Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Передатчик маяка APRS с приемником GPS.

Система автоматической передачи пакетов ( APRS ) - это радиолюбительская система для цифровой передачи информации, имеющей непосредственное значение в данной местности, в реальном времени. [1] Данные могут включать координаты объекта глобальной системы позиционирования (GPS), телеметрию метеостанции , текстовые сообщения, объявления, запросы и другую телеметрию . Данные APRS могут отображаться на карте, которая может отображать станции, объекты, треки движущихся объектов, метеостанции, данные поиска и спасания, а также данные определения направления.

Данные APRS обычно передаются на одной совместно используемой частоте (в зависимости от страны), которая повторяется локально региональными ретрансляционными станциями (дигипитерами) для широкого местного потребления. Кроме того, все такие данные обычно загружаются в Интернет-систему APRS (APRS-IS) через подключенный к Интернету приемник (IGate) и распределяются по всему миру для повсеместного и немедленного доступа. [2] Данные, передаваемые по радио или через Интернет, собираются всеми пользователями и могут быть объединены с данными внешней карты для создания общего просмотра в реальном времени.

APRS был разработан с конца 1980-х годов Бобом Брунингом, позывным WB4APR, в настоящее время старшим инженером-исследователем в Военно-морской академии США . Он по-прежнему поддерживает главный веб-сайт APRS. Инициализм «APRS» произошел от его позывного.

История [ править ]

Боб Брунинга, старший инженер-исследователь Военно-морской академии США, реализовал самого раннего предка APRS на компьютере Apple II в 1982 году. Эта ранняя версия использовалась для отображения высокочастотных отчетов о местоположении ВМС. Первое использование APRS было в 1984 году, когда Брунинга разработал более совершенную версию Commodore VIC-20 для сообщения о положении и состоянии лошадей в беге на выносливость на 100 миль (160 км). [3]

В течение следующих двух лет Брунинга продолжал разрабатывать систему, которую затем назвал Системой аварийного трафика без установления соединения (CETS). После серии учений Федерального агентства по чрезвычайным ситуациям (FEMA) с использованием CETS система была перенесена на персональный компьютер IBM . В начале 1990-х годов CETS (тогда известная как Автоматическая система отчетов о местоположении) продолжала развиваться до своей нынешней формы.

По мере того, как технология GPS стала более доступной, «Положение» было заменено на «Пакет», чтобы лучше описать более общие возможности системы и подчеркнуть ее использование помимо простого сообщения о местоположении.

Брунинга также заявил, что APRS не задумывалась как система слежения за положением транспортного средства и может интерпретироваться скорее как «Автоматическая система сообщений о присутствии». [4]

Обзор сети[ редактировать ]

APRS (система автоматической передачи пакетов) - это протокол цифровой связи для обмена информацией между большим количеством станций, охватывающих большую (локальную) территорию, часто называемый « IP- пользователями». Как многопользовательская сеть передачи данных, она сильно отличается от традиционной пакетной радиосвязи . Вместо использования связанных потоков данных, в которых станции подключаются друг к другу, и пакеты подтверждаются и повторно передаются в случае потери, APRS работает полностью в режиме широковещательной рассылки без подключения, используя ненумерованные кадры AX.25 . [5]

Пакеты APRS передаются для прослушивания и использования всеми другими станциями. Повторители пакетов , называемые дигипитерами, образуют основу системы APRS и используют технологию хранения и пересылки для повторной передачи пакетов. Все станции работают на одном и том же радиоканале, и пакеты передаются по сети от диджипитера к дигипитеру, распространяясь наружу от их точки происхождения. Все станции в радиусе действия каждого дигипитера получают пакет. На каждом дигипитере путь пакета меняется. Пакет будет повторяться только через определенное количество дигипитеров - или переходов - в зависимости от важнейшей настройки «ПУТЬ».

Дигипитеры отслеживают пакеты, которые они пересылают, в течение определенного периода времени, предотвращая повторную передачу дублированных пакетов. Это предотвращает циркуляцию пакетов в бесконечных циклах внутри одноранговой сети. В конце концов, большинство пакетов воспринимается интернет-шлюзом APRS, называемым IGate, и пакеты направляются в магистраль Internet APRS (где дублирующиеся пакеты, услышанные другими IGates, отбрасываются) для отображения или анализа другими пользователями, подключенными к APRS- IS-сервер или на веб-сайте, предназначенном для этой цели.

Хотя может показаться, что использование неподключенных и ненумерованных пакетов без подтверждения и повторной передачи по совместно используемому и иногда перегруженному каналу приведет к снижению надежности из-за потери пакета, это не так, потому что пакеты передаются (транслируются) всем и многократно умноженные каждым дигипитером. Это означает, что все диджипитеры и станции в пределах досягаемости получают копию и затем транслируют ее всем другим диджипитерам и станциям в пределах их досягаемости. Конечным результатом является то, что количество пакетов увеличивается больше, чем теряется. Поэтому пакеты иногда можно услышать на некотором расстоянии от исходящей станции. Пакеты могут повторяться в цифровом виде на расстоянии десятков или даже сотен километров, в зависимости от высоты и диапазона дигипитеров в этом районе.

Когда пакет передается, он многократно дублируется по мере того, как он излучается, используя все доступные пути одновременно, пока не будет израсходовано количество «переходов», разрешенное настройкой пути.

Позиции / объекты / предметы [ править ]

Скриншот дисплея APRS в XASTIR, программной системе APRS для Linux / Unix. Расположение станций, объекты и предметы отображаются на карте, наложенной на округа Нью-Йорка. Необработанные сообщения APRS отображаются в окне терминала в правом нижнем углу.

APRS содержит несколько типов пакетов, включая позицию / объект / элемент, статус, сообщения, запросы, сводки погоды и телеметрию. Пакеты позиции / объекта / элемента содержат широту и долготу, а также символ, который будет отображаться на карте, и имеют множество дополнительных полей для высоты, курса, скорости, излучаемой мощности , высоты антенны над средним рельефом , усиления антенны и управления голосом. частота. Позиции фиксированных станций настраиваются в программном обеспечении APRS. Движущиеся станции (переносные или мобильные) автоматически получают информацию о своем местоположении от приемника GPS, подключенного к оборудованию APRS. [5]

Отображение карты использует эти поля для определения дальности связи всех участников и облегчения связи с пользователями как в обычных, так и в чрезвычайных ситуациях . Каждый пакет позиции / объекта / предмета может использовать любой из нескольких сотен различных символов. Позиция / объекты / предметы также могут содержать информацию о погоде или могут быть любым количеством десятков стандартизированных погодных символов. Каждый символ на карте APRS может отображать множество атрибутов, различаемых по цвету или другим методам. Эти атрибуты:

  • Подвижный или фиксированный
  • Мертвый или старый
  • Возможность сообщения или нет
  • Станция, объект или предмет
  • Собственный объект или другой объект / объект станции
  • Экстренный, приоритетный или особый

Статус / сообщения [ редактировать ]

Пакет статуса представляет собой формат свободного поля, который позволяет каждой станции объявлять о своей текущей миссии или приложении, контактной информации или любой другой информации или данных, которые могут быть немедленно использованы для окружающих действий. Пакет сообщений может использоваться для двухточечных сообщений, бюллетеней, объявлений или даже электронной почты. Бюллетени и объявления обрабатываются особым образом и отображаются на единой «доске объявлений сообщества». Эта доска объявлений сообщества имеет фиксированный размер, и все сообщения со всех плакатов отсортированы на этом дисплее. Цель этого отображения - быть последовательным и идентичным для всех зрителей, чтобы все участники видели одну и ту же информацию одновременно. Поскольку строки сортируются на дисплее, отдельные плакаты можно редактировать, обновлять,или удалите отдельные строки своих бюллетеней в любое время, чтобы держать доску объявлений в актуальном состоянии для всех зрителей.

Все сообщения APRS доставляются онлайн-получателям в реальном времени. Сообщения не сохраняются и не пересылаются, а повторяются, пока не истечет время ожидания. Доставка этих сообщений является глобальной, поскольку APRS-IS рассылает все пакеты всем другим IGates в мире, а те, что являются сообщениями, фактически возвращаются в RF через любой IGate, который находится рядом с предполагаемым получателем.

Электронная почта [ править ]

Специальное сообщение может быть отправлено на EMAIL, где эти сообщения извлекаются из APRS-IS в реальном времени, упаковываются в стандартную электронную почту и пересылаются в обычную электронную почту Интернета. До 2019 года этим занимался механизм электронной почты WU2Z, его заменил шлюз электронной почты javAPRSSrvr. [6]

Возможности [ править ]

В своей простейшей реализации APRS используется для передачи данных, информации и отчетов в реальном времени о точном местонахождении человека или объекта посредством сигнала данных, передаваемого по любительским радиочастотам. В дополнение к возможностям сообщения местоположения в реальном времени с помощью подключенных приемников GPS, APRS также может передавать широкий спектр данных, включая метеосводку , короткие текстовые сообщения, радиопеленгаторные пеленги, данные телеметрии , короткие сообщения электронной почты (только для отправки ) и штормовые прогнозы. После передачи эти отчеты могут быть объединены с компьютером и картографическим программным обеспечением для отображения переданных данных, наложенных с большой точностью на отображение карты.

Хотя построение карты является наиболее заметной особенностью APRS, нельзя упускать из виду возможности обмена текстовыми сообщениями и возможности локального распространения информации в сочетании с надежной сетью; Управление по чрезвычайным ситуациям штата Нью-Джерси имеет разветвленную сеть станций APRS, позволяющую обмениваться текстовыми сообщениями между всеми операционными центрами экстренных служб округа в случае сбоя обычной связи.

Техническая информация[ редактировать ]

В его наиболее широко используемой форме APRS передается по протоколу AX.25 с использованием 1200-бит / с Bell 202 AFSK на частотах, расположенных в пределах 2-метрового любительского диапазона .

Примеры частот APRS VHF
  • 144,390 МГц - Северная Америка , Колумбия , Чили , Индонезия , Малайзия , Таиланд
  • 144,575 МГц - Новая Зеландия [7] [8]
  • 144,640 МГц - Тайвань
  • 144,660 МГц - Япония
  • 144,800 МГц - ЮАР , Европа , [9] Россия
  • 144,930 МГц - Аргентина , Уругвай
  • 145,175 МГц - Австралия
  • 145,570 МГц - Бразилия
  • 145,825 МГц - Международная космическая станция [10]
  • 430,5125 МГц - Нидерланды (УВЧ) (прекращено в связи с переходом на 432,500 МГц.)
  • 432,500 МГц - Европа (УВЧ) [11]

Разветвленная сеть цифрового повторителя или «дигипитера» обеспечивает транспортировку пакетов APRS на этих частотах. Интернет- шлюзы (IGates) подключают эфирную сеть APRS к Интернет-системе APRS (APRS-IS), которая служит всемирной магистралью для передачи данных APRS с высокой пропускной способностью. Станции могут подключаться к этому потоку напрямую, а ряд баз данных, подключенных к APRS-IS, обеспечивает доступ к данным через Интернет, а также более совершенные возможности интеллектуального анализа данных. Ряд спутников на низкой околоземной орбите , включая Международную космическую станцию , способны передавать данные APRS.

Настройки оборудования[ редактировать ]

Инфраструктура APRS включает в себя разнообразное оборудование Terminal Node Controller (TNC), устанавливаемое отдельными радиолюбителями. Это включает звуковые карты, связывающие радио с компьютером, простые TNC и "умные" TNC. «Умные» TNC способны определить, что уже произошло с пакетом, и могут предотвратить повторение избыточного пакета в сети.

Сообщающие станции используют метод маршрутизации, называемый «путем», для широковещательной передачи информации по сети. В типичной пакетной сети станция будет использовать путь известных станций, например «через n8xxx, n8ary». Это приводит к тому, что пакет повторяется через две станции до его остановки. В APRS станциям ретранслятора назначаются общие позывные, чтобы обеспечить более автоматическую работу.

Рекомендуемый путь [ править ]

По всей Северной Америке (и во многих других регионах) рекомендуемый путь для мобильных или портативных станций теперь WIDE1-1, WIDE2-1. [12] Фиксированные станции (дома и т. Д.) Обычно не должны использовать маршрутизацию пути, если их не нужно повторять в цифровом виде за пределами их локальной области, в противном случае следует использовать путь WIDE2-2 или меньше, как того требуют требования. Параметр пути [ требуется пояснение ]отражает маршрутизацию пакетов через радиокомпонент APRS, и фиксированным станциям следует тщательно продумать свой выбор маршрутизации пути. Любой выбор пути для станций, которые не требуют этого, способствует перегрузке частоты APRS и может препятствовать передаче отчетов другими станциями. Станции APRS для самолетов и аэростатов должны избегать радиомаяков с любой трассой на высоте, поскольку дигипирование может не потребоваться из-за высоты их антенн и вероятности достижения нескольких дигипитеров большого радиуса действия и IGates. Мобильные станции в густонаселенных районах или в более густонаселенных районах могут рассмотреть возможность использования только 1 перехода (WIDE1-1), поскольку обычно поблизости достаточно интернет-шлюзов, и маршрутизация маршрута не требуется. Одним из решений для выбора пути является пропорциональная маршрутизация [13], если оборудование пользователя способно.

Старый путь [ править ]

Вначале широко распространенным методом настройки станций было разрешение станциям ближнего действия повторять пакеты, запрашивающие путь «RELAY», а станции дальнего действия были настроены на повторение пакетов «RELAY» и «WIDE». Это было достигнуто путем установки параметра MYALIAS станции на RELAY или WIDE по мере необходимости. Это привело к появлению RELAY, WIDE для станций, передающих сообщения. Однако не было никакой проверки дублирующих пакетов или подстановки псевдонимов. Это иногда заставляло маяки "пинг-понг" двигаться вперед и назад вместо того, чтобы распространяться наружу от источника. Это вызвало много помех. Без подмены псевдонима нельзя было сказать, какие дигипитеры использовал маяк.

Новый путь [ править ]

С появлением новых «умных» TNC станции, которые раньше были «WIDE», стали «WIDEn-N». Это означает, что пакет с путем WIDE2-2 будет повторяться через первую станцию ​​как WIDE2-2, но путь будет изменен (уменьшен) до WIDE2-1 для повторения следующей станцией. Пакет перестает повторяться, когда часть пути «-N» достигает «-0». Этот новый протокол привел к тому, что старые пути RELAY и WIDE стали устаревшими. Операторов Digi просят перенастроить заменяющие станции "RELAY", чтобы вместо этого отвечать на WIDE1-1. Это приводит к новому, более эффективному пути WIDE1-1, WIDE2-1. В то время как большая часть мира приняла настройки «нового WIDEn-N», в Великобритании продолжаются споры по этому поводу. [ необходима цитата ]

Связанные системы [ править ]

Протокол APRS был адаптирован и расширен для поддержки проектов, не связанных напрямую с его первоначальной целью. Наиболее заметными из них являются проекты FireNet и PropNET.

  • APRS FireNet - это интернет-система, использующая протокол APRS и большую часть того же клиентского программного обеспечения, чтобы предоставлять информацию о пожаротушении, землетрясениях и погоде в гораздо большем объеме и деталях, чем традиционная система APRS.
  • PropNET использует протокол APRS через AX.25 и PSK31 для изучения распространения радиочастот. «Зонды» PropNET передают отчеты о местоположении, а также информацию о мощности передатчика, высоте и усилении антенны на различных частотах, чтобы станции мониторинга могли обнаруживать изменения в условиях распространения. [14] Он основан на ACDS, специальной клиентской программе, работающей под Microsoft Windows.

См. Также [ править ]

  • Вызов APRS
  • Система автоматической идентификации - система отчетов о местоположении, используемая для морских перевозок.
  • Спартанская пакетная радиосвязь Эксперимент -an эксперимент предназначена для проверки отслеживания спутников с помощью любительского пакетного радио, полета шаттла миссии STS-72 .
  • Система предотвращения столкновений (TCAS)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ian Wade, G3NRW, ред. (29 августа 2000 г.). «Справочник по протоколу APRS» (PDF) . Любительское пакетное радио в Тусоне . Проверено 19 мая 2012 года .
  2. ^ «Технические характеристики APRS-IS» . www.aprs-is.net . Проверено 2 октября 2016 .
  3. ^ Брунинга, Боб. «История APRS» . Проверено 2 октября 2016 года .
  4. ^ «2011 DCC - Воскресный семинар, часть 1 - WB4APR и APRS» . Youtube . 2011 . Проверено 13 апреля 2020 .
  5. ^ a b Р. Дин Стро, N6BV, изд. (2006). Справочник ARRL по радиосвязи . Ньюингтон, Коннектикут. п. 9.22. ISBN 978-0872599482.
  6. ^ "Почтовые службы" . www.aprs-is.net . Проверено 24 мая 2020 .
  7. ^ http://www.nzart.org.nz/maps/2010/d1-ni.pdf Ретрансляторы данных ZL North Island
  8. ^ http://www.nzart.org.nz/maps/2010/d1-si.pdf Ретрансляторы данных ZL Южного острова
  9. ^ Европейские частоты APRS
  10. ^ «Текущее состояние станций МКС» . Любительское радио на Международной космической станции (ARISS) . 17 апреля 2017 года . Проверено 16 ноября 2017 года .
  11. ^ ON4AVJ. «430–440 МГц - Международный союз радиолюбителей - регион 1» . www.iaru-r1.org . Проверено 19 октября 2018 .
  12. ^ http://aprs.org/fix14439.html
  13. ^ http://www.aprs.org/newN/ProportionalPathing.txt
  14. ^ Интернет-портал проекта PropNET

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Стэн Хорзепа, WA1LOU (1999). Треки, карты и мобильные телефоны APRS . Американская радиорелейная лига . ISBN 978-0-87259-774-7.

Внешние ссылки [ править ]

  • www.aprs.org  - сайт автоматической системы отчетов о пакетах
  • Автоматическая система отчетов о пакетах в Curlie
  • findU - это база данных, в которой хранятся данные о погоде, местоположении, телеметрии и сообщениях.
  • aprs.fi  - отслеживание / отображение на основе карт Google
  • www.pinpointaprs.com  - бесплатный настольный клиент APRS на базе Windows со встроенным отображением.
  • https://nraprs.be/ Бета система / сервер APRS для пользователей Network Radio
  • Dire Wolf - бесплатная замена программного обеспечения с открытым исходным кодом для TNC 1980-х годов.