【火腿课堂】玩APRS，其实可以很酷｜一文搞懂自动数据包报告系统怎么玩
业余无线电
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作者：Michael Martens
编译：BG5WKP朱轶
Michael 自1999年成为获得电台执照的业余无线电爱好者，并在2002年获得最高级别电台许可证，他是KB9VBR天线的所有者，并定期撰写有关天线、应急通信、业余无线电技术和操作的博客。
APRS简介 - 自动数据包报告系统
自动数据包报告服务是一种数字实时通信系统，用于共享战术信息和消息。 APRS中最常见的活动是使用GPS信息绘制移动物体的位置，但APRS也可用于短消息，气象站遥测，公告以及在地图上显示物体。 APRS的强大之处在于它能够使用映射技术对对象进行地理编码并以有意义的方式显示该信息。因此，这是一种用于跟踪资产的优秀技术：如马拉松中的检查点或跑步者，或用于SKYWARN激活的风暴观察员。
APRS（Auto Packet Reporting System）自动数据报告系统对于许多朋友来说已经并不陌生，它是业余无线电爱好中通过数据通信实现信息交换的一种玩法，可以交换台站地理坐标信息、气象信息、遥测数据、短消息等。
APRS系统是使用无线分组通信将数据发布出去的。在APRS中，电台使用无连接分组基于一对多进行数据发布，类似于广播电台和听众的关系。随着APRS的发展，现在APRS的设备大抵分为APRS节点、无线数字中继台（Digipeater）、APRS网关（IGate）、APRS服务器等。
通俗的讲，利用互联网通过APRS服务器共享APRS数据。怎么共享呢？就是通过网关，将APRS数据包发送的互联网上的APRS服务器。APRS数据包怎么来的呢？是通过配备终端节点控制器（Terminal Node Controller，即“TNC”）的电台收集APRS电台射频网络（APRS-RF）中的APRS信息。
首先，我将向您概述系统，其中包括简要历史，工作原理以及入门设备。目的是让你了解APRS，所以我要说的不会过于技术化。
APRS简史
自2000年以来，我一直亲自参与APRS，厦门很多内容都是我早期的经历。 WB4APR的Bob Bruninga被认为是APRS的父亲和创造者。他早期的作品早在20世纪90年代就已经发展成为一个测绘系统。不久，GPS技术开始面向消费者市场，并开发了自动化系统。到90年代中期，强大的APRS框架得到了发展。我将其称为框架，因为APRS的下一个十年已经成熟。但是，为了使APRS可行，需要做一些事情，所以到2000年初已经建立了专用的APRS VHF频率。开发了一个全职互联网网关，并且数字化和路径协议正式化。 APRS准备好迎接黄金时段的标志是无线电制造商Kenwood和Yaesu发布了具有APRS功能的产品。 APRS的那些狂野的西部时代可能已经消失，但自动数据包报告系统已经成为业余无线电爱好者的一种既定的，功能性的，非常有用的模式 - 特别是那些对应急通信感兴趣的人。
APRS如何操作
因此，APRS通过发送包含呼号，路径，位置和其他信息的未连接数据包来工作。 APRS基于分组无线电技术，因此传输采用AX.25格式，波特率为1200波特。因此，您需要一个称为TNC或终端节点控制器的设备来获取数字数据并将其转换为FM收发器可以传输的音频音调。在今天的世界里，这听起来令人难以置信的过时，但APRS系统的天才之处在于它的强大性。
当我说未连接时，我指的是发送APRS数据包而不期望它将被另一个站接收。回到分组无线电的旧时代，您可以使用TNC连接到另一个电台，就像电脑和调制解调器通过电话线连接到另一台电脑一样。因此，对于未连接的APRS数据包，任何数量的接收站都可能接收该消息并重新发送或数字化它。这可能存在冲突，并且这些重新传输的数据包可能会在空中发生冲突，因此数字中继器固件中内置的过滤和数据包弃用方法可以消除重复的数据包。 APRS数据包距离的控制方式是路径信息。
APRS路径协议
如果您曾查看过APRS数据包，您可能会看到WIDE，WIDE1-1等内容。这些是路径协议。数字中继器的目的是侦听数据包并重新传输。由于数字中继器覆盖了广泛的区域，因此它们将使用WIDE指示符自动重新发送数据包。因此，当数字中继器接收到标记为WIDE的数据包时，它将接收数据包，将其替换为WIDE的呼号，然后重新发送。由于通用WIDE术语不再在数据包中，而另一个数字中继器不会重新发送它。数据包现已过期。当然，多个数字中继器可以接收数据包并重新发送它们，但协议的呼号替换功能可以防止发生乒乓效应（移动通信系统中，如果在一定区域里两基站信号强度剧烈变化，手机就会在两个基站间来回切换，产生所谓的“乒乓效应”。）
像WIDE1-1或WIDE2-2这样的路径以相同的方式工作，除了2-2充当计数器，将数据包扩展到多个数字中继器。 WIDE1-1将向所有方向跳出1跳，WIDE2-2将向所有方向跳出2跳。你永远不会希望扩展你的数据包超过3跳，因为每个希望引入更多的碰撞机会。此外，APRS的目标不是要查看您可以点亮多少个地图，而是要查看您的远行记录的数据包能被igate接收。
APRS IGates
igate监听空中信号并将数据包注入APRS互联网数据流。 Igates还可以从数据流中获取数据包并通过无线方式重新传输。这具有能够向互联网数据流所听到的任何台站发送和接收消息。通过无线电和互联网技术，您可以向世界各地的任何APRS站发送短消息。还要感谢igates，您可以查看几乎任何位置的本地APRS流量。
那么我们如何查看APRS信息呢？最简单的入门方式是使用名为APRS.fi的网站。 APRS.fi将APRS数据包转换到谷歌地图上，使查看和查询APRS数据流变得非常容易。某些功能（如消息传递）不可用，但您可以跟踪工作站并查看其历史记录，这些功能非常有用。
使用APRS
所以你想参与APRS，我认为最简单的方法是使用手持对讲机，下图是Btech APRS-K1电缆和智能手机。 APRS电缆连接到对讲机上的2针连接器，并插入手机的音频端口。在手机上，您将运行APRSDroid或APRS Pro Deluxe等应用。手机中的GPS将提供位置信息，应用程序将模拟终端节点控制器。此设置允许您查看和传输到本地APRS通道，还可以查看APRS互联网流。此外，当您移动手机时，对讲机将为您的位置提供信号。您可以购买BTech APRS-K1电缆。
当我第一次开始使用APRS时，我使用移动对讲机，gps模块和TNC构建了一套跟踪器。由于经验不足，当时APRS使用了非常多的电缆和连接头。大量的接头导致总是有些接口断开或停止工作。我想骑自行车时携带APRS一起使用，所以我买了Yaesu VX-8R手持设备。这款小型对讲机将GPS，TNC和收发器都集成在一个封装中，因此无需担心电缆的问题。 Kenwood还创建了APRS集成对讲机，正是这些设备的广泛使用，使得APRS成为一种有用的协议。
但APRS的共同点是需要TNC或终端节点控制器。无论您使用的是Tinytrack或Argent Data System等跟踪器设备，APRSdroid等应用程序，还是Kenwood D-710等无线电设备。 APRS本地站通常依赖于像Kantronics KPC-3 +这样的硬件TNC，或者像PK-12或MFJ 1270这样的老式TNC。新的KPC3 +TNC已经变得非常昂贵，而且这个价值已经渗透到二手市场。但仍然有交易，你可以以合理的价格在二手市场上买到像PK-12，MFj 1270，PK-232这样的东西。通常，关键是要用敏锐的眼光来判断好坏。但是一旦你拥有TNC，你就可以使用其中一个独立的APRS应用程序，比如你的小屋计算机上的新PinpointAPRS。
目前，爱好者中较多的网关设置方式，主要是利用普通电台连接TNC（Terminal Node Controller）终端节点控制器，最终与电脑或路由器相连接而搭建形成。比较常见的产品有Argent Data Systems公司的Open Tracker（OT）、Tracker2（国内版为OT2M）、Tracker3以及国内的51 TNC等等。
使用这样的方式搭建，优势是经济实惠，性价比高，非常适合长期固定的网关台站使用。其缺点则是搭建流程较为繁琐、线缆较多。有时候，我们需要携带电台到外地游玩、活动、暂住，因此一个可以快速机动的APRS网关也必不可少，可以用于在外地暂住的相关业余爱好活动、户外探索活动、应急救援指挥等。
source:https://www.jpole-antenna.com/2018/09/17/introduction-to-aprs-the-automated-packet-reporting-system/
Arduino + TNC + GPS = APRS站???
在我拿到arduino之后，我最近开始回到业余电台，我想可以使用简单的装备（2米手持机或基站），TNC（最便宜的一个）制作一个相当简单的APRS站。可以购买），一个arduino和gps接收器（他们有一个或一些模块，考虑一个garman）并让arduino解析来自gps的信息，抓住位置，格式化正确的发送字符串，然后发送它给TNC进行传输。
Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE)。由一个欧洲开发团队于2005年冬季开发。其成员包括Massimo Banzi、David Cuartielles、Tom Igoe、Gianluca Martino、David Mellis和Nicholas Zambetti等。
我面临的一个主要问题是我需要多个串口，但我想我可以简单地使用继电器在TNC和GPS的rx和tx线之间切换。
有什么想法吗？有没有其他人真的做过这样的事情（没有在arduino上实现数据包调制解调器）？
那应该很简单。大多数微控制器TNC / APRS项目也选择在微控制器中实现TNC。
这是一款基于ATmega8构建的非Arduino APRS跟踪器：http：//garydion.com/projects/whereavr/
这是Arduino屏蔽形式的伪TNC（实际上是具有特殊固件的OpenTracker处理器）：https：//www.argentdata.com/catalog/product_info.php？product_id = 136 &osCsid = 0ec7ccea78f7f35aede742c52263b8e7
如果我使用Arduino只是简单地创建APRS数据包并使用外部TNC，我会使用TNC-X或Opentracker，并使用newsoftserial和tinyGPS将arduino与GPS连接。我可能会使用基于MAX232的串行Arduino而不是“标准”USB arduino，以便于与TNC连接。
另一种选择是使用MX614调制解调器IC来产生音调并消除TNC。 MX614的替代品是XR2211和XR2206，用于音调检测和生成，以及其他已停产但仍可用的1200波特调制解调器IC。
通常使用PWM +滤波或梯形电阻器直接与微控制器生成音调。 DAC也可以提供帮助（不确定id通用音频DAC在改变频率时是否保持相位连续性）。
我想要进入TNC路线的一个主要原因是因为我不想将tnc编程到arduino中（这对于实现像tnc-x这样的东西会很麻烦），而且最好是 目前的业余无线电爱好者已经拥有一个TNC （而不是必须获得大量的新东西）。
根据我的想法，火腿只需购买一个arduino，一些基本部件，并购买带有连续输出的廉价gps接收器。
我正在考虑的另一件事是使用我的Android手机和蓝牙来将串行数据从手机中的gps传输到Arduino。
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