自动位置回报系统

自动位置回报系统(Automatic Packet Report System,简称APRS) 为业余无线电中的一个项目,结合业余无线电和全球卫星定位系统(GPS)以AFSK AX.25通讯模式达到即时位置传送的目的。世界各地的APRS接收电台可连结上网际网路来上传该电台所接收到的APRS封包资讯至APRS伺服器,这些全世界各地的APRS伺服器将资料汇整供使用者读取。

 

自动位置回报系统发展背景

1992 年,被称为“APRS 之父”的美国爱好者 Bob Bruninga, WB4APR 在 ARRL 和 TAPR 数字通信会议第一次引入了 APRS 的名称。设计者将 APRS 定义成随时随地进行即时数据交换的工具。初期的 APRS 是完全建立在传统业余无线电分组通信的基础上的,APRS 的应用重点也并不全是移动对象的跟踪,而是包括了四大类:远程通信、定向、气象报告和位置报告,只不过随着 GPS 的普及,移动对象的跟踪后来成为 APRS 的最好应用。
1999年,另外一位美国爱好者Steve Dimse, K4HG引入了APRS第一个因特网的接口,从此,APRS 的重点又一次发生了转移,APRS 的传输媒介出现了无线分组通信和因特网两者共存的局面,甚至因特网大有超越无线分组通信之势。其实不难理解,因特网不需要昂贵的 TNC和电台,许多应用软件功能强大而且免费,网络带宽比传统无线分组通信快成百上千倍,而且最重要的是,你不需要考取电台执照就可以通过因特网了解和使用APRS。当然,无线分组通信也不会消失,因为目前因特网的无线接入还很不普及,而且使用费用还比较昂贵,无线分组通信是本地接入的最好手段,在业余无线分组通信基础设施发达的美国和欧洲,这种优势更加明显。 [1]
APRS兼容的应用软件和硬件的迅速增加也印证了APRS的飞速发展。从1992年到1999年,只出现了 6 个应用软件,而现在,应用软件的数量已然超过 20 个。新版的 TNC 一般都增加了对 GPS 和 APRS 的支持,另外,一些新的专门为 APRS 设计的固件或硬件也日益增多,比如兼容 TAPR TNC2 的 UIDIGI 固件,它烧入 ROM 后可将旧的 TAPR TNC2 改造成专用于APRS 的数字中继,又如 Tinytrak,它将 GPS 数据转换成无线分组通信的发射音调,专门用于设置 APRS 的发射台。

自动位置回报系统的概念

自动位置/分组报告系统 APRS(Automatic Position / Packet Reporting System)是一种可使业余无线电操作者迅速的将实时事件相关的数据发布出去,并在计算机上图形化的表示这些数据的软硬件系统。
  • 它是一个系统,因为它包含硬件和软件部分。
  • 它是一个报告系统,因为系统的目的是发布某实体的信息。
  • 它是一个位置报告系统,因为系统发布的信息与实体或某物体的位置有关。
  • 它是一个自动位置报告系统,因为系统发布位置信息不需要人工干预。
这个系统使用无线分组通信(Packet Radio)将数据进行发布。APRS 使用传统无线分组通信的“信标”(Beacon)功能完成这种模式的通信。
APRS 信标分组的内容组成是将普通的信标分组变为一个 APRS 分组的关键。一般来说,一个 APRS 分组以某种特定的格式包含电台位置(经度纬度)和电台类型(家中的、便携的、移动的、数字中继、气象站等)信息,使处于接收 APRS 电台端的计算机上运行的软件可以处理包含的信息,并在地图上显示相对应的图标,显示发信标电台的位置。如果 APRS 电台是那种处于移动之中的便携或者移动电台,当收到位置更改的新位置分组后,APRS 在地图上改变图标的位置。

APRS构成

APRS硬件

移动 APRS 电台也许包含一个普通电台、TNC(终端节点控制器)和运行 APRS 的笔记本电脑。当电台沿着路径移动的时候,电台操作者在 APRS 地图上更新电台的位置,APRS 系统则会中转这些新位置给其它 APRS 电台,以便在它们的 APRS 地图上更新电台的位置。
更常见的情况是,移动 APRS 电台包含一个普通电台、TNC 和 GPS 接收器。GPS 接收器从地球轨道卫星接收信号来自动计算其位置。GPS 接收器不断向移动 APRS 电台的 TNC 发送位置信息,移动 APRS 电台则中转这些位置信息给其它 APRS 电台去更新它们 APRS 地图上移动 APRS 电台的位置。

APRS软件

APRS 客户端软件为 APRS 电台提供数据发送、接收和显示的功能。另外往往也提供短消息收发的功能。软件可以运行在电脑上的各种操作系统,比如 Windows 和 Linux等,也可以运行在 PDA 上,比如 Windows Mobile 的 PDA 或者 PDA 手机上。常见的 APRS 客户端软件包括 UI-VIEW32、AGWTracker(PC 和 PDA 版本)等。
APRS 服务器软件提供了 APRS 客户端软件的接入。APRS 服务器软件也可以运行在多个操作系统上,比如 Windows 和 Linux 等。常见的 APRS 服务器端软件如 javAPRSSrvr 等。

APRS系统

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。

APRS节点

APRS节点可以细分成几类。第一类是仅作发送的节点,比如,一个装在汽车上的不断发送经纬度数据的节点,一个不断发送气象信息的节点等。这种节点的构成包括数据源(GPS接收器、气象传感器等)、数据变换和处理器(即终端节点控制器TNC)和数据发送器(无线电发射机)。第二种是仅作接收的节点,一个连接互联网并运行APRS软件的计算机就是最简单的接收节点,在没有互联网接入的环境下,无线电接收机TNC单片机为核心的LCD显示器或者笔记本电脑也可构成接收节点。这种节点的构成包括数据接收器(互联网或无线电接收机)、数据变换和处理器(TNC或者声卡加软件)、数据显示设备(运行软件的计算机或者单片机为核心的LCD显示器)。第三种就是接收和发送节点的合一,一个连接GPS接收机、连接互联网并运行APRS软件的计算机,一个终端加TNC加收发信机(即典型的分包通信设备)都可以成为收发合一的APRS节点。
无线数字中继台
在运行AX.25协议的业余无线分包网络中,由于节点发射范围有限,远距离的数据传输需要用无线数字中继台(Digipeater)。无线数字中继台实际上就是一个分包通信节点,只不过它只负责转发AX.25分包数据,不产生或者最终处理数据
APRS网关
业余无线分包网络与互联网的互联由APRS网关(IGATE)完成。它承担无线分包网络的AX.25分组与互联网上的TCP/IP分组的转换与转发。正是通过APRS网关,我们才能够将无线电的作用发挥的更加淋漓尽致,将无线世界和互联网结合起来,相辅相成。

APRS服务器

APRS服务器(SERVER)提供APRS的互联网直接接入。所有实时信息通过IGate传送到APRS服务器上,APRS服务器充分利用互联网资源,快速的将所有的实时数据转发给互联网上连接着它的客户端,通过网页的方式让任何支持java的网页浏览器来查看APRS活动。

APRS互联网服务(APRS-IS)

APRS互联网服务网络,是指利用互联网搭建成的一个庞大的APRS数据传输网络,该网络由核心服务器、枢纽服务器、二层服务器三种不同的服务器组成,这些服务器都是由爱好者们自愿提供的并无偿维护的。整个互联网服务网络所进行的通信是:不停地实时交换网络中的APRS实时数据,每个数据一旦被传输完毕之后就会被丢弃,整个网络并不会对这些数据进行存储。具体的服务网络布局以后再收集,

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