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APRS – Automatic Position Reporting System

APRS wurde 1980 vom amerikanischen Funkamateur Bob Burninga (WB4APR) entwickelt. Mit diesem System ist es möglich, die Position von mobilen bzw. portablen Amateurfunkstationen - via Funk ausgestrahlt - auf einer digitalisierten Landkarte im PC darzustellen. Somit ist es möglich, z.B. ein Auto, Jogger, Boot usw. zu verfolgen. Zusätzlich kann man auch die Positionen von vielen Feststationen auf der Karte sehen oder die Daten von Wetterstationen.

Wie funktioniert APRS?

APRS funktioniert nach dem selben Prinzip und mit der selben Technik wie Packet-Radio, jedoch ohne einen Connect aufzubauen und ohne die übliche "Übertragungsgarantie".
Positionsdaten – gewonnen von einem GPS-Empfänger oder manuell eingegeben – werden mit einem speziellen Modem digitalisiert und über ein Funkgerät ausgestrahlt (im 2m-Band auf 144,800MHz mit 1200baud europaweit). Dieses Signal wird von einem Digipeater (Digitalumsetzer) empfangen und wieder ausgestrahlt. Der Benutzer kann dabei festlegen, über wie viele Digipeater sein Signal weitergeleitet werden soll.

Ausschnitt aus einer APRS-Karte

Aufgrund der mittlerweile sehr hohen Datenmenge - weltweit wird das System momentan von ca. 12000 Funkamateuren genutzt - ist es nötig, die Daten zur weltweiten Verbreitung über das Internet zu schicken. (Das Packet-Radio-Netz in Deutschland würde das Datenaufkommen der deutschen Stationen zwar durchaus bewältigen, leider ist das Packet-Radio-Netz anderer Länder nicht so gut ausgebaut wie das Deutsche, sodass eine grenzüberschreitende Nutzung unvorteilhaft wäre. Die Standort-Problematik, welche aufgrund strengerer Vorgaben der DFMG was die Anzahl der Antennen und die Leistungsaufnahme der Stationen betrifft entstanden ist, hat zudem dazu geführt, dass nun auch in Deutschland etliche Packet-Radio-Linkstrecken abgeschaltet werden mussten. Ein Teil des Packet-Radio-Datenverkehrs wird daher über das Internet mittels AXUDP-Links übertragen.). Deshalb werden von Funkamateuren sog. "IGates" , also InternetGateWays aufgebaut, welche die empfangenen Daten ins Internet leiten. Dort werden sie über 3 zentrale Server gesammelt und in Datenbanken abgespeichert. Es ist also nicht möglich alle aktiven Stationen gleichzeitig nur über Funk zu empfangen, jedoch solche bis zu einem Radius <200km um den eigenen Standort.

Mit einem Klick bekommt man die Daten einer Mobilstation (Geschwindigkeit, Kurs, Höhe, etc...)

Welche Möglichkeiten bietet APRS?

Neben der Möglichkeit, mobile und portable Amateurfunkstationen zu verfolgen und ortsfeste anzuzeigen (mit Name und Kurzinfos), bietet das APRS-Netz die Möglichkeit zur Übertragung von Messwerten aller Art. Dazu gehören auch Wetterstationen. In den USA werden die Wetterdaten, welche von Funkamateuren ins APRS-Netz eingespielt werden, sogar von nationalen Wetterservice genutzt. Auch in der restlichen Welt gibt es viele APRS-Wetterstationen, die Daten wie Temperatur, Feuchte, Windgeschwindigkeit und -Richtung, Luftdruck und Regenmenge übermitteln. Somit kann man sich mit einem Klick ein Bild vom Wetter an einem bestimmten Standort machen.

Anzeige von Wetterdaten in APRS

Weiterhin kann man Kurznachrichten über das System verschicken, ähnlich SMS, nur bequemer (man bekommt sogar eine Rückmeldung, ob die Nachricht angekommen ist). Mittlerweile kann man über diese Funktion auch Kurz-E-Mails schreiben (man muss die Nachricht einfach an EMAIL adressieren und als erstes im Text die E-Mailadresse angeben). Und das alles weltweit.

Kurznachrichten (Messages) senden und empfangen

Arten von APRS-Stationen

  • Heimstationen (beinhaltet: Wetterstationen):
    Station sendet von festem Standort in regelmäßigen Abständen die eigene Position bzw. Daten aus, Nutzer hat die Möglichkeit Messages zu senden und zu empfangen. Kann andere Stationen sehen, mit Kartendarstellung, etc.
  • Mobilstationen / Portabelstationen:
    Station sendet von veränderbarem Standort, bzw. von einem Fahrzeug, in regelmäßigen Abständen die eigene Position aus. Je nach verwendeter Ausstattung ist Empfang und Senden von Messages möglich.
  • Digipeater:
    Station befindet sich an einem festen Standort, meist ohne Aufsicht und idealerweise auf einem Berg bzw. einer Erhöhung und ist rund um die Uhr in Betrieb. Die Position wird in regelmäßigen Abständen ausgesendet.  Aussendungen anderer Stationen werden empfangen und wieder ausgesendet. Somit wird deren Reichweite um die des Digipeaters erhöht und ein größeres Gebiet kann versorgt werden.
  • Internet-GateWay:
    Station befindet sich an einem festen Standort, meist ohne Aufsicht. Kann auch direkt an einem Digipeater angeschlossen sein.
    Die über Funk empfangenen Datenpakete werden zu den APRS-Servern ins Internet geleitet wo sie in Datenbanken gespeichert werden und weltweit zur Verfügung stehen. Messages für Stationen im Einzugsbereich des GateWays, welche über Internet empfangen werden, werden über Funk ausgesendet. So können lokale Benutzer Weltweit Messages versenden ohne selbst mit einem APRS-Internet-Server verbunden zu sein.
  • APRS-Server:
    Sendet normalerweise keine Positionen aus. Empfängt Daten von Internet-GateWays und leitet sie über das Internet an angeschlossene Benutzer und andere Server weiter.

Wie wird man QRV in APRS?

  • Heimstation: Wer bereits in Packet-Radio QRV ist sollte keine Probleme haben in APRS QRV zu werden. Man benötigt ein 2m- Funkgerät, Antenne und ein 1k2-Modem oder TNC und einen Computer (mindestens Pentium >100MHz). Man kann auch eine evtl. vorhandene Soundkarte als Modem benutzen. Natürlich wird noch die APRS-Software benötigt, die Programme sind größtenteils Freeware. Mehr zu Software steht weiter unten.
  • Mobil- oder Protabelstation: Als Mobilstation benötigt man zunächst einen GPS-Empfänger um die aktuelle Position zu ermitteln. Da man meist keinen Laptop oder PC im Auto betreibt, ist ein sog. "Tracker" von Nöten. Dieser wandelt die Signale des GPS-Empfängers um in ein 1k2 Packet-Radio-Signal. An ein 2m-Mobilfunkgerät oder Handfunkgerät angeschlossen, übermittelt der Tracker in vom Benutzer festgelegten Zeitabständen die aktuelle Position mit Geschwindigkeit, Richtung, Höhe und selbst definierter Kurzinfo (z.B. Name, etc.).

Mehr zu Trackern und GPS-Empfängern im nächsten Abschnitt.

APRS-Hardware

  • Tracker für Mobilbetrieb:

  • Funkgeräte mit APRS-Unterstützung für Mobil- bzw. Portabelbetrieb: Folgende Funkgeräte haben die APRS-Funktionen bereits eingebaut und benötigen somit keinen "Tracker". Es wird jediglich ein GPS-Empfänger benötigt, der direkt angeschlossen werden kann. Die beiden KENWOOD-Geräte haben zusätzlich den Vorteil, dass sie empfangene Daten direkt auf dem Display anzeigen. Somit sieht man immer – auch ohne PC – was in APRS los ist. Des Weiteren kann man Messages senden und empfangen.

    • Kenwood TH-D7 E (Gerät wird nicht mehr hergestellt!)
      2m / 70cm Handfunkgerät
      Eingebauter TNC für Packet-Radio und APRS mit 9600baud und 1200baud
      Buchse für GPS-Empfänger
    • Kenwood TM-D700E (Gerät wird nicht mehr hergestellt! Nachfolgemodell ist das TM-D710E)
      2m / 70cm Mobilfunkgerät
      Eingebauter TNC für Packet-Radio und APRS mit 9600baud und 1200baud
      Buchse für GPS-Empfänger
    • Kenwood TM-D710E (Das Nachfolgemodell des TM-D700E)
      2m / 70cm Mobilfunkgerät
      Eingebauter TNC für Packet-Radio und APRS mit 9600baud und 1200baud
      Buchse für GPS-Empfänger oder Wetterstation
      Echolink-Funktion
      Breitband-Empfänger bis 1,3 GHz
    • Alinco DR-135
      2m Mobilfunkgerät
      Eingebauter TNC für APRS mit 9600 baud und 1200baud
      Buchse für GPS-Empfänger

  • GPS-Empfänger: Es gibt mehrere Arten von GPS-Empfängern in unterschiedlichen Preis-Kategorien, die für APRS interessant sind:

    •  GPS-Maus: GPS-Empfänger, in den Anfängen in Form einer PC-Maus, heute bereits wesentlich kleiner. Hat kein Display und kann per integriertem Magnet auf das Fahrzeugdach gesetzt werden. Sehr preisgünstige Empfänger und besonders geeignet für APRS-Mobilbetrieb im Auto, LKW, usw. Externe Stromversorgung (12V- Zigarrenanzünder) Ab ca. 65 Euro zu haben.


    • GPS-Handheld: Hand-Empfänger mit oder ohne Kartendarstellung. Geeignet wenn man APRS auch mal bei einer Wanderung, auf dem Fahrrad oder Ähnlichem einsetzen will. Natürlich auch zum Betrieb im Fahrzeug geeignet, dann hat man noch gleich einen Digitalkompass oder sogar ein Navigationssystem. Stromversorgung über Batterien/Akkus (Portabelbetrieb) oder über Adapterkabel 12V Zigarrenanzünder. Preise ohne Kartendarstellung ab 130 Euro , mit Kartendarstellung ab 200 Euro.


    Dies sind Empfängertypen, die am Häufigsten für APRS in Betracht kommen. Natürlich gibt es auch Empfänger mit Farbdisplay zum Festeinbau im Auto, GPS-Empfänger für PDAs mit CompactFlash- oder SecureDigital-Steckplatz.
    Was man unbedingt beachten muss: Der GPS-Empfänger MUSS eine serielle Schnittstelle (RS-232) zur Datenausgabe besitzen, damit man ihn mit dem Tracker bzw. dem Funkgerät oder auch PC verbinden kann. USB-Anschlüsse sind meist ungeeignet. Im Zweifelsfall beim Händler erkundigen!
    Viele Informationen zu GPS findet man auf der Homepage von Klaus, DJ7OO: www.kh-gps.de

  • Übersicht: Hardware zum APRS-Betrieb zu Hause:

    • PC oder Notebook
    • 2m Funkgerät und Antenne
    • Packet-Radio Modem mit 1200 baud oder TNC mit 1200baud oder Soundkarte mit Line-In

    Man kann APRS auch über das Internet betreiben

APRS-Software

Übersicht über APRS-Software zur Nutzung als APRS-Heimstation:

BetriebssystemSoftware
Windows

UI-View32
Das wohl am häufigsten benutzte APRS-Programm. Sehr viele Funktionen, viele Zusatzprogramme und Tools verfügbar. Download und kostenlose Registrierung:

http://www.apritch.myby.co.uk/uiv32.htm

Windows

APRSPoint
APRS-Software, die Karten von MS MapPoint benutzt. Download und weitere Infos:

http://www.aprspoint.com

Windows/Linux

XASTIR
Läuft auf vielen Softwareplattformen, bietet die Möglichkeit, direkt eine Wetterstation anzuschließen. Ähnliche Funktionen wie UI-View. Download, Dokumentation, Mailinglisten, etc.
http://www.xastir.org

Übersicht über Software für Digipeater, Internet-GateWays und Server:

SoftwareTyp Betriebssystem
UIDIGI DigipeaterTNC2 (EPROM Firmware)
UI-View32Digipeater / Internet-GateWay Windows
APRS4RInternet-GateWay / DigipeaterOpenWRT / Linux
aprsdInternet-GateWay / Server Linux (Originalversion hier)

 

 

APRS-Wetterstation

Wer eine Wetterstation besitzt und die aktuellen Daten ins APRS-Netz einspielen will, benötigt zusätzlich zu UI-View32 noch ein Zusatzprogramm, welche die Daten von der Station ausliest und – für APRS aufbereitet – bereitstellt.
Wetterdaten werden in APRS nach folgendem Schema übertragen:

DO7VLR-5>APSAAR,WIDE2-2
!4923.07N/00712.39E_297/005g003t073r000p000P000b10200h18

wobei das in rot Dargestellte die eigentlichen Wetterdaten sind.

UI-View und UI-View32 verlangen eine Text-Datei, die diesen (hier rot dargestellten) Eintrag enthält. Diese zu erstellen ist die Aufgabe des oben erwähnten Zusatzprogramms.

Nachfolgend eine Liste mit Wetterstationssoftware mit APRS-Unterstützung:

 

SoftwareUnterstützte Stationen
Weather Display HUGER, ELV/Conrad, Davis, weitere
WX200HUGER WM918 / WX200
HeavyWeather
UI-Weather
WS-2300/WS-2310/WS-2315/WS-2308/WS-3600
SelbstbaustationConrad C Control

 

APRS über Satelliten und die Internationale Raumstation ISS

Quelle: NASA

Natürlich kann man APRS auch über Satelliten und sogar über die ISS machen. Dazu sind nicht einmal große, aufwendige Antennensysteme von Nöten, es funktioniert auch mit einer normalen Rundstrahlantenne.

Hier eine Übersicht:

PCSat: Dieser Satellit wurde von Bob Burninga (WB4APR) entwickelt und am 29. September 2001 gestartet und stand während seiner Überflüge als APRS-Digipeater zur Verfügung. Juli 2003 fiel der Satellit aus. Im September des selben Jahres gelang es jedoch, ihn wieder zu bedienen. Seither ist PCSat nur QRV, wenn genügend Sonnenlicht vorhanden ist, um den Energiebedarf zu decken.

Name: PCSAT / NO-44

Uplink: 145.827MHz
Downlink: 145.827MHz
Digipeater-Call: W3ADO-1

 

PCSat 2: Entwickelt von Bob Burninga (WB4APR). PCSat 2 wurde am 3. August 2005 während des Raumspaziergangs EVA3 der STS-114 Mission von Soichi Noguchi an der ISS angebracht.
Er enthält einen APRS-Digipeater, FM-Repeater sowie einen PSK-31 Transponder.

PCSAT2 SYSTEM A:
APRS/Packet Uplink: 145.825MHz FM 1k2
Packet/APRS Downlink: 145.825MHz FM 1k2
PSK-31 Uplink: 29.401 - 29.403 SSB
PSK-31 Downlink: 435.275 FM

PCSAT2 SYSTEM B:
Telemetrie: 437.975 FM 9k6
APRS/Packet Downlink: 437.975MHz FM
APRS/Packet Uplink: 145.825MHz FM
Voice-Repeater Downlink: 437.975MHz FM

PCSAT2 wurde am 15. September 2006 während des Raumspaziergangs EVA3 der STS-115 Mission wieder abgebaut und sicher zur Erde zurückgebracht. Dies war das erste Mal, dass ein Amateurfunk-Satellit unbeschädigt und voll funktionsfähig zur Erde zurückgebracht wurde. Nun wird untersucht, wie sich das eine Jahr im Orbit auf den Satelliten ausgewirkt hat.

 

International Space Station
Auch auf der ISS befindet sich Amateurfunk und damit auch APRS. Wenn man Glück hat und die Besatzung gerade Funkbetrieb macht, kann man sogar mit den Astronauten sprechen. Ansonsten ist eine Mailbox QRV, in der man Nachrichten hinterlassen kann.

APRS/Packet/Voice Downlink: 145.800 MHz FM 1k2
APRS/Packet Uplink: 145.990 MHz FM 1k2
Voice Uplink (Europa): 145.200MHz FM

Digipeater Call (Unproto): ARISS
Mailbox Call: RS0ISS-11

Weitere Informationen:
www.ariss-eu.org
spaceflight.nasa.gov/station/reference/radio