Das APRS System ermöglicht es Datenpakete per Funk über das Packet-Radio-Netz zu übertragen. Dazu gehören z.B. GPS-Daten und kurze Textnachrichten. Hierzu werden Frequenzen im 2-Meter-Band bei einer Bitrate von 1200 Bit/s verwendet. Das Packet-Radio-Netz sollte dabei jedoch möglichst wenig belastet werden, daher werden die gesendeten Informationen von Packet Radio Digipeatern nur soweit weitergeleitet, bis sie auf einen IGATE treffen. Bei einem IGATE handelt es sich um einen Packet Radio Digipeater, der über eine Internetanbindung verfügt. Die auf diese Weise in das Internet eingespeisten Datenpakete lassen sich über entsprechende Programme abrufen und verarbeiten.
Das APRS System eignet sich daher für verschiedene Anwendungen, dazu gehören unter Anderem:
- Verfolgung von mobilen Objekten
- Ortung von Fahrzeugen nach einem Diebstahl
- Übertragung von Wetterdaten
- Übertragung von Statusmeldungen
Hinzu kommt eine Notruffunktion. Diese löst bei manchen Empfangsgeräten einen akustischen Alarm aus oder lässt Kartenanzeigen, von entsprechender APRS Daten auswertender Software, automatisch auf den Standort des Notrufes hinein zoomen. Da die APRS Daten durch das Packet-Radio-Netz weitergeleitet werden, lässt sich somit eine Notfallmeldung in kürzester Zeit auf weite Strecken verbreiten.
Um ein APRS System zu konstruieren benötig man:
- Zulassung zum Amateurfunkdienst
- GPS Empfänger
- APRS Modul
- Funkgerät
- Funkantenne
Spezifikationen an das System
Ziel war es ein Funk-System zu entwickeln, welche zusätzlich zu weiteren Komponenten in der Sonde untergebracht werden kann und nachfolgende Spezifikationen erfüllt:
- GPS-Positionsdaten erfassen und auswerten
- Weitere Telemetriedaten z.B. Akku Überwachung erfassen
- Positions- und Telemetriedaten über Funkverbindung in kurzen Abständen (z.B. alle 30 s) an die Erde senden.
- Funkverbindung muss eine Reichweite von mindestens 100 Km erlauben
- Erzeugung von Datenpaketen zur digitalen Datenübertragung
- AFSK-Modus
- Dateneinspeisung über das Amateurfunk Packet-Radio-Netz.
- Weiterleitung durch Digipeater und Einspeisung in das APRS-Netzwerk durch IGATES
- Direktempfang durch den Verfolger über entsprechende mobile Gegenstationen
- Kompakte Bauweise in SMD (0805) Form
- Stand-Alone Betrieb um eine gewisse Redundanz zu erhalten
- Eigene Energieversorgung zur Ausfallsicherheit
- Hauptplatine soll beliebig erweiterbar sein, durch herausführen aller Ports auf zwei Stiftleisten
- Akustischer Signalgeber für die Bergung der Sonde
- Temperaturbeständig bis -60°C
- Befestigungsbohrungen für ein Handfunkgerät (Hier wurde sich an dem UV-5R orientiert)
- Programmierung der Firmware über ISP
- Bedienung über eine RS232 Schnittstelle
- Flexibilität für Weiterentwicklungen
Es sollte ein System entstehen, welches sowohl mit einem kostengünstigen Funkgerät (Hier UV-5R) kompatibel ist, als auch mit einem Funkmodul (z.B. Radiometrix TX1M) welches direkt aufgesteckt werden kann. Somit kann das System für jede Anwendung hin angepasst werden. Zur Übersichtsgewinnung wurde zu Beginn des Projektes ein Blockschaltbild mit allen benötigten Komponenten entworfen.
Das Konzept des Gesamtsystems sieht eine modulare Bauweise vor. Diese hat den Vorteil, dass die einzelnen Komponenten flexibel an unterschiedliche Anforderungen angepasst und neu kombiniert werden können.
Systemmodule
Basisplatine
Die Hauptplatine beinhaltet die Prozessoreinheit. Hauptaufgabe neben der inneren Kommunikation zu diversen Sensoren ist die Bereitstellung eines 1200 Baud Packed Radio Modems.
Aufsteckplatine
Die Aufgabe der Aufsteckplatine besteht in der Energieversorgung für das Funkgerät sowie die Akkuüberwachung und Signaltonausgabe. Durch ein Miniaturrelais kann über die Software das Funkgerät entsprechend zugeschaltet werden.
GPS-Modul
Das GPS-Modul empfängt GPS Daten über eine integrierte Patchantenne. Es stellt die GPS-Daten im NEMA Protokoll zur Verfügung.
Funkgerät (UV-5R)
Das Funkgerät sendet die Datenpakete auf 144,800 MHz (Digitale Betriebsart). Sein Anschluss erfolgt über Mikrofon und Lautsprecher Anschluss.
Antenne für 2m Band
Aufgrund der bei diesem Projekt vorgesehen Anwendung konnte keine vorgefertigte Antenne verwendet werden. Das Stehwellenverhältnis der entwickelten Antenne beträgt bei 144,800 MHz 1,08.
Batteriepack 12 V
Bestehend aus 8 x 1,5 V Lithium AA Batterien für spezielle Anwendungen.
Systembus (I2C)
Falls eine Datenkommunikation zu weiteren Komponenten innerhalb der Sonde benötigt wird, stellt der I²C Bus eine robuste und universelle Schnittstelle dar.
