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Text File  |  1995-10-31  |  11KB  |  221 lines

  1. DR.txt 7.4a       DEAD RECKONING in APRS (and APRSdr.exe)
  2.  
  3.  
  4.      Since the objective of APRS is to display the current
  5. location of all stations and objects, it attempts to dead reckon
  6. all moving objects to their estimated current positions based on
  7. the elapsed time since the time of the last position report.  Not
  8. only is this automatic tool very valuable, a OPTIONAL version of
  9. APRS has been written to permit objects to follow a given course 
  10. by dead reckoning, instead of just a straight line.  For planned 
  11. events, such as marathons and 10K runs, this allows APRS to track 
  12. the lead and tail runners without even using GPS!
  13.  
  14.     But before getting into this path following mode, there are
  15. some important concepts using normal DRing that APRS users must
  16. understand:
  17.  
  18. 1) APRS accounts for all speeds in Knots.  6 Knots = 7 MPH. Each
  19. MINUTE of LATITUDE is = 1 NAUTICAL MILE.  This is handy...
  20.  
  21. 2) APRS only DR's to the nearest minute.  
  22.  
  23. 3) You PC clock must be within a few seconds of real time, or
  24. even brand new POSITS will be DR'ed on receipt.  Many new APRS
  25. users mistakenly turn off DR in order to solve this problem of
  26. DRed posits.  But what they SHOULD DO INSTEAD is simply sync
  27. their PC clock to real time!  Use the alt-SETUP-GPS-TIME-sync
  28. command to cause APRS to synchronize your clock on the NEXT
  29. receipt of a raw GPS position report from your GPS or someone
  30. else on frequency.  This command only works on MINUTES, so you
  31. must at least be in the right hour or time zone...
  32.  
  33. 4) APRS stops DRing at 24 hours.  The assumption is, that even on
  34. HF, there is good propogation at least once every 24 hour period.
  35.  
  36. 5) DR'ed positions are only updated on your map under the
  37. following conditions:
  38.  
  39.    a) Each time the map is re-drawn
  40.    b) Each time a POSIT is received.  For autotrackers, this
  41.       is meaningless, since each report is a NEW position, but
  42.       for manually entered reports, each new copy of an old
  43.       report is assumed to mean that the station is on the same
  44.       course and speed, so it is DR'ed.
  45.    c) For your own posit, each time APRS transmits your posit.
  46.  
  47.  
  48. PATH FOLLOWING AUTO-DR OPERATIONS in APRSDR.EXE:
  49.  
  50. The APRSdr program was derived from APRS74.exe by removing all
  51. the WX and DX stuff and adding all the PATH-FOLLOWING stuff.  On
  52. the HELP screen it will show version DR4 since it was derived
  53. from 74.  APRSdr.exe was invented for ease of tracking
  54. known events along known courses, such as marathons, and other
  55. public service events.  This is a very powerful technique which
  56. can provide the same measure of tracking but without spending
  57. $600 per GPS package to implement!  The concept is simple, the
  58. position of the lead runner of a marathon, the lead handicapped,
  59. the lead woman, and tail-end-charley are all completely
  60. predictible!  WHen the starting gun fires, you simply place all
  61. objects at the starting line and give them a speed of 9,10,8 and
  62. 6 knots respectively.  If you mark these objects for path
  63. following, they will then proceed down the course at the given
  64. speeds, making all turns as needed.  Then throughout the next
  65. severl hours, you listen for voice reports and update these
  66. moving positions as needed.
  67.  
  68. DEMONSTRATION:  Run APRSdr, and zoom into the Washington DC map at
  69. 3853 and 07703 to a range of 1 or 2 miles.  INPUT-ADD an object
  70. anywhere on the purple course, and give it a SPEED of say 9 kts.
  71. Next call up the P-LIST, hook the object and select FOLLOW.  Go
  72. back to the map and watch the object move once a minute..   APRSdr
  73. will only do the DR if the user has entered his V#.  In order to
  74. have APRSdr handle more than ONE object, it must also be validated
  75. with a DF/DR number too.  To the left of the map screen, a trouble-
  76. shooting aid will appear as follows:
  77.  
  78. OBJ= LEADER
  79. MAP= 0       Shows which of the 4 loaded maps is LOCKED (0 to 3)
  80. NMP= 835     Total number of map points in the file
  81. End= 586     End point of purple course
  82. 1st= 583     First or current point to begin search for course
  83. Leg= 583     Current point (LEG) found on the course
  84. New= 584     New leg if past endpoint
  85.  
  86. This display aid will only display the last object processed.  If 
  87. several are on the same schedule, then only the last will be seen.
  88.  
  89.  
  90. HOW IT WORKS:    First, when APRSdr loads the current map,
  91. it will remember the location of the beginning of the LAST purple
  92. line in the file.  Presumably this is the race course added to an
  93. APRS map.  When you place an object on the map, the course will
  94. be scanned starting at this point, looking for a line segment
  95. near your object.  It does this via rectangles drawn with the
  96. line segment as the diagonal.  This means that 45 degree lines
  97. will have a big nearly square rectangle, while vertical and
  98. horizontal lines will have vanishingly narrow search ranges.  TO
  99. solve this problem for vertical and horizontal lines, APRS adds
  100. and subtracts 1 form both ends to broaden the rectangle.  Once it
  101. finds a matching segment, it remembers that segment for each
  102. different object.  Look at the following 4 segment race course.
  103.  
  104.                                       2
  105.       - - - - - - - - - - - - - - - - *----------------
  106.       |                           *   |   *           |
  107.       |                       *       |       *       |
  108.       |                   *           |           *   |
  109.       |               *               | - - - - - - - * 3
  110.       |           *                   |      |       *|
  111.       |       *                       |      |      * |
  112.       |   *                           |      |     *  |
  113.     1 * - - - - - - - - - - - - - - - -      |    *   |
  114.    Start                                     |   *    |
  115.                                              |  *     |
  116.    Finish                                    | *      |
  117.        - - - - - - - - - - - - - - - - - - - |*       |
  118.     5 *  *  *  *  *  *  *  *  *  *  *  *  *  * - - - -
  119.        - - - - - - - - - - - - - - - - - - - | 4
  120.  
  121.  
  122.     Knowing the segment and its angle, once every N minutes (set
  123. via the alt-SETUP-POSRATE command) APRS will DR the object along
  124. the same azimuth as the given line segment and transmit the new
  125. position.  Its new position will be compared to the edges of the
  126. rectangle at the end point of that line segment.  If the
  127. predicted position is beyond the edge of the rectangle, then it
  128. will be moved to that end point.  When this is done, the segment
  129. number for that object is incremented by one so that on the next
  130. DR, the AZIMUTH of the next line sement will be used.  This
  131. process continues throughout the event.  Whenever the end point
  132. of the complete course is reached, the velocity is set to zero so
  133. that no further DR occurs.  Actually truncating each leg at the 
  134. end point would result in lost time on each leg.  This is corrected 
  135. by having the comparison made to plus AND minus 50% of the dead
  136. reckoned distance from the end point.  This way, sometimes the
  137. object is moved AHEAD to the end point, and some times it is
  138. moved BACK to the end point.  In the long run, these two effects
  139. should balance out.
  140.  
  141.      At any time, if the dead reckoned object gets ahead or
  142. behind schedule, you may hook the object and move the cursor to
  143. the newest reported position and hit INSert key to update its
  144. position.  When you hit the INSert key, the remembered segment
  145. number is zeroed and a scan is performed again to find the
  146. nearest leg of the course.  This works fine except for the case
  147. where the course intersects itself, backtracks, or re-traces some
  148. segments.  In these instances, the location of the object may be
  149. within several overlapping segment rectangles.  Only the first
  150. will be identified by the scan.   APRS solves this problem by
  151. giving the user the opportunity to indicate that the 1st, 2nd or
  152. 3rd segment should be used.  The prompt assumes the 1st leg, so
  153. that a default (ENTER) response will work most of the time, but
  154. if it is the 2nd or 3rd time through an area, the user can so
  155. indicate.
  156.  
  157.      When you move an object with the HOOK-INSert method, you
  158. don't need to enter the COURSE, it will be derived by the path-
  159. following routine (if found).  If the course of the object as
  160. shown on the map does NOT align itself with the course, then
  161. the course was NOT found for some reason...
  162.  
  163. CAUTIONS:  This is a complex process and should be monitored
  164. closely.  The operator should be completely familiar with this
  165. process and the following cautions. 
  166.  
  167. 1) Since Dead reckoning is only done on a minute by minute basis,
  168. the OBJ-UPLINK period (using alt-SETUP-POSRATE) should never be 
  169. set less than 60 seconds.
  170.  
  171. 2) This one minute increment causes a secondary consideration on 
  172. the length of each leg on a course.  If the legs are shorter than 
  173. one minute, then errors will build up since it still takes a minimum 
  174. of one minute increment to go from the starting point of a segment 
  175. to the end point.   In some cases, this is unavoidable in order to 
  176. have the course match the tight turns in a city environment.  By
  177. anticipating these delays, a good operator can work around them
  178. by increasing the speed, or updating the position manually in
  179. such a labrynth.  If you want precision detail, draw the streets
  180. in fine detail, but overlay the race course in cruder longer
  181. segments.  Zoom into WASHDC.map to see a real our marathon..
  182.  
  183. 3) When you HOOK-INSert-MOVE to correct the position of an
  184. object, the PATH-FOLLOWING algorithm only derives the AZIMUTH
  185. from the nearest line segment, it does not correct the position. 
  186. In other words, if you place the object 200 yards to the right of
  187. the path, then it will be dead-reckoned with approximately that
  188. same offset until it gets to the perpindiculars marking the end
  189. point..  
  190.  
  191. 3) In order to resolve the rectangles around line segments, draw
  192. the maps with enough resolution (pixels per degree) so that even
  193. the shortest line segments are more than just one pixel between
  194. end points.
  195.  
  196. 4)  Since this entire scenario is based on the course drawn in
  197. purple on the current map display, it would not work if you ever
  198. leave the given map.  For this reason, as soon as you mark a
  199. station for FOLLOWING, the present map is locked.  Obviously,
  200. before you FIRST hook an OBJECT on the P list, and mark if for
  201. FOLLOWING, you MUST have displayed the MAP at least once.  If you
  202. UNLOCK the map, the objects will be UN-MARKED for FOLLOWING.
  203.  
  204. 5)  The purple COURSE does not have to be the last FEATURE in a
  205. map file, but only the LAST such purple feature will be used
  206. as the course.  This means after laying out your course using
  207. MAPFIX, you can add other things without messing up the DR function.
  208.  
  209.  
  210. VALIDATION:
  211.  
  212. APRSDR.exe must be validated by entering your V# before it will do
  213. any of the automatic PATH-FLLOWING.  It also requires a DF/DR
  214. number to activate it for more than one OBJECT to be marked for
  215. FOLLOWING.  Use the alt-SETUP-SAVE command to enter your DF/DR number 
  216. after you MARK the SECOND OBJECT for FOLLOW mode on the Plist.
  217. Once you save a CONFIG file, APRSdr will remember that you are
  218. validated for DR.  I would suggest that you select a .DR extension
  219. for this CFIG file so that it will not be used for normal APRS
  220. operations.
  221.