Рация+смартфон=💕APRS-рецепт на черный день

9 min readMar 25, 2022

В качестве введения…

До “ревущих двадцатых” никто наверное даже не задумывался о самой возможности communications blackout (рус. полное нарушение работы телекоммуникаций). Ведь сотовая связь присутствовала практически везде и работала сносно. Интернет через оптоволоконные линии был доступен даже в районных центрах, в мобильных устройствах 5G/LTE. Про такую вещь, как GPS даже говорить совестно — чуть ли не каждый утюг имел на борту какой-нибудь завалящий µblox и керамическую антенну. Начинал “захватывать мир” Интернет вещей (всякие там Lora, NB-IoT и “сим-карта для вашего чайника”).

Все обрушилось довольно быстро. Для беларусов — 9–11 августа 2020, для украинцев — с 24.02.2022. Многие осознали хрупкость цифровой связи и ее огромную важность. Хотя осознание это не дало всплеска свежих технических решений. Пару раз вспомнили про mesh-сети да и забыли.

Cовсем недавно, в Международный день метеоролога, Беларусь и РФ отключили от получения данных метеоспутников. Читатели начали задумываться про некое гипотетическое “отключение GPS”. Гипотетическое, потому что это невозможно физически, либо GPS работает для всех, либо не работает ни для кого. Хотя, по некоторым данным, возможность избирательного отключения сигнала (т.н. система «региональной военной защиты» или Regional Military Protection, RMP) может появиться у спутников GPS, которые будут заменять существующие начиная с 2026 г.

В общем сейчас самое время задуматься про системы альтернативной связи и трекинга. В некой условной чрезвычайной ситуации вариантов не много, и один из них (самый доступный и простой в реализации) называется APRS.

APRS — это радиолюбительская, альтернативная интернету, сеть пакетного радио основе протокола AX.25 и модуляции AFSK 1200. Если интернет работает, то достаточно набрать www.aprs.fi и вы увидите картину активности ближайших к вам радиостанций. Покрытие APRS в мире достаточно плотное. На европейском континенте только несколько огромных белых пятен — это Россия, Беларусь, Украина.

Т.е., например, если у вас в одном кармане мобильник с GPS (работает напрямую со спутником), а в другом, например рация Baofeng UV-5R, то вы сможете чертить свой маршрут на карте и быть на связи с миром в SMS канале. Конечно здесь есть и нюансы, в виде ограниченного прохождения радиоволн. Для распространенных любительских раций требуется наличие ретрансляторов (по аналогий с вышками сотовой связи) — мощных раций с хорошими антеннами — которые будут принимать пакеты и отправлять их дальше. Ретрансляторы расширяют зону доступности сети. Пакетом в сетях APRS могут быть SMS, координаты и треки, E-mail, погодные сообщения и др.

В мирное время APRS часто используется, если нужно удешевить процесс GPS мониторинга через интернет (GPRS, 3G, LTE и т.д.) или полностью отсутствует GSM-сеть. Т.е. оптимальный вариант для любых удаленных районов, где есть хоть какая-то точка с доступом в интернет, но отсутствует сотовая связь. Примеры:

▽ база отдыха в удаленном месте , есть прокат техники. Интернет на базе слабенький, но есть , используются направленные GSM антенны и усилители. Дальше интернет раздается на гостевые дома по Ethernet или Wi-Fi. А как отслеживать технику и людей ? APRS-трекеры оптимальное решение.
▽ мониторинг автопарка в небольшом городе — нет необходимости тратиться на SIM-карты, да и вообще на GSM-связь. Сюда же можно отнести и простую экстренную связь между радиолюбителями одного города/района (чаты).
▽ по аналогии с базой отдыха, APRS-трекеры могут использоваться для отслеживания скота в горных и труднодоступных районах.
▽ сбор телеметрии с любительских аэростатов, квадрокоптеров, дрифтующих буев и роботов.

В принципе, идеальный конечный результат — это “каждый владелец китайской рации подключил ее к смартфону дома и сделал APRS-ретранслятор”. Множество таких шлюзов по стране сделают возможным функционирование сети и сформируют покрытие. Текстовые сообщения получится передавать, треккинг будет работать. Что еще нужно? :) Более чем уверен, что на руках таких раций миллион. Другое дело что с радиолюбительскими позывными людей поменьше, а без позывного на сервисе APRS не зарегистрироваться и такую важную вещь как pass-code не получить.

Pass-code это, по сути, уникальный верификационный код для использования серверов APRS. Получить его можно заполнив форму здесь, или здесь. При рассмотрении заявки могут попросить копию вашего сертификата радиолюбителя. Если по ссылкам вам не отвечают — напишите письмо с запросом need pass-code по адресу team@aprsdroid.org.

Если в мир APRS очень хочется, а времени в обрез, то можно срочно начать вспоминать знакомых, соседей, друзей, которые увлекаются радио и являются радиолюбителями. С высокой долей вероятности у них уже есть официальные позывные. Надо найти такого человека, позвонить ему и попросить получить на свой позывной pass-code. Также такого человека (при наличии у него подходящей антенны и рации) можно уговорить стать главным ретранслятором в своем городе (или районе).

Справедливости ради стоит отметить, что одно время существовал сервис, в котором можно было автоматически сгенерировать pass-code на основе позывного. Но потом сервис перестал работать.

Будет считать, что позывной у нас есть, pass-code мы получили. Теперь беремся за рации. Главных условий здесь два — наличие режима VOX (активация передачи в эфир по наличию звука в гарнитуре) и способность работать на частоте, зарезервированной под APRS (двухметровый диапазон, 144.800 МГц).

Допустим у нас уже есть “народная” рация Baofeng UV-5R (почему “народная” можно почитать в статье Баллада про радейку. Intro). К этой рации понадобится любой смартфон с Android или даже iPhone. На смартфон с Android устанавливаем приложение APRSDroid (для старых смартфонов с Android 2.3 последняя версия — это 1.5.0), для iPhone понадобится программа PocketPacket.

Как все это должно работать. Ваш смартфон определяет координаты с помощью встроенного GPS-приемника и формирует звуковой сигнал в котором закодирован пакет с данными. Ниже этот сигнал можно послушать, так “звучат” данные о местоположении.

Звуковой сигнал выдается в гарнитуру и передается (по проводу) на рацию. На рации включен режим VOX — устройство само активируется на передачу и пакет уходит в эфир.

Для связи рации с телефоном нужен довольно простенький кабель.

Как видно на рисунке, для простейшего кабеля нужно со стороны рации: аудио-джек 3.5" + аудио-джек 2.5", а со-стороны телефона четырехконтактный джек 3.5". Разьемы можно взять от телефонных гарнитур, наушников и проч. Проблема может возникнуть с тонким джеком 2.5". Такой тип разьема довольно редок в современных наушниках, но раньше активно применялся (гарнитуры от телефонов Nokia). Я, по крайней мере, в покопавшись в проводах смог найти. На крайний случай — придется идти в магазин радиодеталей или отдел техники супермаркета. В том же магазине радиодеталей можно приобрести и два резистора на 500 Ом.

Настоятельно рекомендую на провода кабеля прицепить ферритовые фильтры (“колечки” и “бочонки” на различных телефонных и компьютерных кабелях — это оно).

Так будут блокироваться наводки на электронику, возникающие в схеме передачи рации. Работать будет стабильнее. Предположим кабель спаяли/скрутили, теперь переходим к настройкам

Настройка радиостанции

На стороне Baofeng UV-5R вам потребуется настроить следующие параметры:

Включить радиостанцию и повернуть регулятор громкости примерно на одну четверть от общего значения. Для успешного получения APRS пакетов на Baofeng UV-5R обычно достаточно громкости в пределах 1/4–1/2.
Используя прямой ввод частоты настроить станцию на частоту 144.800 Mhz. Этот канал можно вбить в рацию и через компьютер. Но это отдельная история. Скорее всего цифры вам придется набирать руками на клавиатуре рации.
Активировать Voice Operated eXchange (VOX). Позволяет активировать передачу станции как только микрофон рации распознаёт звуковые колебания. В большинстве обычных ситуаций эту функцию лучше держать отключенной (любой посторонний звук может активировать передачу). Но для APRS это нужная вещь, плюс кабель соединяет рацию и смартфон напрямую, без возможности попадания посторонних шумов.

В Baofeng UV-5R для включения VOX потребуется пункт меню 04 — VOX, где значениями от 1 (максимальная) до 10 (минимальная) регулируется его чувствительность. В начале можно установить значение 1 и потом подгонять его по мере необходимости.

Отрегулировать шумоподавление. Эта манипуляция нужна для того, чтобы тоновые сигналы при прохождении через кабель не воспринимались как паразитные шумы и не отсекались встроенным шумоподавителем рации. В Baofeng UV-5R подавление шумов устанавливается в меню 00 — SQL, где используются значения от 0 (минимальное) до 9 (максимальное шумоподавление). Чаще всего достаточно значения 2.

На этом настройка на стороне рации закончена.

Настройка смартфона

На стороне смартфона нам потребуется проделать следующие действия:

Проверьте, есть ли APRS активность поблизости от вас. Для этого лучше всего использовать карту сайта APRS.fi. Даже если вы правильно настроили APRSdroid и рацию, а поблизости нет станций, передающих APRS пакеты — вы не увидите в приложении никакой активности. Аналогичная ситуация будет иметь место, если рядом с вами не будет APRS-Интернет шлюзов (I-Gate), способных «услышать» ваши пакеты на радиоволнах и передать их на сервера, откуда APRS.fi черпает свои данные. Возможно даже придется использовать вторую пару рация-смартфон для создания своего шлюза. Делается это с помощью все того же APRSdroid с некоторыми изменениями в настройках ().
Предположим мы настроились на APRS частоты, и кабель начал транслировать все звуки со смартфона напрямую в эфир. Теперь нужно минимизировать поступление любых уведомлений на время пользования APRSdroid и активации VOX в рации. Сделать это можно в пункте меню Настройки -> Уведомления. Отключаем наиболее назойливые приложения (социальные сети, мессенджеры и проч.). Можно вообще активировать профиль «Без звука». Отличный вариант — использовать для APRS отдельный смартфон, не привязанный к google-аккаунту или и вовсе без SIM-карты.
Подключите телефон к интернету. Для загрузки сегмента карты и отображения иконок APRS объектов приложению потребуется подключение к источнику данных.
Активируйте GPS. GPS поможет установить ваши текущие координаты и передать их как APRS Beacon в радиоэфир через приложение. Координаты можно указать и вручную (если вы не хотите выдавать свое истинное местоположение)

Все, можно работать. Запускаем приложение и идем в Настройки, где выбираем APRS — AFSK. Предположим, у нас есть один позывной и две радиостанции с подключенной к каждой из них смартфоном. Настройки APRSDroid на станциях будут похожи, за исключением одного пункта. На первом смартфоне заходим в меню Установки. В пункте позывной вводим позывной, например EU1AEY. В пункте SSID вводим тип станции, например 10 — мобильные станции 3G. В пункте Параметры подключения-Протокол подключения выбираем Звук (AFSK) и ставим галочку напротив пункта Качественный декодер. В принципе на этом настройка закончена. На втором смартфоне настройки те же, только SSID выбираем другой, чтобы как-то отличаться, например 3. Для одного позывного доступно до 15 различных вариаций.

Все, в принципе можно приступать к работе. Сообщения отправляются через вкладку «Сообщения» (на картинке B). Нажатие на кнопку открывает экран отправки сообщения, где требуется ввести позывной адресата и текст вашего сообщения. После отправки соответствующий пакет с сообщением появится в журнале сообщений. И, если повезет c прохождением радиоволн и хватит дальности, то сообщение дойдет адресату.

Выбранный для APRS диапазон VHF (136–174 МГц) обладает не плохой проникающей способностью. Хорошо работает в автомобильных рациях с внешними антеннами на крыше автомобиля. Иногда (не официально) этот диапазон называют “Лесным диапазоном”, т.к. VHF-рации лучше работают в лесу, чем рации распространенного гражданского диапазона UHF (400–480 МГц)

Для отслеживания на карте пользовательского объекта используется пункт Начать трекинг (картинка B). В случае такого использования один из комплектов рация-смартфон должен быть запущен в режиме Интернет-шлюза (картинка С) и находится “на базе” с хоть каким-то (3G/LTE/Wi-Fi) доступом в Интернет. В пункте меню Протокол подключения выбираем Интернет (APRS-IS). Интернет необходим для отрисовывания пути на карте, хотя можно делать это вручную по высылаемым вторым комплектом координатам. На втором комплекте подключение оставляем как и при обмене сообщениями, описанном выше — Звук (AFSK).

Для создания интернет-шлюза, да и для всех остальных задач, описанных выше, можно использовать не только программу APRSdroid, но и японское приложение U2APRS от Nobuyuki Oba. К сожалению программа давно не обновляется, последняя рабочая версия — 083b. Хотя может обновления и не нужны, приложение работает хорошо.

Заключение

APRS при минимальных затратах (15$ рация, 5$ простейший смартфон, 2–3$ на детали для кабеля) позволяет создать мобильный и простой в конфигурировании комплект оборудования для связи и отслеживания объектов. Развернуть такой комплекс при необходимости можно практически где угодно. Единственное требование для его продолжительной работы — это надлежащая защита от непогоды, и наличие интернет соединения для базы (в случае трекинга с привязкой к карте).

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

Рация+смартфон=💕APRS-рецепт на черный день

Настройка радиостанции

Настройка смартфона

Заключение

Written by Siarhei Besarab