APRS: Automatic Packet Reporting System

APRS - Automatic Packet Reporting System - secretsquirrel.com.ua

APRS — протокол связи для передачи геоданных и прочей пакетной информации по радиоволнам, позволяющий существенно упростить ситуативную осведомленность и ускорить общение. 

Одна из наиболее насущных проблем эффективной групповой коммуникации при использовании большого количества подвижных или портативных радиостанций — это обмен данными о местоположении абонентов. Если в городских условиях ещё можно использовать названия улиц, номера домов или хотя бы вывески в качестве однозначных ориентиров, передаваемых в эфир, то в поле такой возможности просто нет. Фраза «от этого магазина пройти 2 квартала в направлении центра, повернуть направо, пройти ещё квартал» и т.д., передаваемая в эфир, — это вполне однозначная инструкция, которая может быть легко воспринята на слух и выполнена. А теперь попробуйте перенести её суть и смысл в однородный лиственный\хвойный лес. Если попытаетесь, то вы быстро поймете, что вправо\влево уже перестали быть такими же однозначными (как сильно вправо\влево?), направления движения можно указывать разве что по азимуту или относительно положения солнца (это если его видно, да и оно меняется со временем), а однозначных ориентиров, к которым можно привязаться, не так уж и много (возле дерева\пня\камня? которого из них?).

Да, для привязки можно использовать просеки, квадраты карты, и точные GPS координаты, но тогда вам потребуются те самые карты (которые должны быть у каждого корреспондента, и желательно в одном масштабе\разметке и т.д.), компасы и GPS-приёмники. Думаю, не мне вам рассказывать, что точные GPS координаты не очень то удобны и для визуального восприятия, не говоря уже о попытке передачи на слух при плохом качестве сигнала. Не стоит также забывать, что разные устройства могут указывать координаты в разных форматах (gps datum), и не всегда их легко конвертировать на лету, так что и эта техника не всегда эффективна. А теперь представьте ещё, что находясь где-то в лесу, или в поле, вам надо ответить корреспонденту на вполне заурядный вопрос «Ты где?». Хорошо если вы оба знаете этот участок леса\поля, и имеете однозначные обозначения для определённых мест (стоянка машины, базовый лагерь, источник, «чёртова балка» и т.д.), а если нет? Тогда вряд ли у вас получится что-то более красноречивое чем ответ «В лесу!». И как бы глупо это не казалось, это действительно так. К тому же представьте как долго вы будете занимать эфир пытаясь объяснить корреспонденту как выглядит тот куст, у которого надо сворачивать.

Благо, существует радиолюбительская технология под названием APRS, способная эффективно решать описанные проблемы, и ниже я постараюсь кратко раскрыть её суть.

APRS от Automatic Packet Reposting System — автоматизированная система передачи пакетированных данных. Из-за того, что часто она применяется для передачи именно координат и информации о местоположении, аббревиатуру ещё часто ошибочно расшифровывают как Automatic Position Reporting System, но это не совсем так, т.к. Beacon или «маяк», содержащий координаты, — это всего лишь один из видов объектов, передаваемых через систему APRS.

Packet Radio или «пакетное радио» существовало ещё задолго до APRS, но в формализованную систему, протокол и некоего рода стандарт связи APRS превратился усилиями Bob Bruninga (WB4APR), который и зарегистрировал соответствующую торговую марку в 1992 году.

В пакетном радио, вместе с радиостанциями используются специальные модемы, они же терминальные нодконтроллеры или TNC, дробящие информацию на части-пакеты (откуда и произошло название) и кодирующие их в тоновые сигналы, которые позже, при помощи любительской радиостанции, могут отправляться на определённых частотах. Кто помнит dial-up интернет и тоновые сигналы, издаваемые модемом при установке соединения, легко представит себе работу TNC. Для получения такого сообщения на другой стороне также необходим TNC, который распознает тоновые сигналы определённой частоты, проверит получаемые пакеты на наличие ошибок или упущений, и соберет их воедино, презентуя содержимое всего сообщения. Пакетное радио, зачастую, имеет адресованный эпизодический характер (короткие P2P связи типа абонент-абонент), что не позволяет использовать его для создания автоматизированных систем, отображающих информацию в реальном времени. APRS как раз и послужил своего рода надстройкой над пакетным радио, позволяющей использовать его для мониторинга ситуации в реальном времени в глобальных масштабах. Добиться этого получилось путём использования нескольких компонентов системы:

  • APRS-протокол — стандарт связи, подробно описывающий типы и форматы сообщений, а также методы разбиения и передачи информации, её обратного сбора и интерпретации, обработки ошибок и т.д. Это некое подобие TCP\IP из мира интернета, реализованное на радиоволнах. С описанием самого протокола можно ознакомиться тут, но если обобщить, то он описывает обязательные атрибуты для каждого типа поддерживаемых объектов. Наиболее распространенные из них:
    • Beacon или «маяк» — объект, содержащий информацию о местоположении, текущей скорости, направлении и т.д., считываемых при помощи GPS и других видов датчиков.
    • Message или «сообщение» — объект, содержащий обычную текстовую информацию. Позволяет обмениваться текстовыми сообщениями по радиоволнам, даже если поблизости нет GSM покрытия. О такой коммуникации мы поговорим отдельно немного позже.
    • WX или «погодный пакет» — объект, содержащий данные собранные датчиками автоматической погодной станции: температуре, влажности, силе и направлении ветра и т.д.
    • Telemetry — «телеметрия» — объект, схожий с Beacon, позволяющий передавать телеметрические данные с различных устройств, например: температуре, оборотах двигателя, заряде батарей и т.д. Используется для сбора и передачи данных о статусах различных устройств (водные и воздушные суда, дроны, репитеры, автоматизированные станции и т.д.)
  • APRS Radio Frequency (APRS-RF) — совокупность станций, способных передавать и принимать APRS-объекты. Зачастую это стационарные, подвижные и портативные радиостанции с совместимыми TNC или APRS-модемами, работающие на радиолюбительских или фиксированных APRS-частотах. В рамках этой части системы объекты передаются\принимаются по радиоволнам в пределах зоны покрытия радиостанции, и могут использоваться для отслеживания количества любительских радиостанций на местности, их позывных, рабочих диапазонов\частот, вызовных каналов и прочей информации для упрощения коммуникации.
APRS - Automatic Packet Reporting System - secretsquirrel.com.ua

Изображение с aprs.org

В Европе и Африке для передачи APRS-объектов используется частота 144.800 Мгц. Частоты для других регионов видны на фото выше. Больше информации также доступно на сайте APRS — aprs.org.

  • APRS Internet Service (APRS-IS) — часть инфраструктурной составляющей APRS, отвечающая за сбор информации с фиксированных APRS-частот и их отправку через интернет на выделенные сервера APRS, разбросанные по всему миру. Эта составляющая как раз и делает APRS глобальной системой мониторинга ситуации в реальном времени, т.к. объединяет в себе данные с множества территорий, использующих APRS, но не имеющих прямого соединения по радиоволнам. Данные с серверов APRS-IS позже могут быть использованы для визуализации, агрегации и анализа в рамках различных систем и приложений. За работу этого компонента отвечают сами сервера-хранилища APRS-IS и целая сеть шлюзов по всему миру, включающая следующие типы:
    • RF Gate или digipeater — некое подобие любительских репитеров в мире APRS, подхватывающих передаваемые APRS-объекты и ретранслирующих их на тех же или других частотах. Часто используются для ретрансляции местных данных на большие расстояния за счёт смены диапазонов (UHF -> VHF), а также передачи APRS-объектов с местных частот на глобальные фиксированные APRS-частоты.
    • i-Gate — APRS-совместимые радиостанции, имеющие подключение к интернету, загружающие объекты, полученные через радиоволны, на сервера APRS-IS. Являются основными шлюзами, через которые данные, передаваемые по радиоволнам, становятся также доступны в интернете. Некоторые гейты иногда работают в обратном направлении, транслируя удалённые объекты из интернета по местным радиоволнам.

На сегодняшний день, уже существует большое количество портативных (Yaesu FT1DR\XDR, Yaesu FT2DRYaesu VX-8DR) и автомобильных раций (Yaesu FT400DR\XDR), содержащих все необходимые компоненты (TNC, GPS и т.д.) для поддержки APRS непосредственно в поле без применения дополнительных устройств и приспособлений. Настроив станцию на частоту приёма APRS-объектов, вы начнёте получать маяки и сообщения от станций, находящихся в радиусе действия вашей рации. При получении маяка рация будет показывать вам расстояние и направление до станции-источника, используя данные о собственном местоположении. Кроме этого вы также сможете получать дополнительную информацию об этих станциях (позывные, вызовные частоты, поддерживаемые виды связи, используемые антенны и т.д.), указанные их владельцами в соответствующих атрибутах APRS-маяков.

Как вы понимаете, с такой технологией вопрос «Ты где?» перестаёт быть актуальным, т.к. всё что вам нужно для передачи\получения информации о местоположении — это знать позывной интересующего вас корреспондента. Но покупать для этого новую радиостанцию со встроенным APRS совершенно не обязательно, т.к. есть уже опробованные и зарекомендовавшие себя бюджетные решения, о которых мы поговорим в отдельной публикации.

MAD

Однажды MAD устал собирать полезную информацию о туризме, выживании и снаряжении в блокноты, записывать цитаты на бумажках, добавлять закладки в сети, и откладывать полезные статьи на потом ... Вот тогда он и решил запустить SECRET SQUIRREL, на страницах которого Вы сейчас находитесь. Что из этого получилось - судить Вам

Читайте также: