Mesurer les performances de réception : graphs1090, diagrammes polaires et prévision de portée Heywhatsthat

L’antenne est en place, la clé tourne, la carte grouille d’avions – mais à quel point ta station est-elle vraiment bonne ? « J’ai l’impression d’en voir plus qu’hier » ne t’avance à rien si tu veux savoir si le nouveau câble, le préamplificateur ou le demi-mètre de mât en plus ont valu le coup. Il existe pour cela trois outils qui se complètent parfaitement : graphs1090 pour les statistiques dans le temps, le contour de portée dans tar1090 comme diagramme polaire par direction, et la prévision Heywhatsthat comme limite supérieure théorique. Ce guide te montre comment configurer les trois et ce que les courbes révèlent de ton récepteur.

La réponse courte

Tu mesures les performances de réception de ton récepteur ADS-B en installant graphs1090 et en observant pendant plusieurs jours les diagrammes du taux de messages, des avions, de la portée et du niveau du signal. Tu règles le gain pour que 0,5 à 5 % des messages soient plus forts que -3 dBFS. Pour la dépendance à la direction, tu regardes le contour de portée réel dans tar1090, et comme barre de référence, tu charges avec getupintheair.sh la portée théorique de Heywhatsthat sur la même carte. Là où les deux lignes sont très éloignées, il y a un potentiel d’amélioration.

Installer graphs1090

graphs1090 vient du développeur wiedehopf, qui maintient aussi readsb et tar1090. L’outil lit le fichier stats.json de ton décodeur, enregistre les valeurs avec collectd dans des bases RRD et en tire des diagrammes. Il faut readsb, dump1090-fa ou une autre variante de dump1090. Comment mettre en place la base, Installer readsb et tar1090 te le montre ; si tu utilises PiAware, tu as déjà avec dump1090-fa un décodeur adapté.

L’installation se fait avec une seule commande :

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

Ensuite, tu ouvres dans le navigateur http://<ip-de-ton-pi>/graphs1090. D’après la page du projet, /perf ou le port 8542 fonctionnent aussi. Si ton récepteur tourne dans le conteneur Ultrafeeder de sdr-enthusiasts, tu n’as rien à installer : graphs1090 y est déjà intégré et se trouve sous /graphs1090/ sur le port de la carte – plus de détails dans Alimenter plusieurs réseaux ADS-B avec Ultrafeeder.

Deux réglages à changer tout de suite

La configuration se trouve dans /etc/default/graphs1090. Deux options sont pratiques pour les spotteurs d’Europe centrale :

Option	Par défaut	Recommandation
range	nautical (milles marins)	metric pour des kilomètres
colorscheme	default	dark, si tu consultes les graphiques la nuit

Après l’enregistrement, sudo systemctl restart graphs1090 applique le changement. Dans le même fichier, tu peux aussi régler la taille des diagrammes et fixer des limites supérieures pour certains axes – utile si tu veux comparer des images avant et après et que la mise à l’échelle automatique te trompe.

Un détail sur la sécurité des données : par défaut, graphs1090 garde les données en mémoire vive et les écrit une fois par jour sur la carte SD pour la ménager. Les redémarrages ne posent aucun problème, mais une coupure de courant soudaine peut coûter les valeurs depuis la dernière écriture. Éteins donc proprement le Pi avant de le débrancher. L’outil crée en outre des sauvegardes hebdomadaires qu’il conserve huit semaines.

Lire les diagrammes les plus importants

En haut de la page, tu choisis la période : de 2 heures à 24 heures, 7 et 30 jours, jusqu’à plusieurs années. Pour évaluer un changement, 48 heures et 7 jours sont généralement les vues les plus parlantes. Pour la qualité de réception, quatre diagrammes comptent surtout :

Diagramme	Ce qu’il montre	À quoi reconnaître de bonnes valeurs
Message Rate	Messages par seconde, plus la part de signaux forts	taux élevé au fil de la journée, part rouge dans la plage cible
Aircraft Seen / Tracked	Total des avions, ventilés par position ADS-B, MLAT, TIS-B et sans position	peu d’avions sans position par rapport au total
Range	portée maximale, distance médiane, avion le plus proche, plage interquartile	valeurs maximales stables, pas de chute soudaine
Signal Level	niveau médian, signal le plus faible et le plus fort, avec readsb aussi le bruit	signal le plus faible vers -25 à -30 dBFS

Message Rate : le pouls de ta station

Le taux de messages est l’indicateur le plus honnête, car il compte chaque message Mode S décodé. Il suit le trafic : la nuit il chute fortement, le jour il monte avec les vagues d’arrivées et de départs long-courriers. Ce qui compte, ce n’est donc pas la valeur absolue, mais la comparaison de périodes identiques – mardi contre mardi, pas dimanche soir contre vendredi midi.

Ce diagramme contient aussi la zone rouge « Messages > -3dBFS » avec un pourcentage. Elle marque les messages qui arrivent si forts que la clé atteint sa limite. Cette valeur est ton principal levier pour le gain – nous y reviendrons. Les types de messages sont détaillés dans Les transpondeurs Mode A, C et S expliqués.

Aircraft Seen : positions et lacunes

Le diagramme des avions distingue l’origine d’une position : ADS-B, MLAT ou TIS-B. Les avions sans position sont des appareils dont tu entends le transpondeur, mais qui n’émettent pas eux-mêmes de position ou dont trop peu de messages arrivent. Une forte part sans position est une bonne raison de participer au MLAT : comment la multilatération calcule des positions à partir de plusieurs stations, MLAT et multilatération l’explique.

Range : maximum, médiane, quartiles

Le diagramme Range montre plus que la simple distance maximale. À côté de la Max Range, tu vois la distance médiane de tous les avions et une zone pour la plage entre le premier et le troisième quartile. Le maximum seul est trompeur : un avion isolé à haute altitude lors d’une situation météo particulière peut établir un record qui a peu à voir avec le quotidien. Il est plus parlant de voir si la médiane et les quartiles montent après un changement.

Bon à savoir : par défaut, graphs1090 n’évalue pour la portée que les positions ADS-B. Les positions d’autres sources comme l’ADS-C ou le HFDL peuvent, d’après le dépôt, être incluses par une petite modification d’un script graphs1090, à refaire après chaque mise à jour – pour évaluer ton antenne 1090 MHz, mieux vaut toutefois rester sur le réglage par défaut.

Signal Level : comprendre les dBFS

Le niveau du signal s’exprime en dBFS – décibels par rapport à la pleine échelle du convertisseur analogique-numérique. 0 dBFS est le maximum, tout ce qui est en dessous est négatif. Le diagramme montre le niveau médian moyen, le signal le plus faible et le plus fort, ainsi que le bruit avec readsb. Si le signal le plus fort reste en permanence en haut de l’échelle, tu satures. Si le signal le plus faible est très proche du bruit, il manque de l’amplification ou ton câble absorbe trop.

Optimiser le gain avec graphs1090

Beaucoup de stations tournent avec trop de gain. Cela semble paradoxal, car plus d’amplification fait penser à plus de portée. En pratique, les avions proches saturent alors la clé, et les signaux forts couvrent les faibles. wiedehopf souligne explicitement que l’AGC matériel du RTL-SDR ne travaille pas comme on l’espère pour l’ADS-B et règle effectivement une amplification très élevée.

Son guide de réglage du gain donne des valeurs cibles claires pour la part des messages au-dessus de -3 dBFS :

Situation	Valeur cible
Cas normal	de 0,5 à 5 %
Incertain	environ 2 %
Directement à l’aéroport	jusqu’à environ 10 % acceptable, 5 % ou moins de préférence
Focus sur les avions volant bas à proximité	0,5 % ou moins

Comme second contrôle, le diagramme de signal sert : le signal le plus faible devrait se situer environ entre -25 et -30 dBFS, et jusqu’à -35 dBFS si tu te concentres sur la proximité.

Voici comment procéder :

Pour t’épargner les tâtonnements, utilise la fonction autogain de readsb. D’après la documentation, elle est adaptée à l’ADS-B et s’active avec --gain=auto ; avec --gain=auto-verbose, elle consigne ses changements dans le journal. C’est autre chose que l’AGC matériel de la clé. Quelles clés se règlent bien, Comparatif des clés SDR pour l’ADS-B le compare ; si tu travailles avec un Airspy, tu trouveras ses particularités dans Airspy Mini/R2 pour l’ADS-B.

Diagramme polaire : la portée par direction

graphs1090 te dit jusqu’où tu entends – mais pas dans quelle direction. C’est exactement ce que montre un diagramme polaire : il reporte pour chaque relèvement la plus grande distance mesurée, ce qui dessine une ligne de contour autour de ton emplacement. Avec une vue dégagée à 360°, ce serait un cercle régulier. En réalité, la ligne a des pointes, des renflements et des creux – et ce sont justement eux qui sont intéressants.

Le contour de portée réel dans tar1090

readsb tient automatiquement un tel contour. Par défaut, le décodeur conserve les données des dernières 24 heures ; avec l’option --range-outline-hours, tu peux changer la période. tar1090 trace la ligne comme un « actual range outline » dynamique sur la carte. Dans la configuration de tar1090, tu définis la couleur, l’épaisseur du trait et si la ligne est visible dès la première ouverture.

Le paramètre d’URL ?pTracks est un complément utile : il affiche les traces des dernières heures – d’après la documentation de tar1090, huit heures par défaut – et rend visible où ta couverture est dense et où les traces s’interrompent. Avec le filtre d’altitude, tu vois en plus si, dans une direction, ce sont surtout les avions volant bas qui te manquent. Comment utiliser tar1090 sur PC comme un vrai radar, Suivre les vols sur PC avec tar1090 et Virtual Radar l’explique.

D’autres programmes proposent aussi des affichages de portée, par exemple Virtual Radar Server ou l’interface locale du client Plane Finder. Pour tous, une règle importante : mesure uniquement avec les données de ta propre antenne. Un flux fusionné avec des résultats MLAT ou des données d’autres stations gonfle artificiellement la ligne.

Ce que la forme révèle

Motif dans le diagramme polaire	Cause probable
encoche nette et étroite	cheminée, mât, bâtiment voisin proche de l’antenne
secteur large et creusé	pente, immeuble, toit, mur de ta propre maison
partout uniformément petit	antenne trop basse, pertes dans le câble, trop peu ou beaucoup trop de gain
une direction nettement plus loin	vue dégagée sur la plaine ou l’eau, souvent dans la direction du flux principal de trafic
la portée varie au fil de l’année	feuillage des arbres, végétation mouillée, situations météo

Heywhatsthat : la barre de référence théorique

Un creux dans le diagramme polaire ne signifie pas encore que tu fais quelque chose de travers. Peut-être qu’il y a simplement une montagne. Pour faire la différence, il te faut la portée théorique de ton emplacement. heywhatsthat.com la fournit : le service calcule, à partir des données de relief de la mission de la navette SRTM de 2000, un panorama de tout ce qui est visible depuis ton emplacement. La fonction « up in the air » en déduit jusqu’où les avions se trouvent au-dessus de l’horizon à une altitude donnée.

Comme les signaux 1090 MHz exigent une ligne de vue dégagée, cette ligne est une bonne prévision du maximum. Le guide de tar1090 mentionne toutefois deux limites : les obstacles situés à moins d’environ 100 pieds de l’antenne ne sont pas pris en compte, et les arbres ne sont pas pris en compte. Même les bâtiments isolés ne sont pas représentés de façon fiable par la grille d’altitude grossière.

Créer un panorama

1. Sur heywhatsthat.com, choisis « New Panorama ».
2. Place exactement l’emplacement de l’antenne – par un clic sur la carte ou avec des coordonnées.
3. Saisis la hauteur au-dessus du sol. Par défaut, c’est six pieds, soit la hauteur des yeux ; pour une antenne de toit, indique la hauteur de montage réelle.
4. Envoie et attends que le calcul soit terminé.
5. Sous la carte, affiche avec « up in the air » les contours pour différentes altitudes de vol.

L’URL du panorama terminé contient un ID. Tu en auras besoin pour l’étape suivante.

Afficher la prévision dans tar1090

tar1090 inclut un petit script qui charge les données directement depuis Heywhatsthat :

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

Sans autre indication, le script récupère la ligne pour 12 192 mètres, soit 40 000 pieds. Pour une comparaison avec un trafic plus bas, tu charges deux lignes :

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

Les limites pour 10 000 et 40 000 pieds apparaissent alors. Le script interroge les données avec un facteur de réfraction de 0,25, tient donc compte de la légère courbure des ondes radio dans l’atmosphère. Dans le conteneur Ultrafeeder, tu saisis plutôt l’ID du panorama dans la variable d’environnement HEYWHATSTHAT_PANORAMA_ID.

Comparer la mesure et la prévision

Maintenant, deux lignes se superposent : le contour mesuré de readsb et le contour théorique de Heywhatsthat. La comparaison est le vrai gain de connaissance :

• Mesuré proche de la ligne des 40 000 pieds : ta station tire ce que le relief permet. Plus de portée n’est possible qu’avec plus de hauteur.
• Mesuré nettement en dessous, mais de façon uniforme : la technique freine. Les candidats sont les pertes dans le câble, un préamplificateur manquant ou un gain mal réglé. Des solutions sont décrites dans Augmenter la portée ADS-B avec LNA et filtre.
• Mesuré en dessous seulement dans certains secteurs : un obstacle local que Heywhatsthat ne connaît pas – bâtiments, arbres, le toit de ta propre maison. Un autre lieu de montage aide souvent déjà ; comment le trouver, Trouver le meilleur emplacement d’antenne te le montre.
• Mesuré au-delà dans une direction : cela arrive lors de situations météo particulières avec propagation renforcée ou quand des positions étrangères se glissent dans tes données. Vérifie que tu n’évalues vraiment que tes propres données ADS-B.

Pour situer les ordres de grandeur, la formule empirique de l’horizon radio de notre guide sur l’emplacement aide aussi : la portée en kilomètres vaut grossièrement 4,12 × (√hauteur d’antenne + √altitude de vol), les deux en mètres. Heywhatsthat ne fait rien d’autre, simplement avec le vrai relief au lieu d’une sphère lisse.

Journal de mesures pour les essais d’antennes

Quand tu compares des antennes – par exemple la spider que tu as construite contre une coaxiale colinéaire tirée de Construire une antenne 1090 MHz –, tiens un petit journal. Avant chaque changement, note la date, le gain, le pourcentage de signaux forts, le taux de messages moyen aux heures de pointe, la distance médiane et une capture d’écran du contour. Ensuite, tu ne changes qu’une seule chose et tu mesures au moins une journée complète, mieux une semaine. Celui qui change deux choses à la fois ne sait pas ensuite ce qui a agi.

Pour les spotteurs, une station bien mesurée a une utilité très concrète : tu sais jusqu’où ta propre carte est fiable et tu peux estimer quand une approche vers ton aéroport de référence apparaît – que ce soit à la butte d’observation de Munich avec vue sur l’aéroport de Munich ou à l’Affenfelsen de Hambourg. Plus tard, tu recoupes tes photos avec les données enregistrées ; comment faire, Recouper tes observations avec les journaux ADS-B l’explique.

Conclusion

Mesurer les performances de réception n’est pas sorcier, mais demande les bons outils et un peu de patience. graphs1090 te donne l’évolution du taux de messages, de la portée et du niveau du signal, et montre avec la part de signaux forts si ton gain convient. Le contour de portée de tar1090 révèle dans quelle direction ton antenne est aveugle, et Heywhatsthat te dit si cela tient au relief ou à ta technique. Celui qui considère ces trois niveaux ensemble optimise de façon ciblée plutôt qu’au hasard – et finit avec une station dont il connaît précisément les limites.