De kleinste dual-band ADS-B ontvanger-module ter wereld

Achtergrond

Het afgelopen jaar hebben ontwikkelaars en enthousiastelingen de open-source vliegtuigtrackings-technologie van de ADSBee 1090U geïntegreerd in uiteenlopende platforms, van grondstations op luchthavens tot drones en weerballonnen.

Uit nauw contact met klanten bleek dat er voor veel toepassingen behoefte is aan een ADS-B ontvanger met een zeer laag stroomverbruik en lage kosten, specifiek afgestemd op detect-and-avoid toepassingen, zonder dat de volledige functionaliteit van de ADSBee 1090U noodzakelijk is.

Tegelijkertijd bracht Semtech de vierde generatie LoRA IP uit op een chip genaamd de LR2021. Deze bevat een nieuwe RF-frontend en demodulator voor OOK-ontvangst met een hoge bitsnelheid. Deze chip integreert een RF-architectuur die voorheen bestond uit aangepaste discrete componenten (zoals in de ADSBee 1090U en de meeste andere ontvangers), waardoor zowel de vormfactor als het stroomverbruik voor het ontvangen van Mode S-pakketten drastisch zijn verminderd.

In combinatie met een energiezuinige RF MCU vormt de LR2021 de ideale basis voor een zeer kleine, goedkope dual-band ADS-B ontvanger. Als RF MCU is gekozen voor de TI CC1314, de volgende generatie van de TI CC1312 die wordt gebruikt voor het ontvangen van UAT (en binnenkort andere sub-GHz trackingprotocollen) op de ADSBee 1090U.

Begin 2026 startte het ontwerp van deze combinatie onder de naam "ADSBee 1421", afgeleid van de onderdeelnummers (TI CC1314 en LR 2021). Conform de bestaande naamgevingsconventies (zoals de ADSBee m1090) is een "m" toegevoegd om aan te geven dat het een soldeerbare module is, wat integratie in aangepaste PCB-ontwerpen vergemakkelijkt. Zo is de ADSBee m1421 ontstaan.

Kenmerken

De ADSBee m1421 ondersteunt dual-band ADS-B ontvangst (Mode S en UAT), inclusief ondersteuning voor UAT uplink-protocollen (TIS-B verkeer / FIS-B weer). De module is ideaal voor embedded toepassingen waarbij massa en stroomverbruik beperkt zijn:

  • Gewicht: minder dan 2 gram.
  • Stroomverbruik: minder dan 60mW.
  • Afmetingen: 23,4 x 14,5 mm x 2,7 mm.

De firmware en het schema van de ADSBee m1421 zijn open source onder een GPL v3-licentie. Alle logica voor het decoderen en tracken van vliegtuigposities is gelijkgeschakeld met de breed geaccepteerde ADSBee 1090 firmware en is beschikbaar voor build in cloud CI.

Ondersteunde outputprotocollen

De ADSBee m1421 ondersteunt de volgende protocollen (met meer in ontwikkeling):

  • GDL90
  • MAVLINK1
  • MAVLINK2
  • Aircraft JSON
  • CSBee
  • Raw packets

Beschikbaarheid en prijzen

De ADSBee m1421 is verkrijgbaar in een standaardvariant en een NDAA-conforme variant.

AantalPrijs (Standaard)
< 1$48,00
1 – 9$48,00
10 – 99$45,00
100 – 999$42,00
1000+$39,00

De NDAA-conforme variant is momenteel duurder ($75), maar er wordt gewerkt aan het verhogen van de productiecapaciteit in de VS om prijsgelijkheid met de standaardmodule te bereiken, naar verwachting tegen december 2026.

Vergelijking: ADSBee 1421 versus ADSBee 1090

De ADSBee 1421 vervangt de ADSBee 1090 niet; ze hebben verschillende architecturen en dienen verschillende doelen.

De ADSBee 1421 maakt gebruik van de LR2021 voor een sterk geïntegreerde, energiezuinige Mode S-ontvanger. De LR2021 heeft echter enkele beperkingen vergeleken met de architectuur van discrete RF-componenten en RP2040 PIO in de ADSBee 1090.

Om een bevredigend dynamisch bereik te behalen (het gelijktijdig ontvangen van zowel zeer nabije als zeer verre vliegtuigen), moet de LR2021 worden afgestemd op slechts één type Mode S-pakket: Downlink Format 17 (ADS-B). Dit betekent dat de module uitstekend is in het bepalen van de locatie van vliegtuigen, maar geen squawk-codes ontvangt en minder non-ADSB pakketten oppikt. Voor detect-and-avoid toepassingen is dit meestal geen probleem, maar voor dataverzameling kan dit een nadeel zijn. De firmware biedt configuratiemogelijkheden om ontvangst via de Mode S-preamble (en dus alle Mode S-pakkettypen) te ondersteunen, maar dit resulteert in een slechter dynamisch bereik.

Daarnaast ondersteunt de Semtech LR2021 in de high-throughput configuratie geen timestamps per pakket of RSSI. Dit is een nadeel voor multilateratie-toepassingen (MLAT), waarbij vliegtuigen worden getrackt via een array van ontvangers en de aankomsttijd van elk pakket. Hoewel er ideeën zijn om MLAT toe te voegen, wordt dit momenteel niet als standaardfunctionaliteit ondersteund.

Welke module kiezen?

  • ADSBee 1090: Kies deze voor volledige dual-band ADS-B functionaliteit met alle opties, waarbij stroomverbruik, vormfactor en kosten ondergeschikt zijn. Inclusief ingebouwde WiFi/Ethernet/USB-connectiviteit.
  • ADSBee 1421: Kies deze voor dual-band ADS-B die voldoende is voor vliegtuigtracking (zonder MLAT timestamps / per-pakket RSSI / non-DF17 pakketten), waarbij stroomverbruik, vormfactor en kosten cruciaal zijn. Beschikt enkel over een UART-interface.

Aanvullende functionaliteiten

De LR2021 is meer dan alleen een Mode S-ontvanger. De 2.4GHz frontend is beschikbaar als een proper coplanar waveguide (aangeduid als "LRHF" op de module), waardoor klanten de LR2021 kunnen gebruiken als een mesh-radio transmitter/ontvanger met LoRa en andere ondersteunde protocollen.

De SYNC-lijn van ADSBee stelt een externe host MCU in staat om de CC1314 binnen 25µs in slaapstand te zetten, waardoor de volledige controle over de LR2021 wordt overgedragen. Dit biedt flexibiliteit in embedded toepassingen, aangezien de CC1314 alle vliegtuiggegevens behoudt in de slaapstand; zo kan er gewisseld worden tussen mesh-radio en Mode S-ontvangst.

Let op: De ADSBee m1421 beschikt momenteel niet over EMI-certificering op moduleniveau en mag als transmitter alleen worden gebruikt in overeenstemming met de lokale regelgeving.

Bijschrift bij oscilloscoop-opname: Oscilloscoop-opname van de LR2021 RESET-lijn (geel) die wordt vrijgegeven door de m1421 nadat de SYNC-lijn (groen) hoog wordt, consistent over honderden overdrachten. De ADSBee m1421 is "vrij" van de LR2021 binnen ongeveer 25µs.

Aan de slag met de ADSBee 1421

Plug-and-play: De Developer Kit

Voor een snelle start is er de ADSBee 1421 Developer Kit. Deze bevat:

  • Een ADSBee m1421 module gesoldeerd op een open-source carrier board (de ADSBee 1421).
  • Een aparte RP2040 Zero board als USB-naar-serieel bridge en automatische programmeur voor firmware-updates.

Zodra de ADSBee 1421 is geconfigureerd, kan deze worden aangesloten op elk apparaat dat ADS-B data via UART accepteert, zoals een drone-flightcontroller of een eigen host MCU/CPU. Open-source softwaretools op adsbee.aero maken het mogelijk om de devkit via USB-serieel te configureren en een live kaart van ontvangen vliegtuigen te bekijken.

Productontwerp: Eigen board bouwen

Voor klanten die de ADSBee m1421 integreren in een eigen carrier board, zijn de volgende bestanden vrij beschikbaar:

  • KiCAD footprint-bestanden
  • Symbolen
  • 3D-modellen
  • Referentieontwerp van het minimum form factor carrier board

Voor massaproductie worden de modules geleverd in trays van 50 stuks. Het serienummerlabel op de ADSBee m1421 is reflow-bestendig en chemisch resistent; de module kan tot twee reflow-cycli doorstaan zonder problemen.

Bijschrift bij foto: Een tray met ADSBee m1421 modules, vers uit de oven! De truc is om de tray vooraf in te vetten, anders hebben ze de neiging om vast te plakken.

Voor zeer grote volumes (afname boven de 1000 stuks of een geschat jaarlijks verbruik boven de 12.000 stuks) zijn er aanvullende prijsstaffels beschikbaar via directe offerte.