Farsi vedere: un monitor pubblico sulla visibilità elettronica del volo libero

In questi anni, in Europa, si stanno scrivendo le regole su come gli aerei si faranno vedere dai droni, dai servizi di U-space e dagli altri aerei. Si decide quali dispositivi saranno accettati, quanto spesso dovranno trasmettere la posizione e attraverso quale canale. Al tavolo siedono l’aviazione generale, i costruttori di droni, gli operatori di telefonia, i fornitori di servizi. Il volo libero ci arriva quasi sempre come una nota a piè di pagina, perché le regole si pensano per aerei che partono da un aeroporto, dove un’apparecchiatura si può prescrivere e poi controllare.

Noi partiamo da un pendio con lo zaino in spalla. Nessuno può controllare cosa c’è nello zaino, e una regola che non si può far rispettare finisce ignorata. Quello che ogni pilota ha sempre con sé è il telefono. Per discutere di questo servono numeri, e numeri sul volo libero finora non ce n’erano. Così ho costruito uno strumento che li misura, in continuo e in pubblico: l’Electronic Conspicuity Monitor.

Questo articolo racconta perché esiste, come funziona e cosa dicono i primi dati. Le parti più tecniche stanno nei riquadri chiusi: chi non è interessato può saltarle senza perdere il filo, chi vuole sapere come è fatta una misura le apre con un clic.

Di cosa parliamo

“Visibilità elettronica” (in inglese electronic conspicuity) è tutto quello che fa sapere ad altri, per via elettronica, dove si trova un aereo. Per noi vuol dire soprattutto quattro cose.

• FLARM, il sistema anticollisione nato per gli alianti, che oggi sta dentro molti strumenti da volo libero.
• FANET, il protocollo radio aperto nato nel volo libero, che parla con gli altri strumenti FANET e con le stazioni a terra.
• ADS-L, lo standard che EASA ha definito per l’aviazione leggera e per U-space. Esiste già via radio, sugli stessi 868 MHz di FLARM e FANET, ed è in preparazione una variante che passa dalla rete cellulare.
• Le app sul telefono, che mandano la posizione via internet a chi la vuole ricevere.

Il monitor ascolta l’Open Glider Network (OGN), una rete di ricevitori a terra gestita da volontari, che raccoglie quello che sente via radio e quello che alcune app e piattaforme le inoltrano via internet, e lo pubblica in un flusso aperto. Su quel flusso il monitor misura per quanto tempo, e in quali condizioni, un aereo resta visibile alla rete con una posizione vicina a quella vera. La misura è separata per tipo di aereo: aerei a motore, alianti, parapendii e deltaplani. È l’unico modo per far vedere, con dati veri, dove il volo libero si comporta diversamente.

Per chi vuole i dettagli: il flusso OGN e i due canali

Il flusso OGN è in formato APRS, lo stesso dei radioamatori. Ogni pacchetto porta nel campo di destinazione un codice (il tocall) che dice da quale sistema arriva: FLARM, ADS-L, FANET, tracker OGN, PilotAware, ADS-B, e ciascuna app o piattaforma con il suo.

Il canale si riconosce da un dettaglio. Un pacchetto sentito via radio da un ricevitore a terra porta le misure che il ricevitore aggiunge, cioè il rapporto segnale/rumore in dB e lo scostamento di frequenza in kHz. Un pacchetto arrivato via internet da un’app non le ha. Così ogni sistema, anche uno che il monitor non conosce ancora, finisce nel canale giusto.

Il monitor non ascolta direttamente la radio: vede solo quello che i ricevitori OGN sentono. Due strumenti radio vicini si sentono a vicenda anche dove nessun ricevitore a terra li sente, e quel caso resta fuori dalla misura. Il monitor misura la visibilità verso la rete, quella che serve a U-space, ai droni, ai soccorsi e alle mappe di tracciamento.

Perché servono i numeri, e adesso

Prendiamo una regola che sembra innocua: “la posizione va considerata vecchia se non è stata aggiornata negli ultimi sei secondi”. Per un aereo a 240 km/h sei secondi sono 400 metri, e la regola ha senso. Per un parapendio a 36 km/h sono 60 metri, la distanza tra due piloti nella stessa termica. Uno strumento da volo libero che trasmette ogni 150 metri, e quindi tiene la propria posizione sempre a meno di 150 metri dal vero, verrebbe giudicato vecchio per gran parte del volo. Si troverebbe costretto a trasmettere dieci volte più spesso di quanto serva, consumando la batteria di uno strumento che deve durare una giornata intera.

Visibilità elettronica e anticollisione sono due mestieri diversi

Centocinquanta metri possono sembrare tanti a chi pensa al FLARM che fischia quando un aliante ci passa vicino. Quello è l’anticollisione, e lavora su un’altra scala. Due strumenti a poche centinaia di metri l’uno dall’altro si parlano direttamente via radio, senza passare da nessuna rete, una volta al secondo. Calcolano dove saranno i due aerei nei prossimi 10-20 secondi e avvisano il pilota se le traiettorie si incrociano. Lì contano le decine di metri e i secondi, e una posizione vecchia di 15 secondi sarebbe inutile.

La visibilità elettronica serve a chi sta lontano: il servizio U-space che autorizza il volo di un drone, l’operatore che lo pilota da dieci chilometri di distanza, l’elicottero del soccorso che entra in valle, chi segue un pilota da casa. A loro serve sapere che in quella zona c’è un parapendio, e dove si sta spostando, per tenersene alla larga per tempo, con margini di centinaia di metri. Per questo uso una posizione entro 150 metri da quella vera, che per un parapendio vuol dire aggiornata almeno ogni 15 secondi circa, fa esattamente il suo lavoro. Un drone che si tiene a 500 metri da un parapendio non cambia decisione se il punto sulla mappa è spostato di 150 metri.

Le due funzioni hanno quindi bisogni diversi, e lo stesso numero non può servirle entrambe. Il telefono non può fare anticollisione, perché non parla direttamente con gli aerei vicini, e la radio resta insostituibile per quello. Per farsi vedere dalla rete il telefono basta, e consuma molto meno se manda la posizione solo quando serve. Il monitor misura la visibilità verso la rete, ed è per questo che giudica le posizioni in metri: 300 metri per dire che la posizione è aggiornata, il doppio dei 150 di cui parlavo, così che la perdita di una singola trasmissione non basti a far scattare il giudizio.

Oppure prendiamo l’idea che “la radio è più affidabile del telefono”. Per un aliante può darsi. Per un parapendio la radio sta in un’imbragatura, sotto un pilota che le fa da schermo, e il telefono ha davanti una rete di celle pensata per chi sta a terra, cioè proprio dove il parapendio passa gran parte del suo tempo. Quale dei due tenga meglio un parapendio sulla mappa è una domanda a cui si può rispondere solo misurando.

Gli obiettivi del monitor sono tre. Il primo è promuovere ADS-L, sia via radio sia nella variante mobile, perché un linguaggio comune tra aviazione leggera, droni e servizi di terra conviene a tutti. Il secondo è tenere aperta la strada alle app sul telefono, che per il volo libero sono l’unico dispositivo davvero universale. Il terzo è portare ai regolatori dati oggettivi, divisi per tipo di aereo, perché le regole tengano conto anche di chi vola a 35 km/h.

Misurare in metri

La scelta di fondo è questa: un buco tra una posizione e l’altra si giudica da quanta strada ha fatto l’aereo nel frattempo. Il monitor divide il tempo di volo in tre livelli. La posizione sulla mappa è aggiornata finché resta entro 300 metri dall’aereo vero, approssimata tra 300 metri e un chilometro, e l’aereo è perso quando è più di un chilometro avanti rispetto all’ultima posizione nota.

Per un parapendio 300 metri sono una trentina di secondi di volo, un chilometro un minuto e mezzo di silenzio. Per un aereo a 240 km/h il chilometro passa in 15 secondi. Lo stesso metro vale così per tutti, e ognuno viene giudicato per quanto si sposta davvero. I 300 metri sono anche, più o meno, la distanza oltre la quale un parapendio diventa difficile da trovare a occhio.

Per chi vuole i dettagli: come si calcola il tempo “perso”

Due posizioni consecutive di uno stesso dispositivo, sullo stesso canale, formano un segmento. Tra le due, chi guarda la mappa vede l’aereo fermo nell’ultimo punto ricevuto mentre l’aereo continua a volare. Se il segmento dura 40 secondi e l’aereo nel frattempo ha fatto 400 metri, la parte del segmento passata oltre i 300 metri di distanza conta come approssimata. Sommando su tutti i segmenti si ottiene la quota del tempo di volo in ciascun livello.

Le regole per non ingannarsi sono poche e scritte. Un segmento conta come volo se a uno dei due estremi la velocità è almeno 10 km/h, così il pilota che risale a piedi verso il decollo non annacqua le cifre. Un silenzio di più di 20 minuti apre una nuova sessione, perché vuol dire strumento spento o cambio di sito. Un segmento che implicherebbe più di 500 km/h viene scartato, perché indica un indirizzo condiviso da due dispositivi. Un pacchetto arrivato con più di cinque minuti di ritardo viene ignorato. Un’app che ritrova il segnale e spedisce in blocco le posizioni accumulate conta quindi come invisibile per i minuti in cui è stata zitta, ed è giusto così: in quel momento nessuno poteva vederla.

Tutte le regole, con le loro ragioni, sono nella pagina del metodo. Ogni modifica è datata e porta un registro, così chi confronta due numeri di periodi diversi sa se è cambiata la misura o il mondo.

I primi dati

Una premessa necessaria. Il monitor misura con le regole definitive dal 4 ottobre 2026, quindi i numeri che seguono vengono da un giorno e mezzo di dati, raccolti in tutto il mondo dove OGN ha ricevitori, con l’Europa a fare la parte del leone. Si assesteranno nelle prossime settimane. La pagina li ricalcola in continuo, e quello che leggete qui è una fotografia del momento in cui scrivo.

Radio o telefono?

Per i parapendii e i deltaplani le app sul telefono hanno perso l’aereo, cioè l’hanno lasciato più di un chilometro indietro sulla mappa, per lo 0,8% del tempo di volo. La radio lo ha perso per il 9,5%. Negli alianti succede il contrario: le app lo perdono per il 12% del tempo e la radio per l’8%. Negli aerei a motore le app lo perdono per il 7,6% e la radio per il 16%.

Una parte della risposta sta nella quota. Il telefono ha bisogno della copertura cellulare, e le celle sono orientate verso terra: un aliante che sta a 2.000 metri ne esce, un parapendio che passa metà del suo tempo sotto i 300 metri dal suolo ci resta dentro. L’altra parte sta nella radio, e la spiego tra poco.

Qualcuno potrebbe obiettare che il confronto è falsato proprio dalla quota: il volo libero vola basso, e magari a quote basse si perde di più per tutti. Ho fatto la verifica. Ripesando ogni tipo di aereo come se volasse alle stesse quote di tutto il traffico insieme, le percentuali cambiano di meno di due punti. Il risultato regge, e anzi per la radio dei parapendii peggiora un po’, perché in basso la radio va meglio della media.

Perché la radio perde i parapendii: il pilota fa da schermo

Il pilota di parapendio sta appeso nell’imbragatura con lo strumento sull’imbragatura stessa o in un cockpit davanti al petto, quindi il suo corpo sta tra la radio e una parte del cielo. Quanto conta si può misurare, ed è una delle cose che il monitor fa. Un parapendio che gira in termica fa un giro completo ogni 20-30 secondi, quindi il suo trasmettitore punta verso un ricevitore a terra da tutte le direzioni, a turno, per tempi uguali. Un’antenna che irradiasse allo stesso modo in tutte le direzioni verrebbe sentita ugualmente da ogni lato. Dove invece c’è il corpo, i pacchetti spariscono.

Il risultato, tradotto in distanza: dal lato più debole il segnale di un parapendio arriva con una portata pari al 56% di quella del lato più forte. Per un aliante, dove l’antenna sta sul cruscotto con il pilota dietro, il lato debole conserva il 72%. Per gli aerei a motore il 63%. In pratica, un ricevitore che sente il parapendio a 10 chilometri dal lato migliore lo sente a meno di 6 dal lato peggiore.

Per chi vuole i dettagli: come si misura lo schermo del corpo

Si prendono solo i pacchetti FLARM ricevuti mentre l’aereo gira in termica, riconosciuta dal rateo di virata che FLARM trasmette o dal cambio di rotta tra due pacchetti. Per ogni pacchetto si calcola la direzione della stazione ricevente rispetto alla prua dell’aereo, e si conta in quale dei settori attorno all’aereo cade. Se l’antenna irradiasse uguale in tutte le direzioni, ogni settore riceverebbe la stessa quota di pacchetti.

Le stazioni vicine sentono quasi tutto da qualunque lato, e quindi nascondono l’effetto. La forma dello schermo si legge perciò dalle stazioni oltre i 20 km, dove il segnale è al limite e un lato debole si traduce in pacchetti persi. L’entità si legge invece dalle stazioni entro 5 km, dal rapporto segnale/rumore corretto per la distanza, con almeno 300 campioni per settore. Le due letture concordano bene, con una correlazione tra 0,90 e 0,95.

Il passaggio dai decibel alla portata usa la propagazione in vista ottica, dove il segnale cala con il quadrato della distanza: ogni 6 dB in meno dimezzano la portata. I 5,1 dB del parapendio diventano così il 56%.

Un limite da tenere presente: le stazioni sono a terra, sotto l’aereo, e in virata l’aereo è anche inclinato. La misura descrive quindi lo schermo verso il basso, cioè verso la rete a terra e verso chi vola più in basso. Verso un altro aereo alla stessa quota lo schermo potrebbe essere più forte o più debole, e nessun ricevitore a terra può misurarlo.

La copertura del telefono cala con la quota?

Sì, e molto, ma il volo libero quasi non se ne accorge. Con le app gli aerei a motore si perdono per l’1,4% del tempo sotto i 300 metri dal suolo e per il 27% sopra i 2.000. Gli alianti passano dal 5% in basso al 37% tra 1.200 e 2.000 metri. I parapendii restano tra lo 0,7% sotto i 300 metri e l’1,3% tra 600 e 1.200, perché sopra quella quota di app che inoltrano la posizione ne volano ancora troppo poche per avere un numero.

I limiti dichiarati dagli operatori telefonici e da uno studio del 2021 per EASA dicono più o meno la stessa cosa: copertura affidabile fino a 300 metri, irregolare fino a circa mille, collegamento perso tra 600 e 1.200 metri nelle prove fatte per EASA. Le quote dove il volo libero passa la maggior parte del suo tempo sono anche quelle dove il telefono funziona meglio.

Per chi vuole i dettagli: la quota sul terreno e i suoi errori

La quota sul terreno è la quota dell’aereo nel pacchetto meno l’altezza del suolo, presa dal modello NOAA ETOPO 2022 a 15 secondi d’arco. Nelle Alpi una cella del modello misura circa 460 per 310 metri, e il suolo sotto l’aereo è interpolato tra le quattro celle più vicine, così da seguire un pendio dentro una cella. Sui pendii più ripidi l’errore mediano scende così a una trentina di metri. Il rilievo più piccolo di una cella resta, quindi vicino a un costone, dove un pilota può fare dinamica a 50 metri dal pendio, il modello può sbagliare di qualche decina di metri, a volte di più di cento. Un errore di quella taglia sposta qualche segmento da una fascia all’altra, e non basta a far diventare una fascia dove le app perdono di rado una dove perdono spesso.

C’è anche la questione del riferimento delle quote. FLARM e ADS-L trasmettono l’altezza sull’ellissoide GPS e il ricevitore OGN la converte in quota sul mare. FANET e i tracker OGN mandano direttamente la quota sul mare. Per le app nessuno documenta quale quota inoltrino: una che passasse l’altezza grezza di un telefono Android, che è sull’ellissoide, risulterebbe in Europa una cinquantina di metri troppo alta. Lo sto verificando confrontando i piloti che si vedono contemporaneamente via app e via radio.

ADS-L dovrebbe trasmettere il rateo di virata?

Alianti, parapendii e deltaplani passano molto tempo a girare in termica, spesso in tanti nella stessa. Chi deve prevedere dove sarà un aereo fra qualche secondo, per evitarlo, deve sapere che sta girando. FLARM e i tracker OGN trasmettono il rateo di virata. ADS-L non ha un campo per farlo, quindi il ricevitore deve ricavarlo dagli ultimi due pacchetti sentiti. Quando arrivano tutti, quei due pacchetti sono distanti un secondo e il conto viene bene. Quando se ne perdono, come succede quando il corpo del pilota scherma la radio, gli ultimi due possono essere distanti molti secondi, e in 16 secondi un parapendio in termica fa più di mezzo giro.

Il monitor lo misura simulando la perdita di pacchetti sulle tracce più fitte. Con un pacchetto ogni 16 secondi, la previsione di dove sarà un aereo in termica 10 secondi dopo sbaglia tipicamente di 234 metri se il ricevitore deve ricavare la virata da sé, e di 40 metri se il pacchetto porta il rateo. Per i parapendii il passaggio è da 93 a 45 metri, per gli alianti da 279 a 39. E i buchi radio di più di 16 secondi capitano ai parapendii nel 9% dei casi, contro meno dell’1% degli alianti. Il dato serve a chi scrive la specifica di ADS-L: un campo in più nel pacchetto vale di più proprio per chi perde più pacchetti.

Per chi vuole i dettagli: come si valuta una previsione

Per ogni posizione ricevuta P, al massimo una ogni 3 secondi per dispositivo, il monitor cerca la posizione S di 5, 10 o 20 secondi prima, che è l’orizzonte dell’anticollisione. Da S fa quattro previsioni di dove sarà l’aereo all’istante di P: in linea retta lungo la rotta e alla velocità di S; su un arco con la virata ricavata da S e dalla posizione di qualche secondo prima; su un arco con la virata che S trasmette; e infine fermo in S, che è quello che fa una mappa. Ogni previsione si giudica dalla distanza da P, dove l’aereo è arrivato davvero.

Per simulare i pacchetti persi, sulle stesse tracce si finge che il ricevitore abbia tenuto solo S e la posizione di 2, 4, 8, 16 o 32 secondi prima, e si ricava la virata da quella coppia. Trentadue secondi sono più o meno l’intervallo con cui trasmette un’app sul telefono. I numeri dell’articolo sono le mediane; le previsioni valutate finora sono più di 800.000.

Ogni tot secondi o ogni tot metri?

È la questione della regola dei sei secondi da cui sono partito. In 10 secondi senza aggiornamento un aereo a motore fa in media 440 metri, un aliante 300, un parapendio 100. La regola dei sei secondi giudicherebbe vecchia la posizione del parapendio per il 64% del tempo di volo. In realtà la posizione sulla mappa era più di 300 metri indietro solo per il 23%. Per gli aerei a motore le due misure quasi coincidono, 31% contro 25%. Più l’aereo è lento, più una regola a tempo si allontana da quello che succede davvero in aria.

Quanto vola il volo libero, e con cosa

Il monitor conta anche il tempo di volo per tipo di aereo, contando ogni aereo una volta sola qualunque sia il sistema con cui lo si sente. Nelle prime ore di conteggio parapendii e deltaplani sono il 15% del tempo di volo che la rete sente. È un numero da prendere con le molle, perché viene da poche ore e soprattutto perché la rete sente solo chi trasmette. Basta comunque a togliere l’idea che il volo libero sia una presenza marginale nel cielo che U-space dovrà gestire.

Il dato più sorprendente riguarda i sistemi. Il 60% dei parapendii e deltaplani sentiti dalla rete trasmette su due o più sistemi con lo stesso identificativo, quasi sempre FLARM e FANET dallo stesso strumento. Fra gli alianti lo fa il 2%, fra gli aerei a motore il 7%. E su 1.074 trasmettitori ADS-L sentiti finora, 1.057 mandano anche FLARM, FANET o un altro sistema. Oggi ADS-L, nella rete OGN, viene quasi tutto da strumenti di volo libero che parlano più lingue insieme. L’interoperabilità che i regolatori cercano, nel volo libero c’è già, dentro gli strumenti.

Radio e telefono insieme, invece, li usa il 3,8% dei parapendii che la rete sente. Nel conteggio entrano solo le app che inoltrano la posizione a OGN, e nel volo libero sono ancora poche: chi usa un’app che non lo fa non compare. Il dato descrive soprattutto la rete, ed è il motivo per cui una delle cose più utili che un produttore di app possa fare è inoltrare le posizioni a OGN.

Per chi vuole i dettagli: cosa vuol dire “un aereo” per il monitor

Ogni trasmettitore si identifica con un indirizzo a 24 bit, quello ICAO dell’aereo oppure uno assegnato da FLARM o da OGN. Il monitor considera un aereo un indirizzo, e i suoi sistemi sono le sorgenti da cui quell’indirizzo è stato sentito nel mese, su qualunque canale. Uno strumento che trasmette FLARM, FANET e ADS-L con lo stesso indirizzo è quindi un aereo su tre sistemi. Lo stesso vale per un’app configurata con l’indirizzo del dispositivo radio di bordo, come SafeSky chiede di fare proprio per non mostrare due aerei affiancati sulla mappa. Due dispositivi con indirizzi diversi sullo stesso aereo contano invece come due aerei.

Per le ore di volo vale la stessa regola: tutte le posizioni dello stesso indirizzo finiscono in un’unica linea del tempo, qualunque sia il sistema da cui arrivano, così un’ora di volo conta un’ora anche se è stata sentita tre volte. Un dettaglio scoperto proprio costruendo questo conteggio: FLARM arriva da OGN con più codici, uno per ogni versione del protocollo, e fino al 4 ottobre il monitor li misurava come flussi separati. Uno stesso FLARM risultava così due flussi più radi, e sembrava meno visibile di quanto fosse. Ora sono un flusso solo, e il registro del metodo lo dice.

Cosa il monitor non vede

Un pilota che non porta niente è invisibile al monitor come a chiunque altro. La radio si ferma dove si fermano i ricevitori OGN, che in alcune valli sono fitti e in altre mancano. Delle app si vedono solo quelle che inoltrano la posizione a OGN e solo gli utenti che la condividono. Nessuno di questi numeri è il numero dei piloti.

Anche la copertura dei ricevitori e quella dei telefoni sono distribuite in modo diverso, quindi un confronto tra radio e internet su popolazioni diverse mescola il canale con il posto e con il pilota. I confronti più puliti sono quelli sullo stesso dispositivo nei due canali, sullo stesso pilota con due sistemi, e sullo stesso sistema radio su aerei diversi. Il monitor si muove in quella direzione, e quando avrà dati abbastanza li userà.

Dati aperti e privacy

Il monitor non salva nessuna traccia e nessuna posizione di nessun aereo. Tiene contatori: quanti dispositivi per sorgente, quanto tempo di volo, quanta parte persa, a che quota, in quale quadrato della mappa. Gli indirizzi dei dispositivi, che permetterebbero di risalire a un aereo e al suo pilota, restano per il mese corrente e il precedente, poi vengono ridotti a conteggi e cancellati. Chi nel database dei dispositivi OGN ha chiesto di non essere tracciato viene scartato all’arrivo e non compare da nessuna parte. Chi ha chiesto di non essere identificato compare senza modello e senza marca.

Tutto è pubblico. I dati che la pagina mostra si possono scaricare dalle stesse API che la pagina usa, anche in CSV, sotto licenza ODbL come quelli di OGN da cui derivano. Il codice è su GitHub, e il metodo è scritto per esteso, con il registro delle modifiche. Chi pensa che una misura sia sbagliata ha tutto quello che serve per dimostrarlo, e io ho tutto l’interesse a saperlo.

Cosa potete fare voi

Se il vostro strumento trasmette FLARM, FANET o ADS-L, registratelo nel database dei dispositivi OGN, scegliendo voi se essere tracciati e identificati. Così il vostro aereo viene riconosciuto come parapendio o deltaplano, e il volo libero pesa nei numeri per quello che vola.

Se usate un’app che può inoltrare la posizione a OGN, attivate l’opzione. Se la vostra app ve lo chiede, inserite l’identificativo del dispositivo radio che avete a bordo, così l’aereo risulta uno solo. Se la vostra app non inoltra a OGN, chiedetelo a chi la sviluppa.

E se avete osservazioni, correzioni o domande sul monitor, scrivetemi: l’indirizzo è in cima e in fondo alla pagina. Mi interessano soprattutto le segnalazioni di misure che vi sembrano sbagliate, perché sono quelle che fanno migliorare il metodo.

Una descrizione in inglese del monitor, per chi viene da altri paesi o lavora con EASA, è nella pagina Why this monitor, and how it works.