AUSWERTUNG VON APRS-DATEN MITHILFE
VON GPS-HANDGERÄTEN
Stand: 18. April 2010

                
Abb. 1a-d  ( Screenprints GARMIN OREGON )

So ganz neu ist es nicht, daß manche GPS-Handgeräte zusätzlich zu ihrem NMEA-Datenausgang auch noch mit einem NMEA-Eingang ausgestattet sind. Werden über ihn Daten in einem der unterstützten Formate zugeführt, so lassen sich auf diese Weise neue Wegpunkte im geräteinternen Speicher ablegen und falls eine Kartendarstellung möglich ist, so können sie darauf auch angezeigt werden ( Abb.1a ). Obwohl diese Möglichkeit in der Praxis bisher nur wenig benutzt wurde, erlaubt sie z.B. eine komfortable Live-Positionsverfolgung empfangener APRS-Stationsdaten. Möglich ist dabei allerdings nicht nur die laufende Standortverfolgung auf Karten, sondern auch noch eine Anzeige von Gegenstationen stammender Zusatzinformationen, wie z.B. Höhenwerten, Bewegungsgeschwindigkeiten und Bewegungsrichtungen ( Abb.1d ).
Durch Einbeziehung der vom GPS-Empfänger selbst gelieferten Navigationsdaten sind dabei zusätzlich auch noch laufende Informationen über den räumlichen Bezug zwischen dem eigenen und den Standorten der Gegenstationen verfügbar ( Abb.1a, c-d ).
Um APRS-Daten mit einem GPS-Handgerät verarbeiten zu können, ist es nicht nur erforderlich, daß ein Gerätetyp gewählt wird, der eine NMEA-IN-Funktion besitzt, sondern es muss darüber hinaus auch noch die Möglichkeit bestehen, über serielle Datenanschlüsse hierauf zugreifen zu können. Geräte, die einen solchen Zugriff  NUR über USB erlauben fungieren dabei als sog. USB-SLAVE und sind dadurch an dieser Stelle nicht einsetzbar. Während klassische serielle Datenanschlüsse häufig auch schon bei älteren GPS-Geräten zu finden waren, wurde später oft zugunsten von Nur-USB-Anschlüssen auf sie verzichtet. Vermutlich nach Kundendruck hat man sich ihrer aber in letzter Zeit wieder besonnen, so dass einige neuere Gerätetypen, wie z.B. die Modelle OREGON ( ab Typ 300 ) und COLORADO wieder Schnittstellen besitzen, die eine Umschaltung zwischen USB und SERIELL erlauben. Damit wird es möglich, daß neben den manuell eingebbaren, auch von außen zuführbare Wegpunkdaten im geräteinternen Speicher des GPS-Gerätes abgelegbar und auf Karten darstellbar werden ( Abb. 1a ).

Ich habe mich für die Verwendung des GARMIN-Modells OREGON400t entschieden, weil dieser Typ von Haus schon eine europaweite topographische Karte im Maßstab 1:100000 mitbringt und damit eine für den Normalfall bereits ausreichende Kartenauflösung ermöglicht. Wem das nicht genügt, für den gibt es bei Fa. GARMIN auch noch ( für viel Geld ) topographische Karten im Maßstab 1:25000. Kosten kann man auch sparen, in dem man den ohne Detailkarten gelieferten Gerätetyp OREGON300 einsetzt und dann z.B. die kostenlos erhältlichen Karten aus dem OpenMaps-Projekt verwendet. Mit geeigneter Software ist darüber hinaus sogar auch eine Einbindung selbst erstellter Karten möglich.



Die Wegpunkte werden an Hand ihres Namens identifiziert, wobei das Eintreffen von Datenstrings mit dem Gerät bereits bekannten WP-Namen zur Überschreibung vorher abgelegter Positionswerte und damit auch zur Aktualisierung der Anzeigeposition auf der Karte führt.
Mitübertragene Zusatzdaten können durch Antippen des jeweiligen Wegpunkt-Icons aufgerufen werden. Daraufhin öffnet sich ein sie anzeigender Bildschirm ( Abb. 1d ). Ein weitere Möglichkeit des Aufrufs von Zusatzinformationen besteht über den via Hauptmenü erreichbaren WAYPOINT MANAGER ( Abb. 1b ). Die nach seiner Anwahl erscheinende Liste ( Abb. 1c ) enthält alle dem System bekannten Wegpunktnamen, wobei sich die gewünschten Informationen durch Antippen des zugehörigen WP-Fensters, anschliessender Anwahl der Funktion: "VIEWMAP" und wiederum des WP-Namensfensters erreichen lassen.

Wegpunkdaten werden durch Zuführung von NMEA-Protokollen des Typs: "GPWPL" übermittelt. Sie beinhalten Längen- und Breitengraddaten, sowie die später auch neben den Positionsmarken auf der Karte erscheinenden Wegpunktnamen. Zusätzlich ist auch eine Auswertung von PGRMW-Protokollen möglich. Dabei handelt es sich um ein GARMIN-proprietäres ( = firmenspezifisches ) NMEA-Format, mit dessen Hilfe sich ergänzend noch Höhendaten,  Wegpunktsymbole ( ICONS ) und bei Bedarf auch noch beliebige andere Daten, wie z.B. von Gegenstation ggf. gelieferte Bewegungsinformationen übermitteln lassen.


Abb.2

Der einfachste Zugriff auf die seriellen Daten erfolgt durch Nutzung des GARMIN-Anschlusskabels mit der Bezeichnung: "010-11131-00". Es ermöglicht die Fernspeisung des GPS-Gerätes ( Spannungsbereich: 8 bis 36V ). Weiterhin bewirkt es eine Freigabe der seriellen Datenenein- und Ausgänge und eine Anpassung der auf der Geräteseite benutzen TTL-Pegelwerte auf RS232-Niveau. Nachdem die kabelinternen Funktionen generell bekannt sind, könnte eine Geräteadaption grundsätzlich auch ohne dieses ( relativ teure ) Kabel im Selbstbau realisiert werden. Nachteilig ist jedoch, dass hierbei begangene Fehler leicht zu einer Beschädigung des angeschlossenen GPS-Gerätes führen könnten, womit nur sehr erfahreren Elektronikern zu einer solchen Lösung geraten werden kann. Weitere Angaben zur Geräteschnittstelle und zum Kabel-Selbstbau findet man hier.
Die zur Auswertung benötigten GPWPL-Protokolle werden
von allen APRS-tauglichen KENWOOD-Funkgeräten, sowie von APRS-Trackern wie "TINYTRAK4", OPENTRACKER1+ und 2 bereitstellt. In der Regel werden dazu auf der Frequenz 144.8 MHz empfangene und in den APRS-Sendungen enthaltenen Navigationsdaten benutzt. Am Ausgang der jeweiligen Decoder stehen sie üblicherweise mit RS232-Pegel und einer Datenrate von 4800bps zur Verfügung und können von hieraus an den NMEA-IN-Port der GPS-Empfänger ( Punkt "B" in Abb.2 ) geleitet werden. Bereitgestellte GPWPL- und PGRMW-Daten können auf diese Weise direkt verarbeitet werden. Der im Schaltbild eingezeichnete Elekronikteil mit den Bausteinen IC1 und IC2 und auch der Anordnung zur 5V-Spannungserzeugung entfallen hierbei.
Wenn gewünscht, können zusätzlich auch die vom GPS-Empfänger stammenden und gemäß Schaltbild Abb.2 Punkt "A" verfügbaren aktuellen NMEA-Ausgangsdaten mit dem Dateneingang eines APRS-Trackers bzw. Funkgerätes verbunden und von dort aus zur Bakenaussendung von Positionsdaten benutzt werden.
Wird eine Decodereinheit eingesetzt, die anstelle der PGRMW- nur APRS-Rohdaten liefert, so besteht die Möglichkeit ihrer Konvertierung mithilfe einer im Mikrocontroller IC2 ablegbaren Firmware. Hierbei kommen an Punkt "D" mit RS232-Pegel und 9600bps angelieferte Daten zur Verarbeitung. Unterstützt werden dabei das Standard-APRS- und das MIC-E-Format. Aus den Eingangsdaten generiert das Programm die uns schon bekannten GPWPL- und PGRMW-Datensätze, womit zusätzlich auch ggf. übertragene Höhenwerte, APRS-Symbole ( teilweise ) und auch Bewegungsdaten zur Verfügung stehen. Die genannten Daten stehen am seriellen Ausgang des Controllers zur Verfügung und können nach Pegelwandlung mithilfe von IC1
dem GPS-Empfänger zugeführt werden, wozu eine Brücke zwischen den Punkten "C" und "B" herzustellen und der Satellitenempfänger auf eine Datenrate von 9600bps einzustellen ist.   

Während Kenwood-Funkgeräte und OPENTRACKER1+ von den hier interessierenden Protokolltypen NUR diejenigen des Typs GPWPL bereitstellen, liefern der OPENTRACKER2 und der TINYTRAK4 auch die PGRMW-Datensätze. Nachdem zumindest Letztere dabei allerdings nur zur zusätzlichen Übertragung von Höhendaten verwendet werden, stellt eine Nutzung der Konvertierungseinheit mit IC2 aber auf jeden Fall die deutlich komfortablere Lösung dar. Nach Einstellung auf APRS-Rohdatenausgabe lässt sich dazu auch der TINYTRAK4 verwenden und auch die APRS-tauglichen Kenwood-Geräte sind in der Lage, die benötigten Daten zu liefern. Interessant sind ansonsten auch noch die Decoderkonzepte von Mike Berg, N0QBH, unter denen es Versionen gibt, die APRS-Rohdaten liefern, während andere das GPWPL-Format unterstützen.


Interessante Links
Weitere Seiten des Verfassers zu ähnlichen Themen:
http://www.kh-gps.de/oregon.htm
http://www.kh-gps.de/geofriend3.htm

GPS-Empfänger:

http://gpsinformation.info/penrod/oregon/oregon.html
http://garmin.blogs.com/softwareupdates/2009/06/aprs-support-in-colorado-and-oregon.html
https://buy.garmin.com/shop/shop.do?pID=26668

GPS-Kartenmaterial:
http://www.garmin.com/garmin/cms/site/de/karten/topo_karten/deutschland_v2
http://www.amazon.de/Garmin-Freizeitguide-Deutschland-Freizeitkarten-Regionen/
      dp/B001FO55MS/ref=sr_1_17?ie=UTF8&s=ce-de&qid=1263830255&sr=1-17
http://www.cachewiki.de/wiki/Eigene_Karten_f%C3%BCr_Garmin_Ger%C3%A4te
http://openmaps.eu/download
http://www.kowoma.de/gps/freieKarten/freieKarten.htm

NMEA-Protokoll- und Schnittstelleninformationen:
http://info.aprs.net/index.php/HandHeldGPS
http://info.aprs.net/index.php/VehicleGPS
http://info.aprs.net/index.php/$PGRMW
http://www.gloposys.de/Global%20Positioning%20System%20CD/anhang-a.htm

APRS-Tracker:
http://www.byonics.com/
http://www.argentdata.com/index.html
http://www.ringolake.com/pic_proj/pic_index.html

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