APRSDroid (частина 1)

APRSDroid – застосунок для платформи Android, що дозволяє перетворити ваш смартфон на модем для роботи з APRS через радіостанції, що не мають вбудованої підтримки цього протоколу зв’язку.

В попередніх публікаціях я зазначав, що існують портативні та автомобільні радіостанції з вбудованою підтримкою APRS. Але купляти нову радіостанцію лише задля цього зовсім не обов’язково. З використанням певних аксесуарів і застосунку APRSDroid для ОС Android можна безперешкодно використовувати навіть Baofeng UV-5R та інші радіостанції бюджетного користувацького сегмента, які не мають вбудованої підтримки. Тож дивімося як цього досягти.

Для початку згадаємо про термінальні нодконтроллери чи TNC, які використовуються в пакетному радіо для кодування та декодування даних в тонові сигнали певних частот. На початку пакетного радіо TNC були окремими пристроями, які приєднувалися між радіостанцією та комп’ютером, вельми схоже до інтернет-модемів. Втім, за вікном вже 21 сторіччя, тож обмежуватися виключно настільним комп’ютером та окремим модемом не має жодного сенсу. Навпаки, сьогодні доволі легко скласти базовий набір для роботи з APRS даними, який складатиметься з наступних компонентів.

• Смартфон – він стане нам заміною для TNC та настільного комп’ютера одночасно. Я певен, що в вас вже або присутній, або не складе проблеми знайти робочий Android-смартфон, куди можна буде завантажити застосунок APRSDroid. Цей застосунок виконуватиме роботу TNC, а сенсорний екран смартфона також слугуватиме засобом введення та виведення інформації.
• Радіостанція – відповідатиме за отримання та надсилання пакетних даних. В моєму випадку це портативна радіостанція Baofeng UV-5R, але згодяться й інші VHF станції, здатні працювати на частоті 144.800 MHz (загальноприйнята частота для Європи та Африки). Якщо ви хочете не лише приймати, а й передавати APRS дані – переконайтеся що ваша станція має підтримку Voice Operated Exchange (VOX).
• APRS кабель – засіб з’єднання радіостанції та смартфона в одну суцільну систему. Якщо вмієте та бажаєте паяти – то відповідний кабель можна виготовити власноруч. Для роботи з Baofeng UV-5R сумісні схеми можна знайти тут та тут. Також можна придбати вже готове рішення, про яке я розкажу нижче.

Я не надто тямлю у паянні і радіодеталях, тому вирішив скористатися готовим рішенням під назвою Baofeng Tech APRS-K1 Audio Cable. Також фабричні компоненти краще адаптовані до використання в умовах агресивного навколишнього середовища, й значно надійніші з точки зору міцності та довготривалості використання.

До комплекту входить кабель довжиною 127 сантиметрів з конектором Kenwood 2-pin Connector з одного боку та 3.5 mm 4-pin Audio Jack з іншого. Коннектор Mic\Speaker доволі поширений та, окрім Baofeng UV-5R сумісний з широким числом радіостанцій від Kenwood, Wouxun, Baofeng, Pofung та інших виробників.

Окрім власне кабелю та короткої інструкції, ви також отримаєте невеликий адаптер 3.5 mm 4-pin Audio Jack, що забезпечує сумісність з ранніми версіями конекторів 3.5 mm TRRS Standard, наприклад, старих пристроїв від Nokia. Для більшості сучасних пристроїв на ОС Android та iOS цей адаптер вам не знадобиться, але краще так, ніж коли він відсутній коли потрібен.

Цей кабель, окрім використання з APRSDroid, також може застосовуватися для запису радіоефірів на смартфони чи комп’ютери, чи інтеграції Mic-in\Line-out аудіовиходами настільного комп’ютера. Можливо це стане для вас окремою мотивацію придбати аналогічний кабель

Після підключення кабелю Baofeng Tech APRS-K1 Audio Cable між радіостанцією та смартфоном вам також доведеться відповідним чином налаштувати кожен із пристроїв, аби ваш базовий APRS комплект спорядження почав приносити очікуваний результат. Тож внесімо ці налаштування по черзі.

Налаштування радіостанції

На стороні Baofeng UV-5R вам доведеться налаштувати наступні параметри:

• Увімкнути радіостанцію і повернути валкордер гучності приблизно на одну чверть від повного кола. Для успішного отримання APRS пакетів на Baofeng UV-5R зазвичай достатньо гучності в межах 1/4 – 1/2, але для вашої рації це значення може відрізнятися.
• Використовуючи пряме введення частот, налаштувати радіостанцію на частоту 144.800 Mhz. Встановити цю частоту можна і в канальному режимі, але тоді переконайтеся, що відповідне значення збережене в пам’яті каналів вашої радіостанції. Як це зробити за допомогою меню радіостанції можна почитати в нашому огляді, а на випадок якщо ви маєте кабель для програмування – можна запрограмувати канали за допомогою CHIRP, про що ми теж вже розповідали.
• Активувати Voice Operated eXchange (VOX). Дозволяє активувати передавання (Tx) станції як тільки мікрофон станції розпізнає звукові коливання, що позбавляє вас необхідності утримувати кнопку PTT власноруч. В більшості випадків я раджу тримати цю функцію вимкненою, оскільки будь-яких голосний звук може активувати передавання, і рація почне транслювати ваше дихання чи шарудіння спорядження в ефір. Але в цьому випадку, коли рація та смартфон з’єднані кабелем безпосередньо, без можливості потрапляння сторонніх шумів, ця функція вам навпаки необхідна. Вона дозволить вам передавати модульовані смартфоном тонові сигнали в ефір. Якщо ви плануєте лише отримувати APRS-маяки, та не хочете передавати власні координати, крок про активацію VOX можна проігнорувати.

• Відрегулювати пригнічення шумів. Ця маніпуляція знадобиться аби тонові сигнали, при їх проходженні через кабель, не сприймалися як паразитні шуми та не відсікалися вбудованим пригнічувачем шумів самої радіостанції.

З налаштуванням радіостанції поки все, і це була легка частина: всього два пункти меню, регулювання гучності та пряме введення частоти. Залишилося найцікавіше.

Налаштування смартфона

На стороні смартфона (в моєму випадку це буде Google Nexus 5), нам доведеться виконати дещо більше дій:

• Перевірте APRS активність поблизу. Для цього можна використовувати сайт APRS.fi, про який ми вже писали окремо. Навіть якщо ви правильно налаштуєте смартфон і радіостанцію, а поблизу відсутні станції, що передають APRS пакети – ви не побачите в застосунку жодної активності. Та само ситуація може скластися і з вашими пакетами за відсутності I-Gate, що можуть “почути” ваші пакети на радіохвилях та передати їх на сервери APRS-IS, звідки APRS.fi бере свої дані. Задля виправлення цієї ситуації вам може знадобитися самостійне створення I-Gate, але це вже тема для окремої публікації.
• Оскільки ми вже налаштувалися на загальноприйняту частоту APRS, а кабель буде транслювати всі звуки з вашого смартфона напряму в ефір, спробуйте мінімізувати надходження будь-яких повідомлень на час використання APRSDroid і активації VOX в радіостанції. Для цього навідайтесь в “Налаштування” -> “Сповіщення” для відключення найбільш дошкульних застосунків (наприклад, соціальних мереж), або активуйте режим “Без звуку”. Ще краще буде використовувати для APRS окремий смартфон без активованого google-аккаунту або без SIM-карти, аби неочікуваний вхідний виклик не став причиною завад в роботі APRS поблизу вас.
• Переконайтеся, що ваш телефон має підключення до мобільної мережі. Задля завантаження сегменту мапи, й зображення APRS-піктограм поверх нього, застосунку необхідне підключення до джерела даних. Якщо хочете використовувати 3G\LTE покриття – приділіть додаткову увагу відключенню всіх сторонніх сповіщень (див. попередній пункт), а краще використовуйте Wi-Fi з’єднання на телефоні без SIM-карти.
• Активуйте GPS. Ви ж хотіли передавати інформацію про своє місце перебування, правда? GPS допоможе встановити ваші поточні координати й передати їх як APRS Beacon (маяк) в радіоефір через APRSDroid.

• Відрегулюйте гучність рингтона на вашому смартфоні приблизно до 3/4 від загального показника. Далі може знадобитися корекція цього рівня залежно від вашого телефона.
• Встановіть APRSDroid на ваш пристрій. Наразі існує два основних джерела звідки його можна отримати: Google Play, де воно коштує $5, і сайт разробника, де .apk останньої версії можна завантажити абсолютно безоплатно. Будь ласка, не пожалкуйте грошей та підтримайте розробника, що дозволить покрити витрати на підтримку інфраструктури в робочому стані, і, хто знає, може навіть розробку нових можливостей для цього застосунку. Встановлення з .apk може знадобитися для пристроїв, що не під’єднані до мережі, відключеною синхронізацією з google-аккаунтом, чи таких, що не мають Google Play. Якщо ви оберете цей спосіб – переконайтеся, що на вашому пристрої дозволене встановлення застосунків зі сторонніх джерел.

• Після встановлення знайдіть застосунок в налаштуваннях, і перевірте що йому надані всі необхідні права доступу: визначення розташування, доступ до мікрофона і пам’яті пристрою (див. фото вище). Інакше функціонування APRSDroid може бути частково порушене, а застосунок працюватиме не стабільно.

• Запустіть APRSDroid та налаштуйте сам застосунок. Для цього перейдіть в пункт меню “Параметри”, що знаходиться в меню у правій верхній частині екрана.

Одразу після встановлення APRSDroid налаштований на роботу напряму з серверами APRS-IS через інтернет. Воно і добре, адже вам не потрібна ні рація, ні кабель задля відстеження об’єктів поблизу. З іншого боку нас цікавить переважно надсилання\отримання пакетів по радіо хвилях. До того ж APRS-RF працює навіть там, де відсутній інтернет, що може знадобитися у віддалених регіонах чи у випадку надзвичайних ситуацій, пов’язаних з відключенням інфраструктури зв’язку.

Загальні параметри

В загальних параметрах застосунку вам знадобиться вказати ваш радіоаматорський позивний і додатковий ідентифікатор для нього (SSID), що конкретизує вид радіостанції чи сценарій використання вашого радіообладнання.

При старті застосунку, окрім вашого позивного, вам знадобиться ввести свій APRS-IS Passcode. Це ваш унікальний верифікаційний код для використання серверів APRS-IS. Потрібен він для того, аби ваш позивний не поцупили та не стали використовувати без вашого відому. Отримати цей Passcode можна заповнивши форму тут чи тут. Не дивуйтеся, якщо при розгляді вашої заяви, у вас попросять копію дозволу на використання аматорської радіостанції. Це лише ще один додатковий крок верифікації. Не повідомляйте свій Passcode нікому та ставтеся до нього як до PIN-коду своєї банківської карти.

Налаштування APRS шляху з послідовністю дігіпітерів WIDE 1-1 на початкових етапах я не раджу міняти взагалі. Воно віно відповідає за ретрансляцію ваших пакетів іншими станціями, які зможуть його отримати. WIDE 1-1 дублює ваші пакети на інших станціях всього один раз, що підвищує ваші шанси досягти віддалених I-Gate через проміжні станції. При цьому це налаштування не викликає багаторазового повторювання того ж пакету на великих площах і супутнє перевантаження APRS мережі поблизу. Докладніше про ретрансляцію пакетів та дігіпітери можна дізнатися тут.

Там же варто обрати піктограму вашого пристрою, під якою ви будете позначатися на мапах інших користувачів. При пішому пересуванні я раджу обирати піктограму телефона чи людини, що біжить. Докладніше про APRS піктограми можна дізнатися тут і тут.

Нижче в полі Voice Frequency ви також можете задати частоту для виклику, яку ви прослуховуєте постійно, і на якій з вами можна зв’язатися безпосередньо. А у полі Коментар вказати бажану інформацію, яку у своїх застосунках і на APRS.fi бачитимуть всі, хто отримає ваші пакети даних. Це може бути опис вашого обладнання, характеристики антени, поточний статус та будь-яка інформація, яку ви вважаєте суттєвою.

Окрім цього, загальні параметри APRSDroid дозволяють вам налаштувати параметри та частоту визначення вашого місця розташування, а також керувати сповіщеннями, які доступні на екрані вашого смартфона при отриманні APRS пакетів даних чи текстових APRS повідомлень.

Далі нас цікавитимуть налаштування APRS підключення, що доступні в пункті меню “Параметри підключення”

Параметри APRS підключення

Як я вже зазначав вище, за замовчуванням APRSDroid працює з даними, що отримує напряму з серверів APRS-IS через інтернет з’єднання. Якщо ми хочемо використовувати APRS на радіохвилях (APRS-RF), то нам доведеться змінити деякі налаштування. Зокрема, треба перемкнути режим APRS підключення в режим Audio (AFSK), що дозволить використовувати наш кабель для під’єднання до радіостанції через 3.5 mm Audio Jack нашого смартфона.

Окрім Internet (APRS-IS) і Audio (AFSK) застосунок підтримує ще й інші протоколи зв’язку (див. фото вище), але ми зараз не будемо зупинятися на них.

Там же в налаштуваннях APRS підключення раджу встановити галочку навпроти використання якісного javAX25lib декодера, який підтримується більшістю сучасних Android-пристроїв. Також оберіть “Голосовий виклик” як основний аудіо вихід вашого смартфона. останнє налаштування дозволить використати рівень гучності телефону, який ми встановлювали кількома пунктами вище.

Використовуючи налаштування радіостанції та смартфона, що наведені вище, мені вдалося з’єднати Baofeng UV-5R та Google Nexus 5 як для приймання, так і для передавання APRS даних по радіохвилях. Якщо ви користуєтеся іншим обладнанням – вам може знадобитись додаткове регулювання вихідної гучності смартфона і рації. В APRSDroid присутня окрема шкала, що позначає силу сигналу, що надходить до радіостанції, яка дозволяє налаштувати гучність смартфона, аби її було достатньо для активації VOX в радіостанції.

Якщо це не відбувається одразу – можете поекспериментувати зі зміною аудіо виходів смартфону, регулюванням їх гучності, а також зі зміною чутливості VOX та пригнічувача перешкод. Більшість труднощів виникає здебільшого саме з передаванням пакетів, а не з їх отриманням.

Якщо ж все налаштовано вірно, тоді APRSDroid матиме наступний вигляд.

Для подальшого використання APRSDroid вам буде достатньо натиснути одну з кнопок, що знаходяться в нижній частині основного екрана:

• Send Position – це одноразова дія, що відправляє ваші координати окремим пакетом даних у радіоефір. Знадобиться для налаштування гучності та інших параметрів при первинному налаштуванні обладнання.
• Start\Stop Trecking – постійна передача APRS пакетів відповідно до заданих параметрів, яку можна використовувати для запису треків власного пересування коли ви рухаєтеся пішки або в авто.

APRSDroid демонструє отримані та відправлені дані в кількох варіантах візуалізації:

• Журнал – зображення пакетів в “сирому” текстовому вигляді у хронологічному порядку (див. фото вище). Тут можна легко побачити які пакети отримані та відправлені, з яких позивних та якими шляхами (у випадках коли пакети дублювалися, перенаправлялися іншими станціями тощо).
• Хаб – зображення даних з групуванням по позивних найближчих станцій, що передають APRS пакети. Ця візуалізація буде зручною для визначення станцій в безпосередній близькості до вас. Вибір конкретного позивного перенаправляє вас на екран перегляду хронології надходження його пакетів, додаткової інформації та дозволяє зв’язатися з ним за допомогою прямих APRS повідомлень.
• Мапа – візуалізація піктограм найближчих APRS об’єктів та інформації про них поверх мапи Google Maps. Тут ваші можливості дещо нагадують APRS.fi, проте в суттєво спрощеному вигляді.

Щодо основних можливостей APRSDroid, пов’язаних з обміном даними про розташування, то на сьогодні, певно, все. Про те як з його допомогою спілкуватися через прямі повідомлення без використання 3G\LTE та Wi-Fi мереж, а також про повний перехід в режим офлайн ми розповімо в окремих публікаціях.

Єдиний суттєвий недолік такого комплекту, який варто згадати – це відсутність можливості слухати ефір з тієї ж радіостанції, яка використовується для моніторингу APRS ефіру. Навіть якщо ви активуєте Baofeng UV-5R в режимі одночасного прослуховування двох різних частот (dual stand by), приєднаний кабель не дозволить вам нічого почути на другій частоті. Весь трафік буде по кабелю спрямовуватись в смартфон, де APRSDroid буде намагатись їх декодувати. В результаті сигналі з другої частоти можуть бути завадами для пакетів даних на частоті 144.800 MHz. Тому задля одночасного отримання APRS даних та прослуховування частоти для викликів, яку ви вказували в налаштуваннях, вам можуть знадобитися дві окремі радіостанції.