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APRS户外应用实战
——APRS业余电台与专业GPS的双向数据传输搭建应用
APRS
而户外的APRS应用是许多朋友较为喜爱研究的一个方面，户外活动有其探索未知地域的神秘感，并且能锻炼个人以及团队的综合能力。户外活动中，安全性不容忽视，因此团队各成员之间的语音通信以及位置共享是户外出行需要考虑的问题，作为没有业余电台执照的普通驴友，可能需要购买409MHz频率的民用手持对讲机进行户外活动的语音通信，并通过语音方式将自身的坐标位置报告给其他队友，而作为具有合法业余电台执照的喜爱户外活动的业余电台用户，如果将业余电台和一些专业GPS加以适当的搭配利用，就可以搭建出一套方便实用的语音通信与位置共享功能兼具的户外联络设备，通信便捷并极具趣味性。
搭建原理解析与可用设备
要使业余电台能与GPS进行双向数据传输，就需要确保业余电台与GPS都拥有相同的可供通信的数据输入输出接口，并使用相同的通信协议进行传输通信，只有满足上述了两个条件，业余电台与GPS两个看似不是很搭边的东西才可以实现双向通信。
一些内置了TNC的APRS业余无线电台往往设计提供了支持NMEA0183协议的数据输入输出接口，而少数的专业户外GPS设备也有设计提供支持NMEA0183协议的数据输入输出接口。因此，只要将相关特定的设备做合适搭配连接，就可以实现APRS电台与户外GPS之间的双向数据传输，一方面利用GPS给业余电台的TNC提供实时坐标数据进行工作，同时业余电台的TNC可将接收到的APRS台站以航点输出的形式输入GPS设备，并在其地图上进行显示与导航。
目前市面上，常见的APRS电台有健伍TM-D710系列，TH-D72系列，八重洲FTM-350系列，VX-8系列等，但设计支持NMEA0183协议数据输入输出接口的电台相对较少，据笔者所知，目前只有TM-D710、TH-D72、VX-8GR等设备设计提供了支持NMEA0183输入输出协议的RS232通信接口，而八重洲的FTM-350系列以及除VX-8GR之外的其他VX-8系列电台均没有设计提供类似的通信接口。
而在GPS设备方面，据笔者所知，提供NMEA0183协议数据输入输出的接口GPS设备有高明GPSmap 60CSx，Oregon 450、550等设备，但其中GPSmap 60CSx使用的是RS232接口，Oregon450、550等设备虽支持NMEA0183协议，但使用的是USB接口，并非RS232接口，使用时需要对设备提供5V外部供电以及接口电平的转换。此外，高明的nüvi 300、310、350等GPS设备，支持Garmin二进制协议的数据输入输出USB接口，既不是RS232接口，也不支持NMEA0183通信协议，因此若使用此类设备不仅同样需要对设备提供5V的外部供电，还需要进行接口电平和通信协议的双重转换。
具体连接方式与应用
在户外活动使用时，出行者往往需要携带许多除了电台和GPS之外其他户外所需物品，而过多的辅助设备和连接线会令操作变得更复杂，降低设备的可靠性。因此，户外APRS设备的选择与搭建就需要以“辅助设备最少，连线最少，备用电源最方便”为原则进行。
根据现有设备的比较，健伍TM-D710、TH-D72，八重洲VX-8GR三款APRS业余电台能与高明GPSmap 60CSx户外专业手持GPS进行最方便的搭配连接实现数据双向传输，一是因为双方设备的通信协议一致，均为NMEA0183协议；二是双方设备的接口类型也一致，均为RS232接口，使用时无需其他外部供电或转换设备进行辅助；三是备用电源最方便，电台只需准备一块或多块备用电板即可，GPS只需准备数节5号AA电池备用即可。
健伍TM-D710、TH-D72，八重洲VX-8GR三款APRS业余电台提供的均是2.5mm圆形三芯的RS232通信接口，该接口的物理形状与市面上常见的2.5mm立体声音频插座一致，针脚定义从尖端起依次为：TXD（信号发射）、RXD（信号接收）、GND（地）。
高明GPSmap 60CSx户外专业手持GPS设计提供的是一个扁平圆形四芯的RS232通信接口，针脚定义从接口顶部顺时针起依次为：Data In（信号输入）、Ground（地）、Data Out（信号输出）、Power（12V电源）。
因此，只要自制一根数据线，一头为2.5mm立体声音频插针，另一头为扁平圆形四芯插头，将两个设备的TXD与RXD对应相连接，使电台的TXD连接GPS的RXD，电台的RXD连接GPS的TXD，电台的GND连接GPS的GND，并对电台和GPS的通信接口菜单做合适的设置，比如将接口均设置成4800速率的NMEA0183通信功能，并启用电台的航点输出功能，两个设备即可进行双向通信。搭建完成后，GPS就可以将当前的实时坐标数据提供给电台的TNC供其工作，同时还能节省电台使用自带GPS模块所需的耗电量；而电台在接收到电波中的APRS台站时，可将解码后的台站以航点输出的形式输入到GPS中，形成一个保存在设备中的航点，可在地图上显示并用于路径导航。
设备搭建完成后，用户只需对电台的位置报告信标发射规则做合适的设置，即可开始不断地发送自身的位置报告，并接收显示其他的APRS台站。与此同时，由于健伍TM-D710、TH-D72，八重洲VX-8GR这三款电台是双频段双接收的APRS业余电台，因此用户还可以在开启使用APRS功能的同时，利用同一部业余电台与他人进行语音通信联络，并不需要再配置其他额外的语音通信电台，两种功能能同时使用，这在户外会非常方便。
使用心得与体会
需要注意的是，笔者推荐的是接口一致、协议一致的设备搭建方式，有一些接口和协议不一致的设备也能通过一定的方法与APRS业余电台相连接，即上文所描述的高明Oregon 450、550，nüvi 300、310、350等GPS设备，它们均设计有USB接口，不同的设备支持NMEA0183、Garmin二进制等不同的协议，也可以实现电台与GPS的双向数据传输。但是，它们在使用USB接口数据传输功能时，一般都要求GPS有外部5V电源持续供电，断电时USB接口的数据传输功能即失效，因此这就需要用户为设备做好相关电源保障，例如使用车载充电器转换成相应电压进行供电，或在家中设法直接提供电源供电；此外，设备间不同的通信协议也需要通过专门的芯片进行转换，只有设备两边的通信协议一致才可以正常使用，这样的通信协议转换线可以在淘宝网或美国Argent Data Systems公司的网站上搜索购买到。
但是笔者认为，需要额外供电和协议转换的设备搭建方式在户外使用时会较为麻烦，过多的线缆不仅会降低使用的便捷程度，同时增加了设备的不稳定性，而额外的5V供电在户外更会成为一个较为棘手的问题，因此笔者个人较为倾向于使用接口和通信协议均一致的设备进行搭建和使用。
另外，在使用GPS时，用户们还需注意GPS坐标体系的设置。一般，APRS所使用的是国际民用GPS设备统一的WGS-84大地坐标体系，目前在国内市面上能够购买到的普通GPS接收机模块和大部分户外专业手持GPS接收机，一般均是预设WGS-84坐标体系来输出GPS坐标的。但由于一些原因，国内要求提供地图服务的单位，必须使用国测局制定的GCJ-02对地理位置进行首次加密，因此加密后的地理坐标与实际的WGS-84坐标就会产生一定的偏移。而除了普通GPS接收机模块和户外专业手持GPS接收机之外的其他GPS设备，即最常见的车载GPS导航仪，如上述的nüvi 300、310、350等GPS设备，所使用的均是加密后的地理坐标体系，并非统一的WGS-84坐标体系，这就会导致使用时出现同一个坐标数据在不同设备的地图上显示不一致的问题，少则差之几十米，多则相差上百米。
因为同样的原因，aprs.fi网站中的谷歌行政图、OpenStreetMap地图、谷歌卫星图三个地图图层在显示同一个台站的位置时会出现其在不同地图中实际位置不一致的问题，因为谷歌行政图的国内部分为加密后的坐标体系地图，因而会产生较大误差，而OSM地图与谷歌卫星图则为标准的国际民用统一WGS-84坐标体系所绘制，显示台站时较为精确。
综上，笔者建议用户在使用GPS设备与APRS业余电台进行搭建时，要确保不同用户的GPS设备及相关地图均使用相同的WGS-84坐标体系，才能实现台站位置的精准显示与共享，否则台站显示的较大误差会使得APRS的位置报告功能就会变得毫无意义。