Senden, Empfangen und Auswerten von D-STAR-GPS-Positionsdaten mithilfe von PC's und PDA's

Version vom 2. Mai 2009
Auf einfache Weise können D-Star-Funkgeräte auch zum Austausch von GPS-Positionsdaten verwendet werden. Während für den Sendebetrieb je nach Gerät eingebaute bzw. ansteckbare oder auch externe GPS-Empfangsteile verwendet werden können, erfolgt die Anzeige empfangener Daten üblicherweise auf dem Gerätedisplay. Bei bestimmten D-STAR-Typen ist dabei sogar eine Darstellung von Distanz und Peilwinkel zu Gegenstationen möglich.
Die Aussendung von Positionsdaten kann entweder auf Tastendruck oder in vorwählbaren Zeitintervallen erfolgen. In ersterem Fall wird die Aussendung durch Betätigung der PTT-Taste gesteuert und geschieht während der Sprachdurchgänge quasi zusätzlich im Hintergrund.
Über die serielle Datenschnitstelle der ICOM-Geräte können auch ( NMEA- ) Signale externer GPS-Empfänger verarbeitet werden. Auf der Hardwareseite wird dabei von den meisten Funkgeräten eine Standard-2.5mm-Klinkenbuchse ( Stereo-Format ) bereitgestellt. Der zugehörige Stecker ist gem. Abb.1 zu beschalten. Wir das D-STAR-Gerät im GPS-Mode betrieben, so arbeitet die serielle Schnittstelle mit einer Datenrate von 4800bps ( bei manchen Gerätetypen ist alternativ auch 9600bps wählbar ).


Abb.1 

Wie schon ewähnt, erfolgt die Auswertung empfangener Navigationsdaten vorzugsweise über das eingebaute Gerätedisplay der D-Star-Funkgeräte. Darüberhinaus gibt es aber auch die Möglichkeit der externen z.b. LCD-Anzeige mithilfe einer kleinen Mikrocontrollereinheit. Siehe dazu meine Seite: http://www.kh-gps.de/stardec.htm. Ein zusätzlicher Wunsch bestand nun aber auch noch darin, für empfangene Standortdaten eine Kartenanzeige zu realisieren. Nachdem D-Star-Geräte von Haus aus NMEA-Protokolle wie z.B. RMC und GGA übertragen, sollte jedes mit einer GPS-Datenschnittstelle ausgestattete Standard-PC-Kartenprogramm für erste Versuche verwendbar sein. Nachteilig ist dabei allerdings, daß die Darstellung eines Kartenausschnittes immer nur zentriert entsprechend der jeweils letzten empfangenen Navigationsdaten erfolgen kann und eine Multi-Stationsanzeige incl. Kennungsanzeige nicht möglich ist. Für später würde man sich deshalb an dieser Stelle eine speziell auf das D-Star-Format zugeschnittene Software wünschen. Sie sollte dann zuätzlich auch das Absender-Call auswerten und die gleichzeitige Anzeige einer Vielzahl von Gegenstationen mit Ident-Kennzeichnung ermöglichen. Soweit zur Zukunftsmusik, aber für erste Versuche ist es auch schon reizvoll, erst einmal nur mit einfachen Lösungen zu experimentieren. Zur Datenauswertung mithilfe eines stationären PC's reicht es dabei im einfachsten Fall aber schon, den Datenausgang eines  D-STAR-Gerätes mit dem COM-Port des Computers zu verbinden und auf diesem ein geeignetes Kartenprogramm zu starten. Wichtig ist hierbei natürlich, daß dieses Programm auch auf die vom Funkgerät benutzte Baudrate eingestellt ist. Dabei ist es grundsätzlich egal, ob das verwendete D-STAR-Gerät im Daten- oder im GPS-Modus betrieben wird. Abhängig von der gewählten Einstellung erfolgt der Zugriff auf die serielle Geräteschnittstelle dabei jedoch mit unterschiedlichen Datenraten. Während beispielsweise die Handfunkgeräte IC-E91 und IC-E92 im Datenmodus nur mit 38400bps arbeiten, kann der entsprechende Wert bei anderen Gerätetypen auch bei 9600bps liegen kann ( siehe Tabelle 1 ). Somit ist es ggf. einfacher, stattdessen auch an dieser Stelle den GPS-Modus zu benutzen, was die Verwendung einer einheitlichen Datenrate von 4800bps ( bei neueren Gerätetypen auch wählbar zwischen 4800bps und 9600bps ) ermöglicht.


Tabelle1  Im Datenmodus unterstützte Baudraten


Abb.2 
Die vom IC-91 empfangenen Navigationsdaten werden von dem seinerzeit verwendeten und im Vordergrung
sichtbaren Bluetooth-Dongle ausgesandt und von einem PDA des Typs: "MDA II Compact" empfangen.

Welche Möglichkeiten haben die Mobilisten?

Die Verwendung eines PC's im KFZ wird in dem meisten Fällen ausscheiden. Somit bleibt die Möglichkeit der Kartenanzeige mithilfe von PDA's unter Verwendung einer dafür geeigneten Kartensoftware. Dabei wird man allerdings sehr schnell feststellen, daß es auf dem Markt inzwischen kaum noch Geräte mit serieller Datenschnittstelle gibt. In der Praxis bleibt daher meistens nur die Möglichkeit der Zusammenschaltung von D-Star-Funkgerät und PDA via Bluetooth. Dabei genügt es, die vom Funkempfänger kommenden Datensignale einem Bluetooth-Adapter zuzuführen. Mehr über hierzu geeignete Adapter und ihre Konfiguration findet man auf meiner Seite: http://www.kh-gps.de/btm222.htm. Dabei empfehle ich eine Version zu verwenden, die normgerechte RS232-Pegel verarbeitet. Dazu gehören z.B. alle Ausführungen, die Pegelwandlerbausteine wie MAX232 oder MAX3232 einsetzen.
Bei den ersten Auswertungsversuchen hatte ich nur den seriellen Ausgang meines D-STAR-Empfängers ( IC-E91 ) mit dem Eingang des Bluetooth-Adapters verbunden,  worauf der  Datenausgang des Empfängers allerdings leider "stumm" blieb. Nach einigermaßen langer Suche stellte sich dann heraus, daß auch der hierbei an sich nicht benötigte Dateneingang des Funkgerätes nicht unbeschaltet bleiben durfte, worauf er mit dem seriellen Ausgang des Bluetooth-Adapters verbunden wurde ( siehe: Abb.1: gestrichelte Linie ). Bei gleichzeitger Verwendung eines externen GPS-Empfängers ist dieses Gerät dann allerdings stattdessen an den Dateneingang des D-Star-Gerätes anzuschliessen. 
Nachdem ausgehend vom PDA eine Funkverbindung zum Adapter aufgebaut wurde, konnten nun alle vom D-Star-Gerät empfangenen Datensignale auch am PDA aufgenommen und mithilfe eines dort entsprechend eingestellten ( Standard- ) Kartenprogrammes  ( wie z.B. Fugawi oder Ozi-CE ) ausgewertet werden.
Ein leidiges Problem stellte die Auswertung fehlerhaft übertragener Datenfiles dar. Während manche Auswertprogramme auch einen Prüfsummentest durchführen und solche Files einfach ignorieren, versuchen andere eine zu den falsch übertragenen Koordinaten passende Karte zu finden und springen dabei oft ins Nirwana. Zur Beseitigung dieses Problems habe ich eine kleine Mikrokontrollereinheit aufgebaut. Sie führt bei seriell ankommenden Protokollen einen Prüfsummencheck durch und verwirft solche, die als fehlerhaft erkannt wurden. Bei Bedarf kann das CRC-Filter auf der RS232-Pegelebene zwischen den Datenausgang des DSTAR-Empfängers und den Eingang des Bluetooth-Adapters eingefügt werden.

Beispiel für ein Bluetooth-Dongle

Als Alternativlösung zur Verwendung des oben genannten Bluetooth-Bausteins mit dem "BTM-222" gibt es auch die Möglichkeit der Nutzung von sog. BT-Dongeln. Während aber Bluetooth-Adapter mit USB-Anschluß schon für ein paar Euro in jedem Elektronikmarkt gibt, sind die vorzugsweise für den professionellen Einsatz gedachten RS232-Versionen rarer und daher auch entsprechend teurer ( ca. ab Euro 80 ). Bei mir kam ein "INITIUM Promi-SD202" gem. Abb.3 von Hantz + Partner zum Einsatz. Dabei handelt es sich um eine BT-Class 1-Version mit einer angegebenen Reichweite von etwa 100 Metern.
 
   
Abb.3
Serieller Bluetooth-Adapter "Promi SD202" ( bzw. "SD3" bei Hantz+Partner );
erkennbar sind die 9pol. Sub-D-Buchse und die über eine R-SMA-Buchse aufschraubbare 2.4GHZ-Antenne

Nach  entsprechender Konfiguration konnten auch mit diesem Adapter problemlose Bluetoothverbindungen zwischen IC-E91 und dem Pocket-PC hergestellt und über längere Zeit störungsfrei aufrechterhalten werden. Zu ihrem Aufbau muß der für BT-Anbindungen zuständige ComPort im Menü des benutzten PDA-Auswertprogrammes angewählt werden. Abhängig vom Typ des benutzten Pocket-PC's können das allerdings  unterschiedliche Ports sein.

Meine weiteren Seiten zum Thema "D-STAR" u.ä.

( PORTABLER ) DATENFUNK VIA D-STAR  http://www.kh-gps.de/dstar_data.htm
STARDEC  Ein Decoder zur Auswertung von D-STAR-GPS-Positionsdaten  http://www.kh-gps.de/stardec.htm
RMC2APRS  APRS mit D-STAR-Geräten  http://www.kh-gps.de/rmc2aprs.htm
TEXTSIM Ein  universeller Baustein zur Speicherung und Aussendung serieller ASCII-Files  http://www.kh-gps.de/textsim.htm
APRS mit Bluetooth-GPS-Mäusen  http://www.kh-gps.de/bt3.htm
BLUETOOTH  to RS232-Adapter mit "BTM-222" http://www.kh-gps.de/btm222.htm