sin posición en relación con el total
Range	alcance máximo, distancia mediana, avión más cercano, rango de cuartiles	valores máximos estables, sin caídas repentinas
Signal Level	nivel mediano, señal más débil y más fuerte y, en readsb, también el ruido	señal más débil en torno a -25 a -30 dBFS

Message Rate: el pulso de tu estación

La tasa de mensajes es la cifra más honesta, porque cuenta cada mensaje Modo S decodificado. Sigue al tráfico: de noche baja mucho, de día sube con las oleadas de llegadas y salidas de largo radio. Por eso lo importante no es el valor absoluto, sino comparar periodos iguales: martes contra martes, no domingo por la noche contra viernes a mediodía.

En este gráfico también está el área roja «Messages > -3dBFS» con un porcentaje. Marca los mensajes que llegan tan fuertes que el SDR llega a su límite. Este valor es tu palanca más importante para la ganancia; más sobre eso enseguida. Los antecedentes sobre los tipos de mensajes los ofrece Los transpondedores Modo A, C y S explicados.

Aircraft Seen: posiciones y lagunas

El gráfico de aviones distingue de dónde procede una posición: de ADS-B, de MLAT o de TIS-B. Los aviones sin posición son aeronaves cuyo transpondedor oyes, pero que no emiten posición o de las que llegan muy pocos mensajes. Una proporción alta sin posición es un buen motivo para participar en el MLAT: cómo la multilateración calcula posiciones a partir de varias estaciones lo cuenta MLAT y multilateración.

Range: máximo, mediana, cuartiles

El gráfico Range muestra más que solo la distancia máxima. Además del Max Range ves la distancia mediana de todos los aviones y un área para el rango entre el primer y el tercer cuartil. El máximo por sí solo engaña: un único avión a gran altitud con una situación meteorológica especial puede marcar un récord que poco tiene que ver con el día a día. Más revelador es si la mediana y los cuartiles suben tras un cambio.

Conviene saber que, de forma predeterminada, graphs1090 solo evalúa posiciones ADS-B para el alcance. Las posiciones de otras fuentes, como ADS-C o HFDL, se pueden incluir, según el repositorio, con un pequeño cambio en un script de graphs1090 que hay que repetir tras cada actualización; para valorar tu antena de 1090 MHz, sin embargo, es mejor quedarse con la configuración estándar.

Signal Level: entender los dBFS

El nivel de señal se expresa en dBFS: decibelios referidos a la escala completa del convertidor analógico-digital. 0 dBFS es el máximo; todo lo que hay por debajo es negativo. El gráfico muestra el nivel mediano medio, la señal más débil y la más fuerte y, en readsb, el ruido. Si la señal más fuerte está de forma permanente en el borde superior, estás saturando. Si la señal más débil está muy cerca del ruido, falta amplificación o tu cable se come demasiado.

Optimizar la ganancia con graphs1090

Muchas estaciones funcionan con demasiada ganancia. Suena paradójico, porque más amplificación parece significar más alcance. En la práctica, sin embargo, los aviones cercanos saturan el SDR y las señales fuertes tapan las débiles. wiedehopf señala expresamente que el AGC de hardware del RTL-SDR no funciona para ADS-B como se espera y en la práctica fija una ganancia muy alta.

Su guía de ganancia da valores objetivo claros para la proporción de mensajes por encima de -3 dBFS:

Situación	Valor objetivo
Caso normal	del 0,5 al 5 por ciento
Con dudas	alrededor del 2 por ciento
Justo en el aeropuerto	hasta cerca del 10 por ciento es aceptable; mejor el 5 por ciento o menos
Foco en aviones que vuelan bajo en las inmediaciones	el 0,5 por ciento o menos

Como segundo control sirve el gráfico de señal: la señal más débil debería estar entre -25 y -30 dBFS, y con foco en el entorno cercano, hasta -35 dBFS.

Así procedes:

Quien quiera ahorrarse el tanteo usa la ganancia automática de readsb. Según la documentación, está ajustada para ADS-B y se activa con --gain=auto; con --gain=auto-verbose registra sus cambios en el log. Es algo distinto del AGC de hardware del SDR. Qué SDR se dejan regular bien lo compara SDR para ADS-B comparados; quien trabaje con un Airspy encontrará las particularidades en Airspy Mini/R2 para ADS-B.

Gráfico polar: alcance por dirección

graphs1090 te dice hasta dónde oyes, pero no en qué dirección. Eso es justo lo que muestra un gráfico polar: para cada rumbo anota la mayor distancia medida, de modo que se forma una línea de contorno alrededor de tu ubicación. Con una visión perfecta en todas direcciones sería un círculo uniforme. En la realidad, la línea tiene picos, abultamientos y abolladuras, y precisamente esos son interesantes.

El contorno de alcance real en tar1090

readsb mantiene automáticamente un contorno así. De forma predeterminada, el decodificador guarda los datos de las últimas 24 horas; con la opción --range-outline-hours puedes cambiar el periodo. tar1090 dibuja la línea como un «actual range outline» dinámico sobre el mapa. En la configuración de tar1090 defines el color, el grosor del trazo y si la línea está visible en el primer acceso.

Como complemento, merece la pena el parámetro de URL ?pTracks: muestra las trazas de las últimas horas (según la documentación de tar1090, por defecto ocho) y así deja ver dónde tu cobertura es densa y dónde se cortan las trazas. Con el filtro de altitud ves además si en alguna dirección te faltan sobre todo aviones que vuelan bajo. Cómo usar tar1090 en el PC como radar completo lo explica Seguimiento de vuelos en el PC con tar1090 y Virtual Radar.

Otros programas también ofrecen representaciones de alcance, como Virtual Radar Server o la interfaz local del cliente de Plane Finder. Para todos vale lo mismo, y es importante: mide solo con los datos de tu propia antena. Un flujo de datos combinado con resultados MLAT o datos de otras estaciones infla la línea artificialmente.

Lo que revela la forma

Patrón en el gráfico polar	Causa probable
muesca afilada y estrecha	chimenea, mástil, edificio vecino muy cerca de la antena
sector ancho y abollado	ladera, rascacielos, superficie del tejado, la pared de tu propia casa
uniformemente pequeño en todo el contorno	antena demasiado baja, pérdidas del cable, muy poca o demasiada ganancia
una dirección claramente más lejos	visión libre sobre llanura o agua, a menudo en la dirección del flujo principal de tráfico
el alcance varía a lo largo del año	hojas en los árboles, vegetación mojada, situaciones meteorológicas

Heywhatsthat: la vara de medir teórica

Una abolladura en el gráfico polar no significa todavía que estés haciendo algo mal. Quizá simplemente hay una montaña. Para distinguirlo necesitas el alcance teórico de tu ubicación. Lo ofrece heywhatsthat.com: el servicio calcula, a partir de datos de terreno de la misión SRTM del transbordador espacial del año 2000, un panorama con todo lo que se ve desde tu ubicación. La función «up in the air» calcula con ello hasta dónde aparecen aviones sobre el horizonte a una altitud determinada.

Como las señales de 1090 MHz necesitan línea de visión libre, esta línea es una buena previsión del máximo. La guía de tar1090 menciona, sin embargo, dos limitaciones: los obstáculos a menos de unos 100 pies de la antena no se tienen en cuenta, y no se consideran los árboles. Tampoco los edificios aislados los refleja de forma fiable la cuadrícula de altitudes, que es bastante gruesa.

Crear el panorama

1. En heywhatsthat.com, elige «New Panorama».
2. Fija la ubicación exacta de la antena, haciendo clic en el mapa o mediante coordenadas.
3. Introduce la altura sobre el suelo. Por defecto son seis pies, es decir, la altura de los ojos; para una antena de tejado indicas la altura de montaje real.
4. Envía y espera a que termine el cálculo.
5. Bajo el mapa, con «up in the air», muestra los contornos para distintas altitudes de vuelo.

La URL del panorama terminado contiene un ID. Lo necesitas para el siguiente paso.

Mostrar la previsión en tar1090

tar1090 incluye un pequeño script que descarga los datos directamente de Heywhatsthat:

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

Sin más indicaciones, el script descarga la línea para 12 192 metros, es decir, 40 000 pies. Para comparar con tráfico más bajo, cargas dos líneas:

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

Así aparecen los límites para 10 000 y 40 000 pies. El script consulta los datos con un factor de refracción de 0,25, es decir, tiene en cuenta la ligera curvatura de las ondas de radio en la atmósfera. En el contenedor Ultrafeeder, en cambio, introduces el ID del panorama en la variable de entorno HEYWHATSTHAT_PANORAMA_ID.

Comparar medición y previsión

Ahora hay dos líneas superpuestas: el contorno medido de readsb y el teórico de Heywhatsthat. La comparación es lo que de verdad aporta conocimiento:

• Medido cerca de la línea de 40 000 pies: tu estación saca todo lo que permite el terreno. Más alcance solo se consigue con más altura.
• Medido claramente por dentro, pero de forma uniforme: frena la técnica. Los candidatos son las pérdidas del cable, la falta de un preamplificador o una ganancia mal ajustada. Las soluciones las describe Aumentar el alcance ADS-B con LNA y filtro.
• Medido por dentro solo en algunos sectores: un obstáculo local que Heywhatsthat no conoce, como edificios, árboles o la superficie de tu propio tejado. Aquí suele bastar con otro lugar de montaje; cómo encontrarlo lo muestra Encontrar la mejor ubicación para la antena.
• Medido por fuera en una dirección: ocurre con situaciones meteorológicas especiales de propagación reforzada o cuando posiciones ajenas se cuelan en tus datos. Comprueba si de verdad evalúas solo datos ADS-B propios.

Para situarte también ayuda la regla práctica del horizonte de radio de nuestra guía de ubicación: el alcance en kilómetros es aproximadamente 4,12 × (√altura de la antena + √altitud de vuelo), ambas en metros. Heywhatsthat no hace otra cosa, solo que con terreno real en lugar de una esfera lisa.

Registro de mediciones para experimentos con antenas

Si comparas antenas, por ejemplo la Spider que has construido contra una colineal coaxial de Construir tu propia antena de 1090 MHz, lleva un pequeño registro. Antes de cada cambio anota la fecha, la ganancia, el porcentaje de señales fuertes, la tasa media de mensajes en la hora punta, la distancia mediana y una captura del contorno. Después cambias exactamente una cosa y mides al menos un día completo, mejor una semana. Quien cambia dos cosas a la vez no sabe después qué ha funcionado.

Para los spotters, una estación bien medida tiene una utilidad muy práctica: sabes hasta dónde es fiable tu propio mapa y puedes calcular cuándo aparecerá una aproximación a tu aeropuerto de referencia, ya sea en la colina de observación de Múnich (Besucherhügel) con vistas al aeropuerto de Múnich o en la colina Affenfelsen de Hamburgo. Más tarde contrastas tus fotos con los datos grabados; cómo hacerlo lo explica Contrastar avistamientos con registros ADS-B.

Conclusión

Medir el rendimiento de recepción no es ninguna ciencia oculta, pero requiere las herramientas adecuadas y algo de paciencia. graphs1090 te da la evolución de la tasa de mensajes, el alcance y el nivel de señal, y con la proporción de señales fuertes muestra si tu ganancia es correcta. El contorno de alcance de tar1090 revela en qué dirección tu antena está ciega, y Heywhatsthat te dice si se debe al terreno o a tu técnica. Quien observa estos tres niveles juntos optimiza con criterio y no a ciegas, y al final tiene una estación cuyos límites conoce con exactitud.