"Was tut sich auf der APRS-Frequenz 144.8 MHz ?"
APRS is registered Trademark by Bob Bruninga, WB4APR
11. Juli 2014
Mein Wunsch war die laufende Beobachtung von Aktivitäten auf der APRS-Frequenz 144.8 MHz und das vorzugsweise im heimischen Shack. Deshalb habe ich mich schon seit einiger Zeit mit der Decodierung der auf dieser Frequenz von anderen Amateurfunkstationen ausgesandten Positionsdaten beschäftigt und dazu auch schon mehrfach etwas geschrieben [1],[2]. Bisher weitgehend unbeachtet werden diese Daten von vielen APRS-tauglichen Transceivern und APRS-Trackern über eine entsprechende serielle Schnittstelle bereitgestellt. Mehr zu dem dabei benutzten Datenformat folgt weiter unten.
Abb.1
Mit "APRSPEAK2" existiert nun die
vorläufig letzte Version eines
Decoders für genannte Daten. Auf eine direkte Anzeige empfangener
Positionsdaten ( Längen- und Breitengrade ) wurde dabei bewusst
verzichtet.
Stattdessen nimmt das Programm jeweils eine Berechnung von Distanz und
Winkel bezogen auf einen im Programmcode fest abzulegenden Standort
vor.
Abb.1 zeigt das Beispiel für eine sich daraufhin ergebende
Displayanzeige. Ein erkennbarer
Aufwärtszähler (
000-999 ) registriert zudem die einzelnen Protokolleinlesungen.
Für eine spätere Softwareversion ist geplant, anstelle eines fixen Referenzstandortes bei Bedarf auch noch die von einem zusätzlich angeschlossenen GPS-Empfänger stammenden aktuellen Positionswerte verarbeiten zu können. Diese vorallem für den mobilen Einsatz interessante Variante wurde bisher aber noch nicht realisiert.
Muster
für Sprachausgaben
Für eine spätere Softwareversion ist geplant, anstelle eines fixen Referenzstandortes bei Bedarf auch noch die von einem zusätzlich angeschlossenen GPS-Empfänger stammenden aktuellen Positionswerte verarbeiten zu können. Diese vorallem für den mobilen Einsatz interessante Variante wurde bisher aber noch nicht realisiert.
Sprachausgabe
Eine Besonderheit ergibt sich durch
die
Möglichkeit der zusätzlichen Sprachausgabe empfangener
Rufzeichen ( ggf. incl. SSID ), sowie von Entfernungs- und
Richtungsangaben, wobei sich Letztere im Bedarfsfall auch unterdrücken lassen. Das aktuelle
Geschehen auf der
APRS-Frequenz lässt sich damit leicht auch während der
Ausübung anderer
Shackaktivitäten verfolgen. NEU ist an dieser
Stelle allerdings die Möglichkeit zur
Einschränkung
der Distanzbereiche, die eine Sprachausgabe bewirken. Unter Verwendung
der zum LCD Keyboard Shield gehörenden SELECT-Taste ist dabei eine Auswahl
in 10 Stufen entsprechend Tabelle1 möglich. Anm.:
Mit Beschränkung auf die LCD-Anzeige kann der
Sprachdecoderbaustein bei Bedarf auch entfallen.
Muster
für Sprachausgaben| step | max.
distance for spoken data |
| 0 |
no
Voice |
| 1 |
1
Km/Miles |
| 2 |
5
Km/Miles |
| 3 |
10
Km/Miles |
| 4 |
25
Km/Miles |
| 5 |
50
Km/Miles |
| 6 |
75
Km/Miles |
| 7 |
150
Km/Miles |
| 8 |
300
Km/Miles |
| 9 |
unlimited |
Tabelle1 Auswahl der max.
Distanzen für Sprachausgaben
Abb.2
APRSPEAK2-Gesamtanordnung mit Arduino UNO-Board, DFRobot LCD Keyboard
Shield und DFRobot MP3 Player Modul
( zur
Darstellung in Originalgröße anklicken )
Welches Eingangsdatenformat wird verarbeitet und
welche APRS-Geräte stellen entsprechende Daten bereit?
Im
Normalzustand verarbeitet der Decoder Daten nach
NMEA 0183 mit einer Rate von 9600bps. Hierbei geht es um
Protokolle des Typs: "GPWPL". Neben dem Header
beinhalten diese lediglich Werte von
Breitengrad, Längengrad, einem Wegpunktnamen und der
CRC-Prüfsumme. Im
Amateurfunkeinsatz entspricht der Wegpunktname dabei dem Rufzeichen der
absendenden Station.
Beispiel für ein NMEA-Protokoll des Typs: "GPWPL
Alle in
der folgenden Tabelle gelisteten Geräte ( ohne Anspruch auf
Vollständigkeit ) sind in der Lage, Daten empfangener Stationen
nach "GPWPL"
bereitzustellen.
Ggf. sind vorher allerdings noch einige Konfigurationseinstellungen ( siehe dazu das jeweils zugehörige Handbuch ) durchzuführen.
Ggf. sind vorher allerdings noch einige Konfigurationseinstellungen ( siehe dazu das jeweils zugehörige Handbuch ) durchzuführen.
| Kenwood-TH-D7[A/E] |
| Kenwood TH-D72[A/E] |
| Kenwood TM-D700[A/E] |
| Kenwood TM-D710[A/E] |
| Yaesu VX-8G[E/R] |
| Yaesu FT1D[E/R] |
| Yaesu FTM-400D[E/R] |
| Byonics Tinytrak4 |
| ArgentData Opentracker+ (OT1+) |
| ArgentData Tracker2 (T2) |
| ArgentData Tracker3 (T3) |
| RPC Electronics LLC Express Tracker |
Wer kein Gerät mit passender
WPL-Datenschnitttstelle besitzt, der sei auf die als
Alternativlösung geeigneten Ein-Chip-Decoder "Simpler TRX7" bzw.
"Simpler TRX8" von N0QBH verwiesen. In einem entsprechenden Abschnitt
im unteren Teil meiner älteren Seite [1] oder auch [8] gibt es
dazu weitere
Informationen. Bei Verwendung dieser Decoder ist
allerdings zu beachten, dass ihre Ausgangsdatenrate bei 4800bps liegt,
so dass in diesem Fall auch die serielle Eingangsrate des
ARDUINO-Decoderprogramms entsprechend anzupassen ist.
Nachbau
Zur wesentlichen Vereinfachung der
Nachbaubarkeit basiert die Hardware des Decoders inzwischen weitgehend
auf
fertig erhältlichen ARDUINO-Baugruppen. Das Grundgerüst bilden dabei ein
"UNO"-Prozessorboard und ein fertig
erhältliches aufsteckbares
LCD Keyboard Shield [3],[6] ( siehe Abb.1 ). Zur
Verarbeitung der von einem angeschlossenen Transceiver/Tracker mit
RS-232-Pegel gelieferten WPL-Standortdaten ist lediglich noch ein
zusätzlicher Transistor zur Wandlung auf TTL-Pegelwerte
erforderlich ( siehe Abb.2 ). Ein
für die Kenwood-Geräte passender Kabeladapter lässt sich
auf
einfachste Weise mit dem bei Fa. REICHELT erhältlichen NF-Kabel
"NFKE SW25" [5] aufbauen ( Abb.3 ).
Abb.3 mögliches Selbstbau-Adapterkabel
( Die Abschirmung ist mit der Decoder-Masse und die weisse Ader mit seinem seriellen RS-232-Eingang zu verbinden )
Als Sprachausgabemodul wird ein
preiswert erhältlicher MP3-Player von DFRobot verwendet [4],[7].
Auf einfache Weise ist diese Baugruppe über ihre serielle
Schnittstelle
ansprechbar. Der integrierte NF-Leistungsverstärker erlaubt dabei
den
direkten Anschluss eines kräftigen Lautsprechers. Das
Modul ist mit einem Steckplatz für handelsübliche
Micro-SD-Speicherkarten ausgestattet. Wie weiter unter noch
ausführlicher zu beschreiben sein wird, sind hierauf die einzelnen
zur
Sprachausgabe benötigten MP3-Files zu kopieren, so dass sie sich
später je nach Bedarf programmgesteuert abrufen lassen.
Zur Programmanpassung und zum Hochladen in den Speicher des verwendeten Mikrocontrollers wird die kostenlos aus dem Internet herunterladbare ARDUINO-IDE verwendet.
Der Umgang mit ARDUINO-Programmen wird dabei an dieser Stelle als bekannt vorausgesetzt.
Nachdem sich die auf dem Display des Decoders angezeigten Werte von DISTANZ und RICHTUNG auf eine fest im Programmcode abzulegende Referenzposition beziehen, sind die hierbei vom Nutzer gewünschten Werte von Breiten- und Längengrad vorher noch in den Programmcode einzufügen ( Programmzeile xx ). Die Werte müssen dabei als Gradwert mit üblicherweise einigen Nachkommastellen ( [G][G]G.ggg ) eingegeben werden. Eine Nutzung von Formaten wie z.B.: "Grad, Minute, Sekunde" führt dagegen zu fehlerhaften Ergebnissen. Meine ältere Seite [2] enthält u.a. auch Hinweise zur entsprechenden Umrechnung.
Zur Ermittlung gewünschter Positionswerte ist aber beispielsweise auch das Programm GOOGLE-EARTH gut geeignet. Nach entsprechender Konfiguration lassen sich die hiermit ermittelten Positionsdaten dabei auch bereits im benötigten Gradformat anzeigen.
Die mit dem ZIP-File herunterladbaren ( oder selbst generierten ) MP3-Sprachfiles sind auf der in Verbindung mit dem Sprachmodul verwendeten Micro-SD-Speicherkarte abzulegen. Dazu ist die Karte allerdings vorher erst einmal mithilfe eines PC's entsprechend vorzubereiten. Viele PC's sind bereits mit einem Schlitz zum Einschub von SD-Karten ausgestattet, so dass in solchen Fällen lediglich noch ein Adapter auf das Micro-Kartenformat erforderlich ist. Alternativ gibt es aber auch Speicherkartenadapter mit USB-Anschluss.
Das Einstecken einer Speicherkarte wird der PC üblicherweise durch Anzeige eines neuen Laufwerksbuchstabens signalisieren. Nach seinem Aufruf sind die benötigten MP3-Sprachfiles in einen vorher unter dem Namen "mp3" angelegten Unterordner zu kopieren.
Abb.3 mögliches Selbstbau-Adapterkabel
( Die Abschirmung ist mit der Decoder-Masse und die weisse Ader mit seinem seriellen RS-232-Eingang zu verbinden )
Ein
ZIP-File mit dem benötigten ARDUINO-INO-Programm, einer
Library
für die verwendeten Sprachmoduln und einem Mustersatz an
MP3-Sprachdateien ( in Englisch ) wird hier in Kürze
bereitgestellt werden.
Inbetriebnahme
Zur Programmanpassung und zum Hochladen in den Speicher des verwendeten Mikrocontrollers wird die kostenlos aus dem Internet herunterladbare ARDUINO-IDE verwendet.
Der Umgang mit ARDUINO-Programmen wird dabei an dieser Stelle als bekannt vorausgesetzt.
Nachdem sich die auf dem Display des Decoders angezeigten Werte von DISTANZ und RICHTUNG auf eine fest im Programmcode abzulegende Referenzposition beziehen, sind die hierbei vom Nutzer gewünschten Werte von Breiten- und Längengrad vorher noch in den Programmcode einzufügen ( Programmzeile xx ). Die Werte müssen dabei als Gradwert mit üblicherweise einigen Nachkommastellen ( [G][G]G.ggg ) eingegeben werden. Eine Nutzung von Formaten wie z.B.: "Grad, Minute, Sekunde" führt dagegen zu fehlerhaften Ergebnissen. Meine ältere Seite [2] enthält u.a. auch Hinweise zur entsprechenden Umrechnung.
Zur Ermittlung gewünschter Positionswerte ist aber beispielsweise auch das Programm GOOGLE-EARTH gut geeignet. Nach entsprechender Konfiguration lassen sich die hiermit ermittelten Positionsdaten dabei auch bereits im benötigten Gradformat anzeigen.
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WICHTIGER HINWEIS: Während des Hochladens von
Programmen in den Speicherbereich des Prozessors ist die Brücke
"JP1" (Abb.2) zu öffnen.
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Die mit dem ZIP-File herunterladbaren ( oder selbst generierten ) MP3-Sprachfiles sind auf der in Verbindung mit dem Sprachmodul verwendeten Micro-SD-Speicherkarte abzulegen. Dazu ist die Karte allerdings vorher erst einmal mithilfe eines PC's entsprechend vorzubereiten. Viele PC's sind bereits mit einem Schlitz zum Einschub von SD-Karten ausgestattet, so dass in solchen Fällen lediglich noch ein Adapter auf das Micro-Kartenformat erforderlich ist. Alternativ gibt es aber auch Speicherkartenadapter mit USB-Anschluss.
Das Einstecken einer Speicherkarte wird der PC üblicherweise durch Anzeige eines neuen Laufwerksbuchstabens signalisieren. Nach seinem Aufruf sind die benötigten MP3-Sprachfiles in einen vorher unter dem Namen "mp3" angelegten Unterordner zu kopieren.
Zur
Ausgabe von Distanzwerten in Meilen erforderliche
Programmänderungen
geplant
Linkliste
[1]
http://www.kh-gps.de/aprspeak.htm
[2] http://www.kh-gps.de/ardudec.htm
[3] http://www.dfrobot.com/index.php?route=product/product&filter_name=lcd%20keyboard%20shield&product_id=51#.U7KUzZR_uwQ
[4] http://www.dfrobot.com/index.php?route=product/product&product_id=1121#.U7KUEJR_uwQ
[5] http://www.reichelt.de/Klinkenstecker/NFKE-SW-25/3/index.html?;ACTION=3;LA=446;ARTICLE=109575;GROUPID=5170;artnr=NFKE+SW+25;
[6] http://www.komputer.de/zen/index.php?main_page=product_info&cPath=0&products_id=33
[7] http://www.komputer.de/zen/index.php?main_page=product_info&cPath=22&products_id=298
[8] http://www.kh-gps.de/n0qbh.htm
[2] http://www.kh-gps.de/ardudec.htm
[3] http://www.dfrobot.com/index.php?route=product/product&filter_name=lcd%20keyboard%20shield&product_id=51#.U7KUzZR_uwQ
[4] http://www.dfrobot.com/index.php?route=product/product&product_id=1121#.U7KUEJR_uwQ
[5] http://www.reichelt.de/Klinkenstecker/NFKE-SW-25/3/index.html?;ACTION=3;LA=446;ARTICLE=109575;GROUPID=5170;artnr=NFKE+SW+25;
[6] http://www.komputer.de/zen/index.php?main_page=product_info&cPath=0&products_id=33
[7] http://www.komputer.de/zen/index.php?main_page=product_info&cPath=22&products_id=298
[8] http://www.kh-gps.de/n0qbh.htm
E-Mail contact via:
