home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Ham Radio 2000 / Ham Radio 2000.iso / ham2000 / packet / aprs75c / df.txt < prev    next >
Text File  |  1995-08-08  |  39KB  |  693 lines

  1. DF.TXT 7.1a          USING APRS FOR DIRECTION FINDING
  2.  
  3. New in 7.d:  APRS now supports a DF single port mode for sharing a
  4. single comm port between the TNC and DF unit.  See DF SINGLE PORT MODE!
  5. Also see some OPERATIONS tips at the end of this file. (I finally went
  6. mobile with a Doppler DF unit!)
  7.  
  8. OVERVIEW:  APRS NOT ONLY PLOTS BEAM HEADINGS (Both Manual and DOPPLER)
  9. BUT IT ALSO HAS TWO METHODS FOR TRANSMITTER LOCATION USING ONLY OMNI
  10. DIRECTIONAL SIGNAL STRENGTH CONTOURS!  Since ANYONE can use the OMNI
  11. techniques, they are presented first, followed by the classical BEAM
  12. heading triangulation, followed by details of the automatic serial
  13. interfaces to the Doppler equipment.
  14.  
  15.      The first omni technique displays overlaping circular signal strength
  16. contours on the map based on signal reports from a number of reporting
  17. stations.  The second omni technique plots lines of bearing based on a
  18. single moving omni station (Aircraft or vehicle) plotting three or more
  19. FADE points on his map.  All fade-points on a map where the transmitter
  20. signal fades out should characterize a circle with the transmitter
  21. at the center.  APRS computes this circle and therefore the location
  22. of the transmitter based on these three or more points.
  23.  
  24.  
  25. OMNI-DIRECTION FINDING:
  26.  
  27. APRS incorporates a whole new aspect to direction finding by permitting
  28. the plotting of signal strength contours.  THIS PERMITS STATIONS WITH ONLY
  29. OMNI ANTENNAS TO PARTICIPATE AND PROVIDE VALUABLE INFO!  This is possible
  30. since APRS has a line-of-sight Power-Height-Gain (PHG) reporting and
  31. display format.  This format adds a station's power, antenna height above
  32. average terain, and his antenna gain in his APRS position report.  APRS
  33. can then draw range circles around each station showing his relative
  34. communication range.  For stations not reporting the PHG format they are
  35. assumed to have the default parameters of 10 Watts, 20 feet HAAT, and a
  36. 3 dB antenna.
  37.  
  38.      If each station accurately includes these parameters in his posit, then
  39. APRS plots a map of circles around all stations.  Where two circles inter-
  40. sect or overlap, direct communications are possible.  This PHG plot is an
  41. ideal tool for setting up ANY radio network WHETHER OR NOT APRS or PACKET
  42. is being used!  Note that these circles represent transmitting range based
  43. on your Power and antenna relative to a nominal 10 Watt station at ground
  44. level.  Your ability to hear him, depends on his transmitter relative to
  45. 10 Watts.
  46.  
  47. DFING WITH OMNI SIGNAL STRENGTH REPORTS:  By modifying these PHG equations
  48. for plotting received signal strengths, a weak signal is drawn as a larger
  49. circle of probability than a very strong circle.   I chose a scale of 0 to
  50. 9 for relative signal strength indication.  These signal strength numbers
  51. replace the transmitter power in the PHG reporting format and are preceeded
  52. with DFS to represent DF Signal strength.  APRS uses these signal strengths
  53. to plot receive contours as follows.  The numbers 1 to 9 will be plotted
  54. as circles from a dark gray up to a bright red, with the radius of the
  55. circle decreasing with stronger signals.  A signal strength of 0 represents
  56. NOTHING HEARD and is plotted last as dark gray on top of everything else. 
  57. They clearly show where the transmitting station is NOT.
  58.  
  59.      Since the PC can only overlap circles, the user should visualize all
  60. the overlapping colors and not just the brightest ones on top.  The probable
  61. location of the transmiter will be in the area of the most concentrated
  62. intersections of circles.  Do not be fooled by the brighter circles nor
  63. the CENTERS of any circles.  The location of the hidden transmitter will
  64. never be at the center of a circle.  THE LOCATION OF THE HIDDEN TRANSMITTER
  65. IS ALWAYS NEAR THE EDGES.  If it was near the center, then that station
  66. would have reported a stronger signal, and the circle would be brighter
  67. and smaller!  Load the DF-OMNI.BK file to see our first omni-df attempt
  68. and see the section below about what you will see in that file.
  69.  
  70.  
  71. OMNI-DF COMMAND SUMMARY:  The following list sumarizes all of the commands
  72. used in performing direction finding both OMNI and with BEAMS.  Please note
  73. that stations with BEAMS should NOT input OMNI signal strength readings,
  74. since their gain will upset the consistency of the OMNI plots.  Beam stations
  75. should always enter their BEAM HEADINGS.
  76.  
  77.  
  78. INPUT-DF - Used to enter either a beam heading or a signal report.  If a beam
  79.       heading of (0) is entered, then APRS assumes the entry is for an OMNI
  80.       signal strength report.   Remember that 360 means North, not 0.
  81.  
  82. INPUT-ADDobj - Used to add non-APRS station's DF reports to the map.
  83.       By selecting the DF symbol, you will be prompted for the appropriate
  84.       BeamHeading information.  If this is an OMNI report, then enter a beam
  85.       heading of 0 to continue with the OMNI report.
  86.  
  87. INPUT-HEADING - Used to enter the heading of your vehicle.  Useful when you
  88.       are stopped and your GPS heading is useless.
  89.  
  90. INPUT-PwrHtGain - Not necessarily used for DF, but is used for showing
  91.       your station Power, Height and Antenna gain parameters.
  92.  
  93. INPUT-SAVE - Used by mobiles to save a copy of your current position (with
  94.       DF bearing) as an object so that the fix remains on the map for
  95.       future reference.
  96.  
  97. INPUT-UPLINK - Same as SAVE, but the FIX object is marked for uplinking.
  98.  
  99. MAPS-PLOT-DF - This command is used to plot the OMNI-DF profiles.
  100.  
  101. MAPS-PLOT-HEARD - Plots only the DF rings for stations that have HEARD the
  102.       fox.  (for monochrome displays to separate the NOT-HEARD circles)
  103.  
  104. MAPS-PLOT-NOTheard - Plots only the DF rings for stations that have NOT
  105.       HEARD the fox.  This is to eliminate confusion on monochrome screens.
  106.  
  107. MAPS-PLOT-PwrHtGain - Plots Power-Height-Gain range rings around all stns.
  108.  
  109. MAPS-PLOT-RngRngs - Draws range circles at the selected map scale. AND shows
  110.                     the range and Bearing of the cursor from the center.
  111.                     This is in great-circle coordinates.
  112.  
  113.  
  114. DESCRIPTION OF EVENTs STORED IN DF-OMNI.BK:  Although APRS can plot the
  115. circles of signal strength, it will take some time to develop the skills to
  116. interpret the result.  On this first attempt, there were NO other APRS
  117. operators at home that I could raise that Sunday afternoon, I scoured several
  118. voice repeaters and got a few RF signal reports on the FOX. I then added
  119. these stations to the map using the INPUT-ADD command.  FILES-LOAD the file
  120. named DF-OMNI.BK and hit the MAPS-PLOTS-DF command.
  121.  
  122.    First, notice that APRS does a good job with the dark gray circles of
  123. showing you where the FOX is NOT!  Actually, since the DF mobiles (not
  124. aware of APRS and NOT in communications with me) took more than an hour
  125. just to get close enough to hear the FOX, APRS users could have
  126. immediately begun to drive to North Baltimore and cut at least an hour
  127. off of their search times.  Second, notice the offset circle of KA3DZZ.
  128. IF he had not added as an afterthought that he had a ridge blocking his
  129. East view, the gray null circle from him would have misslead us for a
  130. while.  Notice, that most of the stations had never participated in a
  131. fox hunt before, and had no talent in estimating signal strength and
  132. some were even using HT's with rubber ducks!
  133.  
  134.     The most interesting report was from W3PWF who said it was a very
  135. strong signal and he was much further than either of the nearby mobiles that
  136. reported weak signals.  ALthough he was in his driveway, he had almost 200
  137. feet of height above average terain, but could not quantify it at the time.
  138. This points out how tricky it will be to use the OMNI-DF plots.  Do NOT
  139. rely on any one report.  You must visually take it all in.  His report is
  140. correct, and although he has a large horizon, APRS draws his pink circle
  141. smaller to show that the FOX could be closer to him.  Remember to look at the
  142. edge of his circle, not the center.
  143.  
  144.     APRS draws stronger reports smaller for two important reasons.  First
  145. a stronger signal means the FOX is closer to to the reporting station.
  146. Second, since PC screens cannot MIX colors and only the last one drawn
  147. is visible, APRS draws all OMNI-DF reports on the screen starting with
  148. the weakest (largest) going up to the strongest and smallest.  After all
  149. of these colored reports are plotted, then APRS goes back and plots all
  150. of the 0 or NULL reports.  They are drawn on top, since they are a
  151. POSITIVE report that the FOX is NOT within their range.  If we could have
  152. gotten a NULL report from a station to the northeast of the pink circle,
  153. then it could have overlapped the NE section of the PINK circle and told
  154. us that the signal was clearly coming from the southwest of W3PF.
  155.  
  156. YOU MUST REMEMBER TO LOOK AT THE EDGES OF ALL CIRCLES, NOT THE CENTERS!
  157. THE FOX SHOULD BE NEAR THE LOCATION WHERE THE EDGES OF MOST CIRCLES
  158. INTERSECT OR OVERLAP.
  159.  
  160.      This was just my first test, and unplanned.  Notice that with all of
  161. the stations that we rounded up, only 4 of 13 even heard the FOX at all.
  162. For serious work, each station reporting should have a very good idea of
  163. his Height above average terrain and general geographic horizon.  If each
  164. of those stations was also watching the APRS plots unfold, they could have
  165. modified their reports to be more meaningful!
  166.  
  167.  
  168. RECOMMENDED OMNI-DF PROCEDURE:  When the APRS net is alerted to a FOX
  169. or hidden transmitter, each APRS station should listen on the reported
  170. frequency and enter his signal strength.  Next each APRS operators
  171. should go onto the local voice repeaters and ask for OMNI-SIGNAL strengths
  172. from any other fixed or mobile stations.  The APRS operators use the INPUT-
  173. ADD command to add these stations to the map.  NEGATIVE reports are VERY
  174. valuable too!  By having one APRS operator listening on EACH local voice
  175. repeater, and solliciting reports, the maximum number of reports can be
  176. gathered with a minimum amount of chatter.  Be sure to get the station's
  177. reported signal strength, location, Antenna height-ABOVE-AVERAGE-
  178. TERRAIN (not sea level or above ground) and any offset in his horizon.  It
  179. is amazing how many people do NOT understand ANTENNA HEIGHT.  Be  conser-
  180. vative.  Use the following scale:
  181.  
  182.    0   No signal detected what-so-ever
  183.    1   Detectible signal (Maybe)
  184.    2   Detectible signal (certain but not copyable)
  185.    3   Weak signal marginally readable
  186.    4   Noisy but copyable
  187.    5   Some noise but easy to copy
  188.    6   Good signal with detectible noise
  189.    7   Near Full-quieting signal
  190.    8   Dead Full-quieting signal no noise detectible
  191.    9   Extremely strong signal "pins the meter"
  192.  
  193. Remember, stations DO NOT NEED TO BE APRS stations to participate!
  194. Any voice report can be entered on the map by any other APRS station using
  195. the INPUT-ADD command and selecting the DF symbol type.  Enter a beam
  196. heading of 0, to be prompted for an omni-signal strength report.  For more
  197. information on the Power-Height-Gain formats, see the DIGIs.txt and
  198. PROTOCOL.txt files.
  199.  
  200. PLOTTING DETAILS FOR OMNI-DF CIRCELS;  I used the radio horizon forumla
  201. for the radius of the circles, modified by the signal strength value. 
  202. Here is the equation for the four DFSshgd or PHGphgd characters.
  203.  
  204.    P = 10 / s        For Power plots, P = p;  For DFS, P is INVERSLY
  205.                      proportional to signal strength s.
  206.    H = 10 * 2 ^ h    Convert character to power in Watts
  207.    G = 10 ^ (g / 10) Convert from dB
  208.    D = 45 * VAL(d)   Convert to degrees.  If D is not zero, then the circle
  209.                      is offset in the indicated direction by 1/3rd radius
  210.   
  211.    R = SQR(2 * H * SQR((P / 10) * (G / 2)))   range modified by adding
  212.                      SQR(P/10 *G/2) to make it unity at 10 watts and 3 dB
  213.     
  214.    R = R * .85  Present fudge factor
  215.  
  216.  
  217. EQUAL FADE CIRCLE TECHNIQUE FOR MOBILE OMNI DFING:
  218.  
  219.      This method has been used for years by Airborne search and rescue teams
  220. to locate downed aircraft based on the location of points where the signal is
  221. just detectable.  The advantage of this technique is that NO BEARING info
  222. and NO SIGNAL STRENGTH info is required.  The key factor, is that ALL points
  223. where the signal fades to zero are located on the edge of a large circle with
  224. the hidden transmitter at the center.  By simply flying (driving) through the
  225. area of the hidden transmitter and plotting at least three points where the
  226. signal fades out, you can identify the circle and therefore the location of
  227. the transmitter.  For aircraft searches, this technique can be repeated at
  228. lower and lower altitudes to repeatedly reduce the size of the circle and
  229. therefore increase the accuracy.  For ground based searches, an attenuator
  230. or tighter squelch can be used to reduce the size of the circle for successive
  231. runs.
  232.  
  233.      The only assumption in this process, is that the radiation pattern
  234. from the transmitter is relatively omnidirectional.  An advantage of this
  235. technique is that the aircraft does NOT have to fly over the transmitter
  236. to find a signal peak (which is very ambiguous, considering that there is
  237. often a NULL directly overhead of an OMNI transmitter).   See the following
  238. plot to see how the data is plotted.  Between each pair of fade points, a
  239. line is computed and then a line of bearing is drawn midway between the points
  240. and perpendicular.  The intersection of these lines-of-bearing give the
  241. location of the transmitter.  The sketch below is symetrical due to the
  242. limitations of the angle of the slash characters used in drawing it, but the
  243. technique does work no matter where the flight paths intersect the circle!
  244.  
  245.        Entry               .   .   .  Fade Circle
  246.      Flight path      .                 .
  247.              \     .                    *  .
  248.                \ .       *           *       .  / Exit flight path
  249.                A.\          *     *          D/
  250.                 .  \           T            / .
  251.                 .    \      *     *       /   .
  252.                  .     \ *           *  /    .
  253.                    .  *  \            / *  .
  254.                    *  .    \        /    . *
  255.                 *          . \ . C/.          * Perpendicular
  256.                              B \/               lines of bearing
  257.                               /  \
  258.                              |    |
  259.                               \__/ oops, nothing heard,
  260.                                    turn the other way!
  261.  
  262.      APRS implements this algorithm.  No matter what pattern you
  263. drive (or fly), simply drive until you first aquire the signal and hit the
  264. F5 key.  Then continue driving in the same general direction until you just
  265. lose the signal.  At this point hit F5 again.  APRS will then compute a line
  266. of bearing perpendicular to the line connecting those two points and bisecting
  267. the distance.  This perpendicular line of bearing is represented by the
  268. asterixed lines above.  Turn and choose a new line to drive until you
  269. re-aquire the signal and do the same process again.  Hit F5 on aquisition
  270. and hit F5 again when the signal fades.  When APRS plots this second line of
  271. bearing,  you will have two intersecting lines of bearing that roughly
  272. indicate the location of the hidden transmitter.  Drive directly to that
  273. point and insert enough attenuation in your antenna to make the signal weak
  274. enough to do the whole process again but with a much smaller FADE circle.
  275. This added attenuation is similar to aircraft reducing altitude to reduce the
  276. fade circle for each additional run.
  277.  
  278.     Note that each time you press the F5 key to mark a fade point on the map,
  279. APRS asks you if this is a NEW CONFIGURATION or not.  This is important,
  280. because APRS should use only the points made by the same station and in the
  281. same configuration for each plot.  To keep track of these, APRS labels each
  282. new fade point with your callsign suffix in parentheses and then a letter
  283. for the given configuration and then a sequential number.  Whenever the
  284. MAPS-PLOTS-FADE commmand is given, APRS only computes bisectors and bearing
  285. lines from each group of points from the same station, and from the same
  286. configuration group (letter).  So, for any given configuration (antenna and
  287. attenuation combination) just hit return at the configuration prompt.  When
  288. either the antenna or attenuation are changed, then answer Yes for the first
  289. point in the new configuration.
  290.  
  291. NOTE!   It is very important to understand that this is just a technique.
  292. The operator MUST have experience in DFing and must thoroughly appreciate
  293. the vagaries of propogation and antenna height-gain.  Just pressing F5 does
  294. NOT find the FOX!  Give me a violin and it will NOT make music!  Garbage in
  295. implies garbage out! ETC.  What I am saying, is to make sure that each time
  296. you are ready to mark a new fade point, consider the average terrain and be
  297. sure you are in a comparable propogation position.  Obviously, if you have
  298. some kind of S-meter, you do NOT have to drive all the way to a fade
  299. condition, but just to a measureable and repeatable signal strength level.
  300. As long as you press F5 at multiple points of equal signal strength, the
  301. fade technique will work.
  302.  
  303.  
  304. FURTHER DETAILS:  When you press the F5 key for manual reports, APRS creates
  305. a Fade marker at the location of the cursor.  If you are GPS equipped, you
  306. can instantly move the cursor to your current location by simply pressing
  307. the Go key.  For each press of F5, a new fade spot is created.  Once APRS
  308. has two or more of these locations, it can plot the lines of bearing.  Use
  309. the MAPS-PLOT-FADE command to display the plot of all of the lines of
  310. bearing.
  311.  
  312.  
  313. PLEASE NOTE!  The difference between this technique and the OMNI-DF function
  314. in APRS, is that the FADE technique takes advantage of a SINGLE MOBILE
  315. to locate the edge of the FADE circle.  FIXED stations can NOT provide ANY
  316. useful information for the FADE circle technique.  The chances that they are
  317. exactly on the FADE circle edge is a chance in a million.  Yes, they can
  318. induce attenuation to cause the signal to just fade, but that is for their
  319. antenna, height, radio and opinion only which can NOT be reproduced any
  320. where else, by anyone else, to find other comparable points.  To summarize,
  321. the FADE circle is for single mobile OMNI fox hunters using the SAME station
  322. at MULTIPLE locations, wheras the OMNI-DF capability plots signal strength
  323. contours for MULTIPLE NON comparable stations.
  324.  
  325.  
  326. *****************************************************************************
  327.  
  328.  
  329. CLASSICAL APRS DIRECTION FINDING WITH BEAM HEADINGS AND/OR DOPPLER DF UNITS
  330.  
  331.  
  332.      APRS is an excellent tool for instantly plotting and diseminating DF
  333. bearing information using a variety of techniques:
  334.  
  335.      MANUAL APRS    - Any APRS station simply selects the INPUT-DF command
  336.                       and enters his beam heading
  337.  
  338.      MANUAL OTHER   - Any APRS station can take voice reports from other
  339.                       stations, and place them as DF reporting OBJECTS on
  340.                       his APRS map
  341.  
  342.      AUTODF D.S.Inc - Connecting a second COM port to the 300 baud serial
  343.                       data output of a Doppler Systems Inc system will
  344.                       automatically plot and transmit DF bearings.
  345.           
  346.      AUTODF N7LUE   - An APRS compatible Doppler interface to permit
  347.                       connecting ANY doppler DF unit to APRS.
  348.  
  349. DF DEMONSTRATIONS:  To see the results of manual DF bearings in a Baltimore
  350. foxhunt, FILE-LOAD the FOXDF.BK file.  You will see the multiple lines of
  351. bearing all converging to within 1/2 mile of the final location of the Fox.
  352. Notice that none of our stations were any closer than 15 miles away and more
  353. than half of our DF stations were more than 25 miles away!  Notice too, that
  354. none of these stations were particularly calibrated and only two stations
  355. were actual APRS stations.  The others just reported their position and
  356. bearing by voice and we put them on the map.  MAKE SURE you know how to
  357. convert from magnetic to true bearings. We did it the wrong way and were
  358. 10 miles off the first time!
  359.  
  360.      To see what the AUTOmatic Doppler DF interface looks like, zoom into
  361. Phoenix, Arizona and FILE-REPLAY the AUTODF.HST file.  You will see N7LUE's
  362. DF unit make multiple hits on three local repeaters in the area.  If you are
  363. doing a DF exercise from a fixed location, you can enable APRS to save all
  364. DF reports in a track history file by setting the CONTROLS-POSFIL to off.
  365. With the Position Filter off, APRS will save every DF posit to the track
  366. history file.  If you are moving, APRS saves all posits anyway.  To see
  367. my first Doppler mobile event, replay DOPPLER.DF.
  368.  
  369. CAUTION:  APRS does not do spherical geometry, it assumes a flat earth.
  370. For this reason, APRS will not draw a DF bearing line beyond 8 times the
  371. current map scale or 256 miles.  This is contrary to the MAPS-PLOTS-RNGRNGS
  372. command which does use great circle calculations.
  373.  
  374.  
  375. MANUAL APRS STATION DF REPORT:  Each APRS station can include a beam heading
  376. in his position report by using the INPUT-DF command.  Unless the station
  377. indicates Permanent, this bearing will normally time out after 2 hours to
  378. eliminate any confusion caused by old/stale reports.  A solid yellow line
  379. indicates an excellent line of bearing, and a more dotted line indicates
  380. less and less quality.  You can use the MAPS-PLOTS-RINGS command to
  381. superimpose range rings on the screen around any station for estimating
  382. distances.  If you are running the WX station option, then the DF report
  383. will override your WX station report with the Beam Heading report.
  384.  
  385. NON PACKET DF REPORTS:  Even for non APRS stations, their lines of bearing
  386. can be quickly entered by any APRS station using the INPUT-ADD command. 
  387. In this case, simply select the DF symbol, enter a beam heading, and enter
  388. a quality between 1 and 8, where 8 is best.
  389.  
  390.  
  391. AUTOMATIC INTERFACE TO DOPPLER SYSTEMS INC UNITS:
  392.  
  393.     These units have an optional serial data output that outputs a three
  394. digit azimuth once per second at 300 baud.  Just hook it up to APRS and
  395. watch the DF bearings plotted on the map and transmitted to other users
  396. on frequency.  BE SURE TO SELECT 300 BAUD to match the DSI output. 
  397. Include an on/off push button so that garbage reports are not sent to the
  398. APRS computer.
  399.  
  400.  
  401. AUTOMATIC DOPPLER DF UNIT INTERFACE FOR ALL MULTI-LED DF UNITS:
  402.  
  403.      Randy, KA7UUS and Bob N7LUE developed a 2400 baud serial interface to
  404. the popular ROANOKE Doppler DF unit (or any other DF unit that drives an
  405. LED display).  They added a divide by N counter and UART to produce a single
  406. ASCII character 8 times a second or so.  Each character is a letter from
  407. @,A,B,.. ,O indicating the azimuth of the 16 LEDS.  For some DF units that
  408. rotate counterclockwise, the board will optionally use lower case letters
  409. for the opposite rotation.  A VOX circuit disables data output when there
  410. is no DF signal, and an optional PTT circuit can be used to disable the DF
  411. unit when ever a co-located TNC transmits the resulting DF data.  This last
  412. circuit was necessary to prevent the DF unit from generating false bearings
  413. whenever the packet TNC transmitted!
  414.  
  415.      APRS accumulates, averages and calculates the deviation of these samples.
  416. It then plots a bearing line in the average direction and shows the variance
  417. of the data by the "dottedness" of the line.  A solid line is a solid
  418. non-varying signal, whereas a very dotted line, had a lot of variance in the
  419. reports.  Since APRS averages the data and computes the deviation and
  420. average to 1 degree, the fact that the DF unit is only reporting in 16ths
  421. of the compass is averaged out.  Anyone who has watched a doppler DF unit in
  422. action, understands that the signal bounces everywhere due to reflections
  423. and the distribution of the data is broad enough that the quantization of the
  424. raw data to 4 bits is insignificant.  The add-on N7LUE universal APRS serial
  425. interface is available from N7LUE at the address shown at the end of this 
  426. file.
  427.  
  428.  
  429. REMOTE DF SITE:   ALthough any APRS site with the DF interface can be an
  430. automatic DF station, a remote DF station only needs a remote controllable
  431. scanner, the DF unit with serial interface, and a TNC and packet radio. 
  432. By setting the TNC in the UNPROTO CONVERSE mode, it will simply packetize
  433. the data out of the DF unit periodically for display on all APRS stations
  434. on the network!  A suggested arrangement is as follows:
  435.  
  436.   A.  Take the 8 characters per second data from the DF unit and connect
  437. them to the serial data input of the TNC.  Take the PTT output of the TNC
  438. and connect it to the optional PTT-SUPPRESS input of the N7LUE interface
  439. to prevent the DF unit from generating erroneous data when the TNC transmits
  440. (and overloads the DF unit).
  441.  
  442.   B.  Set the TNC packet length PACLEN to 75.  On a continuous signal, then,
  443. the TNC will transmit once every 10 seconds after it has accumulated a full
  444. packet of 75 characters.  Each transmission will contain the last 75 samples
  445. from the DF unit.
  446.  
  447.   C.  So that APRS knows the location of the remote DF unit and that it is
  448. a DF station, the BText of the DF TNC must contain the LAT/LONG and the APRS
  449. DF symbol character (\):     BT !3856.55N/07629.11W\DF station...
  450.  
  451.   D.  APRS will then plot a new bearing line for each DF packet received.
  452.  
  453.   E.  For short FOX transmissions, the TNC should have PACTIME set to AFTER
  454. 10 (1 sec) and CPACTIME to ON.  The PACTIME setting was chosen relatively
  455. short so that a packet is transmitted at the end of each FOX transmission,
  456. but before another station keys up.
  457.  
  458.   F.  To prevent all DF sites from keying up at once at the end of the FOX
  459. transmission, each automatic DF site must have a differnet value of DWait.
  460. Each additional site should have an additional 100 ms.
  461.  
  462.    With the design noted above, each DF site will transmit a maximum of one
  463. packet every 10 seconds, or one packet for every short transmission of the
  464. fox.  With the parameters chosen above for 5 stations, the network would be
  465. pretty well saturated just handling the data from all sites.  This is fine
  466. for intensive operations in search of a FOX or jammer, but a more routine
  467. level of operation could be realized by reducing the data rate from the the
  468. DF unit from 8 to 4 characters per second or less.  This would result in
  469. only one packet report every 20 seconds or more which might be more suitable.
  470. At these high data rates, and since a good DF site should have good altitude,
  471. digipeater paths for routing the data should be avoided.
  472.  
  473.  
  474. AUTOMATIC REMOTE SITE DF NETWORK CONTROL:
  475.  
  476. Since the automatic DF interface between a TNC and a DF unit will generate a
  477. lot of packets, there has to be some means for remotely turning it on and
  478. off.  I consider that beyond the realm of APRS, since for a remote DF site,
  479. there must already be some kind of control link in place in order to command
  480. the DF receiver what frequency to listen to.  If such a link already exists,
  481. then the capability is probably also there for enabling or diasabling the
  482. DF/TNC interface.
  483.  
  484.      In the absence of such a control link, however, a very simple remote
  485. control and receiver command link can be derived from the TNC itself!  First,
  486. take the voltage from the CONECTED LED and use it to enable the DF unit
  487. output to the TNC input (some TNC's bring this signal out on one of the RS-
  488. 232 pins).  This way, the automatic reporting will begin as soon as the DF
  489. Net Control station connects to the TNC.  This station can also then send
  490. tuning commands via the TNC to the radio serial port!  Even tho there is a
  491. connected link between the control operator and the DF station, APRS will
  492. still monitor all data from the remote site as long as CONTROLS-OTHER is
  493. selected.  Or the DF control station can temporarily make his TNC callsign
  494. be DFNET which APRS will always monitor.  This is legal, as long as he
  495. also places his true call in his BText once every 10 minutes.
  496.  
  497. DF NET CONTROL OPERATION:    The scenario for this kind of operation, would
  498. be for the network SYSOP to use a dumb terminal in the multi-stream connect
  499. mode to connect in turn to each of the remote sites.  Once each of these
  500. connections is established, each DF station begins sending DF data as long as
  501. the connection is in place.  To disable a site, the SYSOP simply disconnects
  502. from that station.  The only disadvantage of this means of control is the
  503. additional QRM on frequency from all the ACKs required from the SYSOP TNC for
  504. every DF packet transmitted.   Having an alternate means of control, avoids
  505. this CONNECTED environment but adds complexity.  If you are ready to
  506. implement automatic remote site DF stations contact me so we can both make
  507. sure it works right.
  508. ----------------------------------------------------------------------------
  509.  
  510.  
  511. MOBILE APRS DIRECTION FINDING
  512.  
  513.     APRS is the ideal tool for integrating together all of the DF equipment
  514. in modern DFing, the Doppler DF, the GPS, and the TNC packet link.  If you
  515. have a dual serial port computer, the one port is connected to the TNC (if
  516. used), and a GPS, using the Hardware Single Port (HSP) switch.  The second
  517. COMM port is dedicated to the DF unit.  With this arrangement, the GPS
  518. provides continuous data on the location of the vehicle and the TNC provides
  519. the communication links to the APRS DFing network.  The DF unit provides the
  520. DF data whenever the FOX transmits.  Using the GPS heading, APRS will do an
  521. automatic conversion from the relative bearings from the DF unit to TRUE.
  522. With this arrangement, the mobile DF unit will be seen in the APRS network,
  523. moving along and providing constant bearings to the hidden transmitter.
  524. In practicality, however, there are problems in this plug-and-play scenario.
  525.  
  526.   1)  First, The heading information from the GPS is ONLY ACCURATE, IF
  527.   THE VEHICLE IS MOVING!   Therefore, APRS only uses the LAST Heading for
  528.   which the vehicle velocity was over 5 MPH.  To help, the F8 key will
  529.   override the normal HSP timer and let you force an immediate GPS fix.
  530.   If you are stopped, and have a compass, enter your heading using the
  531.   INPUT-HEADING command.  (if using magnetic, be sure to set the alt-SETUP
  532.   OTHER-MAG-VAR to the variation in your area and save your CONFIG file.)
  533.  
  534.   2)  Sometimes the GPS is not putting out good and, more often, the DF
  535.   unit is putting out GARBAGE!  We are beginning to conclude that only
  536.   a Human operator can really figure out when the data is good and
  537.   when to ignore it!  To avoid processing and transmitting BAD data, you
  538.   should place a Push button in the DF data line and only press it when
  539.   data is valid.  See the DFSP DF Single Port Mode description.
  540.  
  541.   3)  Whenever the TNC transmits APRS DF or position data, it totally
  542.   garbles the DF unit!   There are two solutions:
  543.  
  544.       a) Same as item 2 above!
  545.      
  546.       b) For fully automatic sites, the DF unit must have a MUTE circuit
  547.       connected to the TNC PTT line so the the DF is DISABLED whenever
  548.       the TNC transmits.  Diode ORing of the PTT leads of every transmitter
  549.       at the site should be conisdered.  The next N7LUE interface will have
  550.       this MUTE included.
  551.  
  552.   4)  Most laptop computers only have one usable COMM port!
  553.  
  554.  
  555. DIRECTION FINDING IN DF SINGLE PORT MODE!
  556.  
  557.    Since we have just about concluded that you need a manual push button
  558. for the operator anway (thanks Joe Moel, K0OV), it becomes trivial for
  559. us to add the DF serial data to the existing shared GPS/TNC/HSP serial
  560. port.  The following schematic shows how the serial data from all three
  561. devices is switched and how a second pair of contacts is used to alert
  562. APRS, when the DF data is connected.
  563.  
  564.                                  
  565.                                       DF PUSH           LAPTOP
  566.             ----------                BUTTON            SERIAL
  567. TNC DATA >--|  HSP   |                                   PORT
  568.             |        |--------------------*
  569. GPS DATA >--| SWITCH |                    |
  570.             --*-------                   ----------*----------> RXD
  571.               |                  
  572.               |                           |
  573. DF DATA  >--------------------------------*
  574.               _
  575.               ^ D1                       ----------*
  576.               |       4.7 k                        |
  577. TNC DSR  >-----------/\/\/\/--*           |      -----
  578.               |               |           |      /////
  579.               |               |           |                    
  580. TNC DTR  >----*---->|---------*-----------*-------------------> DSR
  581.     RTS            D2
  582.          
  583.    
  584.      The second pole of the DPDT push button not only grounds the DSR
  585. input to the PC so that it knows to begin parsing DF data, but also
  586. grounds the TNC DTR (RTS) input so that the TNC holds off any packet
  587. data until after the DF switch is released.  Notice that two diodes,
  588. D1 and D2 isolate the TNC DTR (RTS) line so that either the HSP or
  589. the DFSP can pull the line to ground without affecting the other.  Some 
  590. TNC's (PACCOMM) use the RTS line instead of the DTR line for holding off
  591. TNC data,  so check your TNC manual.  The TNC DSR line is only used to 
  592. provide a source of +V.  APRS distinguishes between the TNC and GPS data 
  593. using the normal HSP logic.  Remember to provide the DSR or other source 
  594. of +V for the HSP circuit.
  595.  
  596.      This DFSP circuit can be built within its own back-to-back DB-9
  597. connectors with a pigtail to the hand-held push button.  This circuit
  598. can then be inserted between the HSP and the Laptop at any time and
  599. the HSP can still be used with or without the DF circuit.  Or, since
  600. it is so trivial, just wire it permanently to your existing HSP device.
  601.  
  602. NOTE:  THE N7LUE DOPPLER INTERFACE MUST BE MODIFIED FOR 4800 BAUD vice   
  603. THE PRESENT 2400 BAUD IN ORDER FOR DFSP to WORK at the same baud rate
  604. as the GPS and TNC.   This is easy to do by cutting a trace and adding
  605. a jumper so that pin 14 of the baud rate chip U3 is held high, and pin
  606. 15 is grounded.  Similarly, you must modify the DSI unit from 300 baud 
  607. to 4800 baud.
  608.  
  609. CONFIGURATIOIN:  APRS should be in the normal HSP mode.  Then select the
  610. alt-SETUP-OTHER-DFSP mode.  This enables the sensing of the DSR line to
  611. indicate that APRS should begin DF processing.  You can tell that DFSP
  612. is enabled on the CONTROLS panel (tab key) by seeing DFS in the left
  613. window.  the DFSP command toggles the mode on and off.  It can be saved
  614. in a config file.
  615.  
  616. CAUTION:  DO NOT SELECT DFSP mode without the above interface or without
  617. having the PC serial port DSR pin held high.  If the pin is not held
  618. high and DFSP mode is selected (and validated), then APRS will only look
  619. for DF data and will NOT SEE ANY TNC packets NOR ANY GPS/HSP DATA!  It
  620. will appear to be in a total lock up condition.
  621.  
  622. OPERATION:  When you press the DF button, APRS begins a 5 second dead time
  623. during which it is collecting DF data for averaging.  At the end of this
  624. 5 second period, a DF fix is computed and displayed.  Therefore you should
  625. hold the button for at least 5 seconds to get good data, and you can hold
  626. it longer, if you like.  These DF reports are added to your current posit.
  627. This means that there can be an ambiguity between the time of the last
  628. POSIT and the DF data.  For this reason, the operator should be driving
  629. on a straight course from the time of the last GPS fix, until he completes
  630. the release of the push button.  To minimize this problem, I have added
  631. the F8 key so the operator can force an instant HSP update at any time.
  632.  
  633. If your vehicle has a heading of 000 or there is no heading information,
  634. then APRS will ignore any DOPPLER inputs or RELATIVE entires using the
  635. INPUT-DF command.  Fix this by using INPUT-HEADING to enter 360 if you 
  636. are really pointed due north, or enter any other heading if you have a 
  637. compass.  If you have turned since your last fix or your speed has dropped 
  638. below 5 MPH, then you will also need to use the INPUT-HEADING command.
  639. To help you visualize your heading, the normal velocity leader on your
  640. vehicle symbol is expanded by a factor of 4 while in DF mode.
  641.  
  642. MARKING FIXES:  I have also added the INPUT-SAVE-my and INPUT-UPLINK-my
  643. commands.  These permit the operator to save a DF FIX or special position
  644. on their map for future reference.  Pressing these commands makes a copy
  645. of your current position report (with DF bearing if available) as an
  646. OBJECT.  They are named with a serial number and the last three digits
  647. of your call.  These objects will remain on the map at that location
  648. to serve as reference points.  The INPUT-UPLINK-my is the same, except
  649. that the saved OBJect is marked for uplinking to the net.
  650.  
  651. OPERATIONS:  Start driving.  As long as you are getting good DF data,
  652. periodically press the DF button.  If you want to mark one of these
  653. fixes for future reference, hit INPUT-SAVE.  If you want to share it with
  654. others, hit INPUT-UPLINK.  If you are maneuvering, hit the F8 key before
  655. taking a DF bearing to get a current heading.  If you are stopped, or
  656. your speed has dropped below 5 MPH then you must use INPUT-HEADING to 
  657. update your heading with a magnetic compass or a map.  If you simply  
  658. pull over and maintain your last heading, then your heading will still
  659. be good.  If you do not have a DF interface, use the INPUT-DF command 
  660. to manually enter your DF bearing, either true or relative.
  661.  
  662. ------------------------------------------------------------------------
  663. SOURCES:  Products not tested nor endorsed by APRS:
  664.  
  665. N7LUE Universal DOPPLER APRS serial INTERFACE:     
  666.      
  667.      Robert Swain, N7LUE        410-766-2494 eves
  668.      360 Phirne Rd              * He's military and travels alot, so
  669.      Glen Burnie, MD 21061        be patient
  670.      cmpk59d@prodigy.com
  671.  
  672. ROANOAK BOARDS:  Marty Mitchell, N6ZAV at 340? Otero St, Costa Mesa, CA 92626
  673.                  His number was 714 760-6060.
  674.  
  675. AB5CK Doppler UNIT:  Based on the Roanoke Doppler shown in "Transmitter 
  676. Hunting - Radio Direction Finding Simplified" by Joseph D. Moell - K0OV.  
  677.  
  678.      AB5CK Doppler PC board ................................ $49.95
  679.      AB5CK Doppler with parts .............................. $99.95
  680.      Machine DIP socket set for ICs (recommended) .......... $14.95
  681.      Antenna parts kit (chokes/PIN diodes/resistors/caps) .. $14.95
  682.      Fully assembled and tested AB5CK Doppler PC board .... $199.95
  683.      Fully operational AB5CK Doppler in cabinet ........... $399.95
  684.      Shipping free for most US orders.   Texans add 7.75% sales tax
  685.  
  686. Thomas M. Lewis - AB5CK
  687. 6721 Rolling Hills Drive,  
  688. North Richland Hills, Tx.  76180
  689. Phone     817-428-8200
  690. Internet  tlewis@dfw.net
  691.  
  692.  
  693.