GPS-Datendecoder als Zusatz für D-Star-Empfänger
( im Aufbau )
22. Januar 2011
Abb.1 "STARDEC-G" mit TFT-Modul "E072"
Schon seit längerer Zeit interessierte mich der Aufbau einer kleinen "Stand-alone-Einheit" zur Decodierung der von manchen Stationen übermittelten und am Datenanschluss der D-STAR-Funkgeräte verfügbaren GPS-Navigationsdaten. Ein Problem dabei war, dass diese sowohl in einem der NMEA-Formate oder auch im GPS-A-Mode vorliegen können. Bei den ersten Versuchsexemplaren [1] wurden seinerzeit ausschliesslich die NMEA-Protokolle decodiert und auch nur ein Standard-LCD-Display zur Datenanzeige benutzt. Angestrebt wurde jedoch die Verarbeitung beider möglichen Formate und auch eine komfortablere Darstellung unter Verwendung von farbigen Grafik-Displays. So entstand die erweiterte Decoderversion "STARDEC-G" ( Abb.1 ). Das Grafikdisplay erlaubt dabei auch die zusätzliche Anzeige weiterer, vorher aus Platzmangel nicht darstellbarer Werte.
Ein leidiges Problem bei D-STAR sind allerdings die relativ häufig vorkommenden Datenübertragungsfehler. Innerhalb des Systems erfolgt hier leider auch keinerlei Fehlerkorrektur, so dass versucht werden musste, das Beste daraus zu machen. Nachdem aber sowohl die NMEA-, als auch die GPS-A-Protokolle eine eigene zusätzliche Prüfsumme enthalten, war hiermit zumindest eine begrenzte Fehlerkennung möglich. Für die zusätzlich mit den NMEA-Protokollen übersandte Zeile mit Absender-Call und ggf. einen kleinen Zusatztext, besteht dazu allerdings leider keine Möglichkeit.
Aus
Abb.2 und Abb.3 ist die
Bildschirmdarstellung der verschiedenen Ausgabewerte ersichtlich.
Abhängig vom dabei jeweils auf der Senderseite gewählten
GPS-Betriebsmodus ( NMEA oder GPS-A ), ergeben sich dabei auch einige
Unterschiede in der Anzeige. Grundsätzlich können angezeigt
werden:
| 1. das Rufzeichen der
Gegenstation 2. der von der Gegenstation benutzte GPS-Betriebsmodus ( RMC, GGA, GLL oder GPS-A ) 3. ein von der Gegenstation ggf. übertragener Zusatztext 4. die Uhrzeit der Übertragung ( nur im NMEA-Mode ) 5. die Anzeige der GPS-Datengültigkeit ( VAL oder INV nur im NMEA-Mode ) 6. der Längengrad der Gegenstation ( LAT ) 7. der Breitengrad der Gegenstation ( LON ) 8. die Bewegungsrichtung der Gegenstation ( CRS ) 9. die Bewegungsgeschwindigkeit der Gegenstation ( SPD ) 10. die Distanz zwischen dem eigenen und dem Standort der Gegenstation ( DST ) 11. der Winkel von eigenen Standort zur Gegenstation ( BRG ) 12. der Maidenhead-Locator der Gegenstation 13. ein Upcounter ( 000-999 ) zur Anzeige der Anzahl der Decodierungen |
Bei Bedarf ist eine
Unterdrückung aller bei der
Prüfsummenerkennung als fehlerhaft erkannten Daten möglich.
Diese Funktion ist über einen Schalter wählbar. Bei
ausgeschalteter
Erkennungsfunktion wechselt bei erkannten Übertragungsfehlern aber
immerhin die Schriftfarbe des angezeigten GPS-Betriebsmodus ( also GGA,
RMC, GLL, GPS-A ) von ansonsten GRÜN nach ROT. Im praktischen
Betrieb hat es sich auch meistens als günstiger erwiesen, auf die
totale Ausblendung der fehlerhaft übertragenen Daten zu verzichten
und nur die farbliche Fehlerkennung zu verwenden.
Unabhängig von möglichen Übertragungsfehlern besteht natürlich auch noch die Möglichkeit eines Empfangs ungültiger GPS-Daten ( NO FIX ). Solche Fälle werden durch Anzeige der Zeichenfolge "INV" ( invalid = ungültig ) anstelle von "VAL" ( valid = gültig ) signalisiert, wobei die Farbe von normalerweise GRÜN auch nach ROT wechselt.
Für die zur Berechnung von Distanz ( DST ) und Winkel ( BRG ) zwischen dem eigenen und dem Standort der Gegenstationen verwendete Referenz-Position gibt es zwei Möglichkeiten. Zum Ersten hat der Anwender die Möglichkeit, eine Fix-Position im EEPROM-Bereich des Prozessors abzulegen. Im zweiten Fall werden stattdessen laufend aktualisierte Daten eines angeschlossenen GPS-Empfängers erwartet. Während erst genannte Lösung speziell für den stationären Betrieb des Decoders gedacht ist und keinen GPS-Empfänger benötigt, erfordert ein Decodereinsatz an wechselnden Standorten immer auch dessen aktuelle Daten.
Unabhängig von möglichen Übertragungsfehlern besteht natürlich auch noch die Möglichkeit eines Empfangs ungültiger GPS-Daten ( NO FIX ). Solche Fälle werden durch Anzeige der Zeichenfolge "INV" ( invalid = ungültig ) anstelle von "VAL" ( valid = gültig ) signalisiert, wobei die Farbe von normalerweise GRÜN auch nach ROT wechselt.
Für die zur Berechnung von Distanz ( DST ) und Winkel ( BRG ) zwischen dem eigenen und dem Standort der Gegenstationen verwendete Referenz-Position gibt es zwei Möglichkeiten. Zum Ersten hat der Anwender die Möglichkeit, eine Fix-Position im EEPROM-Bereich des Prozessors abzulegen. Im zweiten Fall werden stattdessen laufend aktualisierte Daten eines angeschlossenen GPS-Empfängers erwartet. Während erst genannte Lösung speziell für den stationären Betrieb des Decoders gedacht ist und keinen GPS-Empfänger benötigt, erfordert ein Decodereinsatz an wechselnden Standorten immer auch dessen aktuelle Daten.
Die Software des
Decoders wurde in "BASCOM-AVR" geschrieben und läuft
auf einem ATMEGA128-Prozessor.
KONFIGURATION ( EEPROM-ABLAGE eines FIX-STANDORTES )
kommt in Kürze
GESAMTANORDNUNG, HARDWARE, NACHBAU
Aus Gründen der
Einfachheit wurde bei
mir die fertig erhältliche Display/Prozessor-Baugruppe
"D072"( Abb.1) von Fa.
DISPLAY3000 [2] verwendet. Für erfahrene Elektroniker sich
natürlich auch andere Aufbaulösungen möglich.
Abb.4 Blockschaltbild
Bei Verwendung für den
stationären Betrieb wird NUR der mit dem Datenanschluss des
D-Star-Transceivers zu verbindende "STARDEC-G"-Decoderbaustein
benötigt. Über mehrere Schalter können 1. der
Betriebsmodus: Normal oder Konfiguration, 2. die zur
Schnittstelleneinstellung des Transceivers passende Datenrate, 3.
ein Betrieb mit oder ohne Prüfsummencheck und 4. ein Betrieb mit
Referenz-Fixdaten aus dem EEPROM oder aktuellen GPS-Daten gewählt
werden.
Abb.5 Funkgeräteadaption
Alle mir bekannten D-STAR-Geräte
verwenden für den Datenanschluss eine 2.5mm-Stereo-Klinkenbuchse
zur Verwendung mit handelsüblichen Steckern. Die Pegelwerte sind
dabei RS-232-kompatibel, so dass bei der Herstellung der nötigen
Verbindung zum Decoder kein Problem ergibt.
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