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什么是APRS

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发表于 2010-8-19 10:02:34 |显示全部楼层
本帖最后由 BH1LND 于 2010-8-19 10:03 编辑

什么是APRS
大家对GPS已经比较了解,GPS解决了“我在哪”的问题。GPS接收机通过接收多个GPS卫星的信号,可以计算出用户当前的经纬度数据。至于私家车常用的语音导航仪,则是GPS的扩展应用,需要使用到事先存储的电子地图,根据用户输入的目的地位置和选定的路径搜索方法,在每个关键的路口用语音合成技术提醒用户如何行进。
在一些应用场合,不仅需要知道“我在哪”,还需要知道“他或他们在哪”。比如,车辆跟踪和调度系统、野生动物迁徙特性研究等。在技术上,这些应用往往需要将跟踪目标的经纬度数据发送到接收方,而接收方获得经纬度数据后,为了更直观的显示出来,往往需要电子地图辅助。这就是我们要介绍的APRS的主要功能。
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(经度和纬度)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。
除了跟踪移动电台,APRS也可以向系统输入对象位置的方式跟踪任何对象。比如,你可以输入一个飓风的经纬度,则飓风的位置就可以出现在任何该信道的APRS电台的地图上。在气象应用中,你可以将气象监测设备的接口连接到APRS电台以便向其它电台发布实时气象信息。
如同传统无线分组通信一样,APRS使用数字中继(Digipeater)进行转信,但是与传统无线分组不同的是,APRS不需要指定数字中继路径,而是使用通用的路径,所以不需要事先对网络的连接方式有任何了解。比方我们坐火车从南京到北京,传统无线分组通信需要知道经过的每一个站名,而APRS不需要知道那么具体的信息。所以,无论你在东京、南京还是北京,这个路径都是通用的。
为了将APRS传播到整个世界,有的APRS电台作为IGate(因特网网关)将接收到的APRS分组转发到因特网上的服务器。这些服务器将世界上实时的APRS数据搜集并转发,有的还提供Web页面的格式,以便让用户通过支持Java的网络浏览器查看APRS活动。
为了将APRS的系统构成描述得更加清楚,我们简单画了框图,如图2-1。在每个虚线框内都是一个独立的APRS构成部分。由GPS、笔记本电脑、TNC、业余电台组成的是APRS电台。连接Internet的APRS电台可以成为因特网网关。专门用于转发无线分组的是数字中继。Internet上当然还有APRS服务器。连线只是描述了可能的连接关系。这些APRS构成部分的形式可以是千变万化,但是基本的功能不会有大的变化。
图 2-1 典型的APRS系统构成框图
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。
更多APRS软件的内容可以参考网站http://www.aprs-is.net/
历史与发展
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。
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。
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