GPS

Global Positioning SystemGPS (Global Positioning System) jest systemem składającym się z 24 satelitów, które okrążają Ziemię dwukrotnie w ciągu doby. Poruszając się na bardzo precyzyjnie określonych orbitach satelity GPS wysyłają informacje w kierunku Ziemi. Odbiornik GPS musi otrzymywać sygnał z minimum trzech satelitów, aby określić własną pozycję i dane dotyczące ruchu. Zazwyczaj, przy pierwszym określeniu pozycji, wymagany jest odbiór sygnału z czterech satelitów.
Odbiorniki GPS stały się w ostatnich latach łatwo dostępne na rynku. Zastosowanie odbiornika GPS do celów radioamatorskiego systemu APRS niesie ze sobą podstawowe wymaganie, jakim jest wyprowadzenie danych w formacie NMEA-0183. Większość odbiorników spotykana na rynku spełnia ten warunek. Stacje ruchome APRS wyposażone w taki odbiornik mogą transmitować na bieżąco aktualną pozycję i inne dane. Precyzja pomiaru z pomocą urządzeń GPS dochodzi nawet do 3 metrów.

Osoby związane zawodowo z nieruchomościami w Stanach Zjednoczonych powtarzają nieustannie: "lokalizacja, lokalizacja, lokalizacja". Można powiedzieć o APRS, że ta cecha również stoi na pierwszym miejscu.

APRS jest przede wszystkim pomyślany jako system do przesyłania pozycji. Pozycja zostaje określona na podstawie współrzędnych geograficznych: szerokości i długości (latitude, longitude) w postaci dd°mm.mm (np. 41°59.81'). Zatem współrzędne wyrażane są w stopniach, minutach i setnych częściach minut (nie sekundach!). W przypadku, gdy nie posiadamy odbiornika GPS, można swoją pozycję odczytać z mapy, która posiada siatkę współrzędnych geograficznych i manualnie ją wpisać do programu obsługującego APRS. Stacja domowa APRS, która nie zmienia swojej pozycji może w zupełności posłużyć się mapami bez potrzeby kupowania odbiornika GPS do jednorazowego pomiaru. Jednak stacja ruchoma ma niezmiernie uproszczoną pracę, gdy wyposażona jest w odbiornik GPS i posiada ciągle aktualizowane współrzędne swojej pozycji. Nie tylko zna swoją aktualną pozycję, ale również może ją momentalnie wysyłać do innych stacji. Dla stacji ruchomych odbiornik GPS staje się niemal nieodzowny.

GarminNajpopularniejsze w zastosowaniach APRS są odbiorniki GPS firmy Garmin. Zanim zdecydujemy się na model odbiornika GPS i dokonamy jego zakupu, warto zasięgnąć opinii krótkofalowców mających doświadczenie z pracą w systemie APRS.

Stacja APRS, współpracująca z odbiornikiem GPS, może na podstawie jego pomiarów wysyłać takie dane, jak:

System GPS był wprowadzony dla precyzyjnego określenia pozycji jednostek na poziomie morza, a więc przy wysokości bezwzględnej (npm) bliskiej zeru. Natomiast wysokość została wprowadzona jako dodatkowy parametr dla tras przelotowych samolotów i rakiet samosterujących, ale nie dla ich lądowania. Wysokość podawana przez odbiornik GPS nie jest zbyt precyzyjna dla zastosowań naziemnych. Prosta geometria komponentów satelitarnych systemu sprawia, że precyzja wysokości jest około dziesięciokrotnie gorsza od precyzji pozycji horyzontalnej. Typowy błąd pozycji horyzontalnej w sygnałach i urządzeniach dla użytku cywilnego jest mniejszy niż 10 metrów. Ale dokładność wysokości jest zwykle mniejsza niż 100 metrów niezależnie od tego, jaki cywilny odbiornik GPS jest używany.

stacje APRS na mapie GPS stacje z TH-D7 na mapie 60CS Niektóre odbiorniki GPS wyposażone w mapy, mogą również pokazywać na swoich mapach pozycje innych stacji APRS, których raporty przychodzą drogą radiową. Za pomocą map na wyświetlaczu odbiornika GPS obserwujemy wówczas położenie innych stacji APRS. Ich pozycje umieszczane są jako waypoint. Do tego celu, odbiornik GPS musi mieć możliwość wejścia (input) w formacie $GPWPL (zwykle odbiorniki z wymiennymi kartami pamięci nie mają takiej opcji).
Jeśli nie chcemy, aby w odbiorniku GPS pojawiały się pozycje innych stacji, nie musimy przecinać przewodu z sygnałem od TNC do GPS, wystarczy, że w menu GPS wybierzemy konfigurację interfejsu jako 'NMEA out'. Kiedy chcemy, aby pozycje innych stacji pojawiały się na wyświetlaczu odbiornika GPS, konfigurujemy interfejs jako 'NMEA out / NMEA in'. Również TNC współpracujące z naszym radiem musi pozwalać na wysyłanie i odbieranie packetów. Nie wystarczy nam np. TinyTrak, który nie ma możliwości odbierania packetu.
KenwoodW radiach Kenwood TH-D7 i TM-D700 menu przewiduje możliwość wyboru, ile pól (od 6 do 9) znaku wywoławczego odbieranej stacji będzie przekazywane do odbiornika GPS (licząc pola znaku od końca, czyli przy 6 polach zredukuje znak SP3LYR-12 do LYR-12). Menu daje również możliwość całkowitego wyłączenia tej funkcji - w D7: 2-3 i w D700: 3-3. Jeśli nie wyłączymy tej funkcji, to nawet przy ustawieniu 'GPS NOT USED' (menu w D7: 2-2 i w D700: 3-2, które dotyczy pobierania pozycji z GPSa), dane z waypoint będą wysyłane do odbiornika GPS.

QRA Locator

Krótkofalowcy posługują się zwykle QRA Locatorem (określany też jako GS lub Grid Square Locator) do określenia swojej pozycji. APRS przewiduje możliwość wysyłania swojej pozycji w oparciu o QRA Lokator, jeśli nie można określić dokładnych współrzędnych swojego położenia. Raport wysyłany jest w formacie statusu, czyli zaczyna się od > dalej wpisany jest lokator, minimum jego cztery pozycje (dwie litery, dwie cyfry) lub wszystkie sześć pozycji (dwie litery, dwie cyfry, dwie litery), za lokatorem - kod symbolu według /$ lub \$, po odstępie można dodatkowo umieścić tekst statusu (jak w drugim przykładzie 'Stachu pod namiotem'). Będzie to wyglądało np.    >JO82/G    albo z tekstem komentarza    >JO82lj/; Stachu pod namiotem    W pierwszym przypadku jest symbol /G czyli symbol QRA Lokatora, w drugim przypadku /; czyli symbol Campground. Oczywiście nie ma tu dużej precyzji położenia, pozycja na podstawie takiego raportu zostaje umiejscowiona w środku kwadratu (QRA Lokatora).

Format NMEA

Format danych NMEA-0183 jest standardem używanym przez stowarzyszenie morskie National Marine Electronics Association i stosowanym w elektronice nawigacji morskiej. Sygnał zawiera poziomy elektryczne: protokół danych i czasu. Na poziomie sygnałów elektrycznych, używane jest wyjście +5V/0V TTL i EIA-422. Baud rate 4800 bps, 8 bits, no parity, 1 bit for the stop bit.
Dane zaczynają się od "$" i kończą się "$" i kończą się "<CR><LF>". Identyfikacją odbiornika GPS jest GP. Np. "$GPRMC" oznacza szereg danych RMC z odbiornika GPS.

$GPGGA - pozycja i wysokość
$GPGLL - tylko pozycja (Latitude/Longitude)
$GPVTG - prędkość i kierunek
$GPRMC - pozycja, prędkość i kierunek   (wszystko z wyjątkiem wysokości)
$GPWPL - przesyłanie Waypoints
$PMGLB - wysokość w odbiornikach Magelan
$PGRMZ - wysokość w odbiornikach Garmin

Przykładowy ciąg danych z odbiornika GPS:
$GPRMC,034523,Y,02754.31,N,08023.03,W,1.5,035,031294,4,W*23
Znaczenie:
$GPRMC - rodzaj danych (RMC - zalecane minimum sentencji GPS)
034523 - UTC hh/mm/ss
Y - data valid
02754.31,N - longitude
08023.03,W - latitude
1.5 - prędkość pozioma
035 - kierunek względem powierzchni Ziemi (stopnie)
031294 - data ddmmyy
4,W - kierunek magnetyczny, West
23 - liczba kontrolna (ignorowane przez TNC)

Moje ulubione odbiorniki, których używam w APRS:


Garmin GPSMap60CSGPSmap60CS
Garmin GPS18GPS18
Garmin Foretrex 201Foretrex 201