home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Libris Britannia 4 / science library(b).zip / science library(b) / HAMRADIO / APRS400.ZIP / README / README.GPS < prev    next >
Text File  |  1994-02-09  |  37KB  |  564 lines

  1.  
  2.                     GPS or LORAN INTERFACED TO APRS
  3.  
  4.     This file has evolved radically as this APRS project has developed.  We
  5. began seriously parsing GPS data within APRS for amateur applications when the
  6. Magellan GPS card became available for $445 in September 92 (down from $1000).
  7. Later the Motorola GPS card came down to the same price range, and these two
  8. devices were the only ones that we could find that were cheap AND which had
  9. USER programmability so that they could be set up to operate stand-alone with
  10. only a TNC and radio as a tracking device.  Several HAMS began to build these
  11. autonomous tracking devices.  DRSI made a special APRS ROM for TAPR-2 clone
  12. TNC's to permit power-up in the proper mode.
  13.  
  14.     Next, in version 2.0, I added an optional GPS serial interface to APRS so
  15. that a laptop user could see himself tracked on the map.  Since I could
  16. put my own parsing and timing routines in APRS, this interface did not require
  17. any unique programming of the GPS device and so it was compatible with ANY GPS
  18. or LORAN device using the NMEA-0183 interface, but required a dual port laptop
  19. if both GPS and TNC operations were needed.  In version 3.05 this capability
  20. was enhanced for single port laptops to permit simultaneous operation of the
  21. GPS and TNC on the same serial port as long as one of the two programmable
  22. GPS devices was used.  See Single Port Mode (SPM) below.
  23.  
  24.     Next, PACCOM added a universal GPS interface into all of its product line
  25. of TNC's.  This capability reversed the previous situation, by now permitting
  26. ANY GPS to be used with only PACCOM TNC's instead of ONLY MAGELLAN/MOTOROLA
  27. GPS units with ANY TNC.  Due to a small difference in PACCOMM's implementation,
  28. APRS was not compatible with PACCOMM TNC's until APRS version 3.04.  And just
  29. today (Feb 94) I found another bug and fixed it in ver 3.14.  NOTE,
  30. however, that this implementation is for stand-alone tracking devices only;
  31. When the TNC is configured in the GPS mode, it CANNOT be used also as a TNC for
  32. normal packet communications!  Howie Goldstein, who writes the software for
  33. many TAPR-2 Clone TNC's is working to improve this situation by adding code
  34. to the TNC that will permit ANY TNC to work with ANY GPS/LORAN.  Sometime
  35. after Howie writes this code, it should be available (at least as an optional
  36. ROM) through the TAPR-2 clone manufacturers (PACCOMM, DRSI, MFJ, etc).  BUT
  37. NOTE, that this is still for stand-alone tracking, these TNCs will not be
  38. useable at the same time for TNC (APRS) operations while in this mode.
  39.  
  40.     Finally, just this weekend (DEC 93) I visited the boat store and found that
  41. the typical hand-held GPS is now selling below $500!  This means two things:
  42. First, it is hard now to choose between a $500 circuit card GPS, which you can
  43. program to work with ANY TNC, or a complete hand-held unit WITH display for
  44. the same price (but only compatible with PACCOM and no course and speed);
  45. Secondly, this means that the price of the circuit card will drop below $300
  46. by April 94!
  47.  
  48.  
  49. * * * * * * * * * *     CURRENT RECOMMENDATION SUMMARY  * * * * * * * * * *
  50.  
  51. BOTH THE (present) PACCOMM AND THE (planned) HOWIE GOLDSTEIN TNC MODS ARE FOR
  52. STAND⌐ALONE TRACKING APPLICATIONS.  NEITHER ONE WILL SUPPORT BOTH GPS
  53. OPERATIONS AND TNC COMMUNICATIONS AT THE SAME TIME!  IN GPS OPERATIONS YOUR
  54. POSITION IS BOTH TRANSMITTED ON THE AIR, AND ALSO AVAILABLE TO YOU FOR DISPLAY
  55. ON APRS, BUT YOU CANNOT COMMUNICATE WITH OTHER PACKET USERS ON FREQUENCY.  If
  56. you want to use your laptop as BOTH a moving map display AND APRS communication
  57. device, you have two options:
  58.  
  59. FOR DUAL-PORT LAPTOPS:  Purchase ANY GPS and ANY TNC and run APRS O.K.
  60.  
  61. SINGLE-PORT LAPTOPS: Choose between the following options:
  62.  
  63.     A.  Buy a programmable Magellan or Motorola GPS card and wire it up to
  64.     operate in the APRS single-port mode with ANY TNC.
  65.  
  66.     B.  Use any GPS, with single port mode via a SPDT Push Button on your
  67.     dashboard and press it for 2 seconds whenever you want to see (and update
  68.     to APRS) your current posit.  This is a kludge, and some garbled data
  69.     should be expected.
  70.  
  71. * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
  72.  
  73.  
  74.     To respond to this evolving technology, as of version 2.12+, this file
  75. began to contain three major subsections.  The first describes the new PACCOM
  76. direct TNC interface.  Second is the direct APRS software interface of GPS to
  77. your PC, and third is the direct TNC/GPS interface for building stand alone
  78. GPS trackers using the MAGELLAN and Motorola OEM cards.
  79.  
  80. PACCOM GPS INTERFACE:  All PACCOM TNC's with firmware 3.1 or later have a GPS
  81. ON command which allows you to hook up ANY NMEA-0183 GPS device to the serial
  82. port and the GGA position report will automatically be inserted into your
  83. BEACON text (after stripping off the $GPGGA header.  Thats why APRS did not
  84. recognize this stripped down GGA data until version 3.02).  You then set your
  85. beacon period and away you go!  This obviates almost the entire remainder of
  86. this file, since  1) You will NOT need a special GPS card,  2) you will not
  87. need modified TNC code.  PACCOMM even sells a TNC with GPS unit built-in!
  88. BUT THIS COMBINATION IS FOR STAND-ALONE TRACKERS ONLY!  WHILE IN GPS MODE,
  89. the TNC cannot be used for packet communications.
  90.  
  91.      The only shortcomming to the PACCOM idea, however, is that it only
  92. recognizes the GGA sentence.  This means that you will only get position, NOT
  93. course and speed.  PACCOMM found another bug in APRS that would not work
  94. with GPS devices outputting three decimal points of precision in the LAT/LONG
  95. fields.  This was fixed in APRS version 3.04.  Please read the section below
  96. on NMEA interfacing.
  97.  
  98.     We would prefer that PACCOM and other TNC's adding GPS compatibility would
  99. place the location info in something other than BText.  For future universal
  100. applications, I am suggesting a new UI frame called LOCATION TEXT.  This LText
  101. is just like a Beacon Text, except it is a separate entity with its own
  102. timing.  Then you would also have an L N command for setting how often you
  103. want the LText to be transmitted (default is 1 hour).  By placing position
  104. reports in the LText, this would keep the BText free for other applications.
  105. (particularly, for announcing WHAT your mobile is doing, and what symbol to
  106. use, etc....)  This maintains the same distinction between BTEXT and POSITS that
  107. APRS already handles easily.  Similaraly, an LText command would allow you to
  108. manually enter your LAT/LONG or grid square in your TNC, even without a GPS,
  109. so that all TNC's in all networks will send their locations periodically.  The
  110. LText should be a free text format so that it is compatible with any
  111. future specific formats (currently APRS parses GGA, RMC, VTG, APRS L/L, now
  112. PACCOMM and grid squares and a future 8 character compressed L/L format) and
  113. there will probably be others too.  (PText would be a better name choice than
  114. LText, but it is already used by Kantronics as the PBBS text)
  115.  
  116. LOCATION TEXT TIMING:  The minimum L period should be 1 minute for manual
  117. entries, but the LText UI frame should be sent out ONCE everytime a new manual
  118. entry is made.  The ultimate objective for all UI beacons should be to have
  119. the optional APRS DECAYING time period algorithm built into all TNC's.  This
  120. DECAY option would be invoked with the L D N or B D N option commands.  The D
  121. stands for DECAY and the N is the final beacon period.  With the DECAY option,
  122. each new manual entry of BText or LText will force a UI frame immediately, 15
  123. sec later, 30 after that, 60 after that, 2 mins, then 4 mins, then 8 mins and
  124. so on to N minutes, and stay at N minutes forever.  This way, new UI
  125. information is transmitted immediately to all stations on the net, but old
  126. beacons soon fade away.  With this algorithm, I would expect the minimum value
  127. of N for the DECAY option would be 10 minutes, but a default value of 60 would
  128. be appropriate.  This way, stations that have unchanging information only
  129. beacon once an hour.  One other addition to complete the APRS philosophy, is
  130. to have the TNC respond with both its LText and BText randomly within one
  131. minute of seeing an APRS query (UI frame to the address of APRS with the text
  132. field set equal to ?APRS?)  This way, stations could drop back to a decayed
  133. beacon rate of once every 4 hours or so, but still would pop up on an
  134. APRS map if requested.
  135.  
  136.  
  137. DIRECT APRS GPS/LORAN INTERFACE OPTION:  As of version 2.0, APRS contains an
  138. optional ($9) NMEA-0183 software routine that parses the output of any standard
  139. GPS/LORAN device plugged directly (almost) into a serial port of your APRS
  140. computer.  APRS will not only plot the position of the attached station and its
  141. movements, but will also transmit those position reports into the APRS net.
  142. This feature was added by popular demand from all the James Bond guys out there
  143. that wanted to see themselves driving around on their laptop.  In version 3.04
  144. I improved on this option by adding a moving map display (select TRACK on the
  145. P-list) to keep your mobile always on the map.  The problem with most Laptops,
  146. however, is the availability of only one external serial port, so you probably
  147. have to give up the APRS packet position reporting if you want to see yourself.
  148. One advantage of this mode of operation, though is that it gives you something
  149. to play with if you already have a GPS and no one to play with on APRS yet.  It
  150. is also ideal for boats and RV's that have room for a full size PC with two
  151. serial ports.  With version 2.00 and later there are four possible operational
  152. configurations:
  153.  
  154.  
  155.      TNC only  - 1 Serial - Normal APRS for tracking other stations
  156.      TNC/GPS   - 2 Serial - Normal APRS but your position update is automatic
  157.      GPS only  - 1 Serial - Tracking yourself (no other stations appear)
  158.      TNC/GPS   - 1 Serial - Single Port Mode will do both! See below
  159.                         
  160.  
  161. NMEA INTERFACING NOTES:  Operation of a GPS with the optional $9 APRS software
  162. routine is automatic.  But first you must interface the NMEA output of your GPS
  163. or LORAN to your RS-232 input.  NOTE that NMEA and RS-232 are not exactly
  164. compatible.  The NMEA specification is actually EIA-422, which means an
  165. isolated differential receive circuit is recommended.  An opto-isolator is the
  166. receommended interface to RS-232.  But it should also work by simply connecting
  167. the NMEA pin A to RXD and pin B to ground.  Both standards are the same sense,
  168. with NMEA a 0 and +5 volt signal, and RS-232 a + and - 3 volt signal.  The
  169. direct connection may not work with many serial interfaces without a - voltage
  170. pulldown resistor.  Often a 5k resistor tied to your unused TXD data line will
  171. suffice to provide the - voltage.  Do NOT connect the APRS serial output to
  172. the NMEA input, since APRS does not send anything to the NMEA device.  WB6LPG
  173. in California reports that the TRAXAR GPS devices will lock up solid if you
  174. connect anything to the NMEA input!   You must then remove the battery and do
  175. a hard reset to get it back!  Of course, if you are using one of the program-
  176. mable GPS devices (Motorola/Magellan), then you WILL make this connection.
  177. Next, set your serial port to the NMEA-0183 baudrate.   APRS scans the
  178. interface data looking for a GLL/GGA/RMC and VTG data format to extract
  179. position information.  The data on the NMEA interface is continuous and
  180. refreshed every second.  (If you have been using a Magellan or a Motorola and
  181. have programmed a very slow data period, you may want to reset this to a more
  182. normal few second rate.)  In order not to saturate an APRS net or to overload
  183. your disk storage or to slow down your other APRS keyboard processing, APRS
  184. only samples the data at slower rate.  This is called the REFRESH rate and is
  185. set during intitialization of APRS for GPS or by using the alt-S command.  This
  186. period determines how often your screen is updated from your own GPS.  Usually
  187. this is still too rapid for transmitting at 1200 baud on a shared packet
  188. channel, so APRS also has another period called PACKET PERIOD which is usually
  189. set for 1 to 10 minutes.  We have found that 30 seconds updates are OK for
  190. special events when there are only one or two mobile APRS stations.  As more
  191. and more stations go mobile with GPS/APRS, 1 minute or 2 minute updates are
  192. more appropriate.  To further reduce channel loading, APRS will decay the
  193. period when the station is not moving.
  194.  
  195. APRS OPTIONAL NMEA-0183 INTERFACE:  The optional COMM port routines to APRS
  196. for direct connection of any NMEA-0183 device (GPS or LORAN), is available to
  197. registered APRS users from the author for $9.  It can be purchased at the time
  198. of registration or as an option later on.
  199.  
  200. NOTE:  A version of APRS is available that is plug compatible with the MAGNAVOX
  201. 1105 SATNAV system.  This is a 1970's vintage TRANSIT SATNAV system which has
  202. both LORAN and SATNAV integrated together in the same box.  This unit is found
  203. on many US NAVY ships.  It sends position updates in a very verbose protocol
  204. once every minute.  This is the system used on the Naval Academy boats.  If
  205. you have use for this module, please contact me.
  206.  
  207.  
  208. NOTES ON MOBILE GPS OPERATION:  After over a year of operating GPS mobile, for
  209. other to track me, I finally borrowed an old 8088 Laptop and went James Bond
  210. mobile to the inlaws over Thanksgiving 93.  It worked beautifully.  I actually
  211. never thought it would be anything more than a toy, but when you are stuck in
  212. holiday weekend traffic for hours, and you are on an unfamiliar interstate,
  213. crawling at 10 MPH or less, with no signs in sight, there is nothing that will
  214. tell you where you are other than GPS!  LESSONS LEARNED!  1) we were 5 miles
  215. out when I finally got everything going and then had to turn around and drive
  216. back home to get my GPS Validation number!!!  Write it down!  2) Recommend
  217. making a trimmed down disk with only the maps you will need on the disk.
  218. 3) when you QUIT APRS, your TRACK HISTORY is NOT saved UNLESS you sepcify a
  219. file name OTHER than BACKUP.BK (or do a ctrl-S save).  4) In version 3.04 you
  220. could select TRACK mode for any station so that APRS would recenter the map if
  221. that station moves to the edge of the screen.  I have now improved this moving
  222. map display so that new map is drawn not with you at center, but so that the
  223. new map anticipates your direction and centers ahead of your movement.
  224. 5) GPS fixes indicate GGA/NUL as course and speed if no VTG data is available,
  225. or "Last GPS fix" if the GPS device is reporting GPS not available and the fix
  226. is older than a few seconds.  6) set your refresh rate to a long enough time
  227. period so that APRS is not always processing GPS and has time to service the
  228. keyboard.  I set to 20 seconds or more usually.  7) make notes of any map
  229. errors or disagreements with GPS, with the latest MAPFIX.bas, you can now fix
  230. any map easily on-screen.  8) for most highway maps and 1 minute reporting at
  231. 60 MPH, zooming in below 8 miles is usually a waste of time.  For this reason
  232. don't waste your time making maps with every little twist and turn in the roaad;
  233. it just takes time and memory and makes no difference.  In all applications of
  234. APRS so far, you just want to know what road the mobile is on, and how far
  235. along he is between point A and B.  A straight line between A and B is not as
  236. pretty, but shows the road as well as 20 points showing all the curves.  If
  237. you do save any RAW GPS data outside of the APRS environment, the following
  238. two programs may be useful in reconstructing GPS data.  They are provided
  239. as-is, I just made them for some quick and dirty file management that I had
  240. to do in the past, but thought they might be useful to others as a basis for
  241. writing your own routines.
  242.  
  243. FILTRHST.bas:  APRS automatically builds a track history for all moving
  244. stations.  To avoid saving redundant position reports, a filter was added in
  245. APRS version 2.0 to filter all reports and to only save positions that are
  246. changing.  The default value of the filter is wide enough to include the
  247. variations in position due to GPS selective avaiability. (+/- 0.03 minutes)
  248. This value can be changed with the alt-F Filter command.  I wrote a QBasic
  249. utility called FILTRHST.bas that can be used to re-filter a track history file
  250. to remove additional points.  Since the source code is provided, this program
  251. makes a good starting point for writing other routines for manipulating APRS
  252. track history files.  In addition to filtering, this program can be used to
  253. combine a number of separate track history files into one file.
  254.  
  255. GPStoHST.bas:  Since the simplest GPS interface is to just plug the output of
  256. a GPS receiver into a laptop computer and save a text file.  This program will
  257. take such a text file and generate an APRS track history file.  Actually, it
  258. only looks for the GGA and VTG NMEA-0183 sentences and combines them into the
  259. one line APRS format.
  260.  
  261.  
  262.  
  263.           TNC INTERFACE TO GPS or LORAN-C FOR MOBILES WITHOUT PC's
  264.  
  265.      This section describes an alternate method to the PACCOM interface
  266. described above for interfacing navigation devices directly to a TNC for
  267. building small autonomous mobile position reporting devices without requiring
  268. a PC computer to do format conversions.  This method has the advantage of
  269. transmitting any of the NMEA-0183 sentences (to include course, speed and
  270. altitude) but requires the use of special programmable GPS/LORAN devices.
  271. Although almost all GPS/LORAN devices have an NMEA-0183 serial data output
  272. (except for the Rockwell engine and the SONY Pixis), most of them do not give
  273. the user the ability to modify the periodicity of the data reported via the
  274. interface.
  275.  
  276.      In most devices, navigation data is continually updated about every two
  277. seconds at 4800 baud.  This is far too much data to transmit over a shared
  278. 1200 baud AX.25 packet link.  Fortunately some devices do permit the operator
  279. to specify not only the reporting rate, but also what data formats are included
  280. in the reports.  I have seen some LORAN devices that have a separate
  281. "printer" port which can be configured by the user to output a report once
  282. every N minutes or even hours.  Unfortunately, most users manuals I have
  283. peruised in my local boat store do not make it immediately obvious what the
  284. user configuration options are.  We have found two GPS engines which are
  285. designed for the experimenter.
  286.  
  287. 1.    The MAGELLAN OEM 5000 circuit board that I use is a GPS engine on a
  288. 3.5 by 7 inch circuit card that costs about $445 and produces RS-232 output
  289. in NMEA format and requires only a GPS antenna and 12 volts at 250 MA input;
  290. it also includes the RTCM-104 differential correction.  Call Emiel Yakoub at
  291. MAGELLAN 960 Overland Ct, San Dimas, CA 91733, phone 714 394-5000.  Since it
  292. is an OEM card, it has full user programmability.  It can be set to output any
  293. of the dozens of NMEA standard formats at any periodicity between 1 second up
  294. to 5 minutes.  My APRS software recognizes four of the NMEA-0183 formats:
  295.  
  296.    $GPGGA - for position and height  (no loran equivalent)  ] Use only one
  297.    $GPGLL - for position only        ($LCGLL for LORAN)     ] of these two
  298.    $GPVTG - for velocity and course  ($LCVTG for LORAN)
  299.    $GPRMC - Posn, Course and speed   (Has all but height) (not in MAGELLAN)
  300.  
  301. 2.  Tom Clark (W3IWI) has found that the Motorola OEM prototype card also has
  302. user programmability of the NMEA outputs and can be slowed down to APRS
  303. application rates for direct connection to a TNC without the need for a
  304. computer in between.  This card includes the RMC message which contains
  305. everything for land mobile in one NMEA sentence.  Call Jennifer Spitzen at
  306. MOTOROLA, 708 480-5699 and ask for the OEM circuit board.  Here is what
  307. I have learned so far for quantities of 1-99.  Card runs on 12 volts, has NMEA
  308. 0183 output and RTCM-104 (differential correction) standard and comes with an
  309. active patch antenna for $484.  Without antenna is $435, but they dont know
  310. if it will run without an active antenna.  The 1 pulse per second timing
  311. option is an additional $100.  The combined Rcvr/Ant pricing is  better
  312. than the MAGELLAN card/antenna combination, is smaller, and it outputs the
  313. RMC message which is all you need for Position and velocity combined into one
  314. packet.  It also outputs altitudes to 56,000 feet in the GGA message.
  315. CAUTION:  I DO NOT HAVE ONE OF THESE YET.  BUT TOM's WAS ON THE AIR AND WAS
  316. COMPATIBLE WITH APRS.  Oh yes, the full MOTOROLA evaluation kit was $1200
  317. which includes everything you would ever want.  The $484 kit does NOT include
  318. the support software and documentation for full control of the card.  But if
  319. we can get Tom CLark or someone else that has the documentation to just tell
  320. us the command string for setting the card into the right mode, then we can
  321. develop our own HAM RADIO documentation and save big bucks.
  322.  
  323.      An automatic vehicle tracking system can be assembled by simply
  324. connecting the RS-232 output from the GPS directly into the TNC and setting
  325. the periodicity to 1 minute or more.  The TNC must be placed in UNPROTO
  326. CONVERSE, and from then on, every minute a GPS position report will be
  327. transmitted.  The APRS software will decode the raw NMEA position reports
  328. above and plot the station on the map!
  329.  
  330. MAGELLAN CARD OPTIONS:   Since this card was designed for the OEM market,
  331. for the individual purchaser it is a good idea to pay the additional $60 for
  332. their  development kit consisting of some excellent PC software, the
  333. technical manual, a wall power supply, RS-232 cable, Power switch, and short
  334. SMB to TNC adapter cable.  Then all you need is an antenna.  They sell a $130
  335. external "egg" antenna with built-in LNA for operation through either 18 or
  336. 25 feet of cable.  This antenna cable is terminated with a TNC connector, and
  337. that is why the development kit includes the SMB/TNC pigtail.  OR you can
  338. purchase their $60 passive antenna which has its own 6 inch SMB pigtail for
  339. direct connection to the circuit board.  This antenna is a 1x1x3 inch weather
  340. proof antenna like you see on their handheld GPS units.  Using this antenna (or
  341. a 1.8 inch paperclip stuffed into the SMB antenna jack) obviates the need for
  342. the SMB/TNC pigtail ($25 separately) so that you might be able to do without
  343. the development kit if you really want to be cheap.  Since the circuit card
  344. has no display, it can actually be mounted in a weather proof container right
  345. at the antenna (or paperclip).  Only 12 volts and RS-232 need to come down
  346. inside your vehicle.  Yes their $60 passive antenna is quadrifilar helix
  347. antenna with true hemispherical coverage, but a 1.8 inch ground plane antenna
  348. is just as good as long as you are not interested in good 3D altitude fixes.
  349. Overhead satellites are not used for 2D fixes, but are used for 3D fixes.  I
  350. leave my card on 2D all the time since 3D requires 4 vice 3 satellites, and
  351. the 2D fix is not as good while running 3D.  Also, altitude is measured
  352. against DATUM which is not necessarily SeaLevel.  So unless you are carrying
  353. DATUM charts, (or flying) the altitude figure is of little value.  The
  354. MAGELLAN cannot output an altitude above 999 meters except in a propriatery
  355. NMEA sentence which I have not yet included in APRS.
  356.  
  357. GPS ENGINE SET UP:  Follow all MAGELLAN instructions for initializing your
  358. GPS engine using your PC and their NAV program.  After the system is running
  359. and producing fixes, send commands to turn off all outputs one at a time and
  360. change the periodicity for the position and velocity reports from once a
  361. second to a slower rate as shown below.  An alternate startup procedure is to
  362. simply apply power, attach an antenna, and wait an hour.  The GPS will
  363. automatically aquire satellites and be operational without any external
  364. initialization after being exposed to full sky.  (this precludes needing a
  365. laptop if you can spare the time).  Using this method, there will be no
  366. outputs until you send the GPS card the following commands to set up the
  367. reporting rates for position and velocity.  These commands may be sent from
  368. any dumb terminal as follows:
  369.  
  370. $PMGLI,00,B00,7,A  (for GGA GPS position only)       Where 6 = 30 Secs
  371. $PMGLI,00,B01,7,A  (for GLL LORAN position only)           7 = 1 Minute
  372. $PMGLI,00,EOO,7,A  (for course and speed with either)      8 = 2 Minutes
  373.                                                            9 = 5 minutes
  374.  
  375.      Each line must end with a carriage return-linefeed.  The GPS engine
  376. gives no responses to commands, other than doing what it is commanded.  You
  377. might try a value of 5 which is once every 10 seconds as a test to be sure
  378. the GPS card is recognizing your commands.
  379.  
  380. BATTERY BACKUP:  Be sure to add the battery back up supply so that the card
  381. can be turned off without having to re-initialize every time.  I use a simple
  382. 9 volt battery, diode isolated from the main supply rather than bothering
  383. with the special 3.6 volt lithium memory cell suggested.  The GPS card has a
  384. 12 volt input and a separate ON/OFF line.  With the diode isolation of the 9
  385. volt battery, the on/of line detects the loss of the 12 volt supply, and
  386. powers down the GPS engine.  Current drain drops to microamps, and the 9 volt
  387. supply through the regulator keeps all memory backed up.  An Alkaline battery
  388. lasts about 6 months with the GPS off 99% of the time; longer if the GPS is
  389. powered up longer.
  390.  
  391. TNC SETUP DETAILS:  Unfortunately the simple direct connection from the
  392. MAGELLAN GPS card to the TNC is slightly more complicated because they do
  393. not output the RMC sentence which contains everything needed for APRS in one
  394. line.  To see Course and Speed from a MAGELLAN or a LORAN, you must enable
  395. both GGA (or GLL) and the VTG sentence.  These two sentences are separated a
  396. few milliseconds and force the TNC to generate two packets, one right after
  397. the other.  This is a problem if a digipeater path is used, because the
  398. digipeater will begin digipeating the first position fix packet and cover up
  399. the trailing velocity packet.  To solve this problem, since most applications
  400. require a digipeater path for longer ranges, the sending TNC needs to be
  401. instructed to send packets not on receipt of every carriage return, but on a
  402. timing function.  Set CPACTIME ON and change the SENDPACK character from $0D
  403. to anything else (say $01).  This way, both the position fix and velocity
  404. lines will be sent together in the same packet one second after the last
  405. character is received from the GPS.  This packet, containing two frames, will
  406. then be digipeated all together by the digipeater with no break in between.
  407. If you use the Motorola which inplements the RMC sentence, this double packet
  408. problem does not exist. (Even if you also turn on GGA so that you can get
  409. altitude for a balloon, the problem is not significant, since you will not
  410. need a digipeater for a balloon!).
  411.  
  412. LINEFEEDS and FLOW CONTROL:  Since the GPS is sending each line with a CR/LF
  413. on the end, your TNC will always end up placing the superfluous linefeed at
  414. the beginnning of the next packet.  To defeat linefeeds, set LFIGNORE on.
  415. (for the non-standard Kantronics products, use Linefeed Supress, LFS ON)
  416. Similarly, your terminal program must send CR-LF on each command to the GPS
  417. card.  When you try to talk to your TNC with CR-LF, you will experience a
  418. lockup condition since the extra LF will look to the TNC like the beginning
  419. of a new command line and will hold off all TNC output.  To overcome  this
  420. problem, set FLOW OFF.  Here are the commands which must be changed from
  421. factory defaults for most TAPR-2 TNC's:
  422.  
  423.   ECHO OFF,  FLOW OFF,  LFIGNORE ON,  CPACTIME ON, SENDPAC $01
  424.  
  425. UNPROTO-CONVERSE-MODE:   And now for the last problem; keeping the TNC in
  426. converse mode.  TNC's always default to command mode when turned on.  Until
  427. the manufacturers put an UNSTART command in their TNC to cause it to power up
  428. in Unproto-Converse, you must either keep the TNC permanently turned on after
  429. setting converse mode, carry along a terminal to issue the CONV command, or
  430. try to make a firmware patch to the TNC code.  Transparent mode could be
  431. used, but the monitor function does not work in transparent mode and the TNC
  432. can not then be used for receiving APRS packets.  Fortunately, Howie
  433. Goldstein who wrote the original TAPR-2 code, identified a software patch to
  434. the DRSI version of the ROM that will power up in UNPROTO converse.  This ROM
  435. should work in most TAPR-2 clones.  I have used it in the MFJ-1274, and it
  436. should easily work in the PACCOM Tiny-2.  I have asked DRSI to make this ROM
  437. available to amateurs at a nominal cost.  Their price is $27.
  438.  
  439. DUMB TERMINAL SETUP:  So I can see the command that I am typing into the GPS
  440. card, I configure my terminal device as half duplex.  The GPS also needs the
  441. CR/LF sequence at the end of each command, so I set the terminal to translate
  442. CR to the CR/LF sequence.  In order to use the same terminal with the TNC,
  443. then, that is why I turn ECHO and FLOW off in the TNC.  My GPS/TNC box has
  444. one DB-9 serial connector and two switches to select whether the terminal is
  445. talking to the GPS or the TNC, and the second switch to enable the data
  446. output from the GPS to go into the TNC after all configuration is complete.
  447.  
  448. SYMBOLS:  Starting with version 1.17, APRS now has 28 or more different
  449. symbols for packet stations or objects placed on the map.  Since a simple
  450. TNC/GPS tracking combo does not have the advantage of a PC running APRS to
  451. format the APRS position report, I had to make two kludges to permit the TNC
  452. alone to designate the desired display symbol.  First, APRS will assume that
  453. all stations outputting direct NMEA data that have a -7, -8 or -9 SSID are Air,
  454. Marine, or Mobile platforms.  Secondly, any of the APRS symbol designation
  455. characters can be placed at the beginning of the TNC BText surrounded by {}
  456. braces.  Once the BText with that symbol is received, the station will then
  457. appear with the proper display symbol.  See the README.SYM file for details.
  458.  
  459. OPERATION:  With the special UNPROTO start-up ROM, and after initialiation
  460. the other TNC parameters once, all future tracking evolutions are initiated
  461. by simly applying power to the GPS/TNC/Radio.  In over 6 months of daily
  462. operation, I have never had to re-initialize the GPS engine. (The seventh
  463. month the 9 volt battery died!).  Without the special ROM, every tracking
  464. evolution requires applying power, turning on a dumb terminal, and sending
  465. the TNC the CONVERSE command.  Then the terminal can be removed or turned off
  466. until the next activation.  If you do not have the UNSTART ROMS, be careful
  467. if you use a battery supply of C or D cells with spring loaded battery
  468. holder!  A bicycle equipped with this system reset the TNC after hitting the
  469. first bump, and there was never time to stop and reset the TNC until the race
  470. was over.  This shows the problem of the TNC not having a power up CONVERSE
  471. mode in it!
  472.  
  473. We have assembled a nmumber of these GPS/PACKET tracking devices.  In fact,
  474. the 7 inch by 3 inch MAGELLAN card fits nicely against the inside cover of
  475. the MFJ 1270 or 1274 TNC.  The only evidence that the TNC is GPS equipped is
  476. the kludge on the backpanel to hold the GPS antenna connector and the
  477. presence of the two switches added to the front panel to select whether the
  478. external terminal device is talking to the GPS or TNC, and to enable or
  479. disable GPS packet reporting.  Other smaller packages have been made using
  480. the PACCOM and DRSI TNC's and the TTL only model of the MAGELLAN GPS card
  481. which is only about 5 inches by 3 inches.  I shy away from this card for the
  482. casual experimenter because of the absence of any data or power supply
  483. buffering.  One wiring error or static charge and you have blown a $395 card!
  484.  
  485. The $445 model with onboard 12 volt regulators and RS-232 buffers is much
  486. more forgiving.
  487.  
  488.  
  489.  
  490.       GPS MOBILE AND TNC WITH ONLY ONE SERIAL PORT (Single Port Mode)
  491.  
  492.      Since most laptops only have a single external serial port, it would seem
  493. to be impossible to both run GPS and operate APRS packet at the same time.  But
  494. by using the programmble MAGELLAN or Motorola, to reduce the GPS data rate, it
  495. is possible to wire-OR the TNC and GPS data outputs together going into the
  496. single serial port.  This requires APRS to be looking for packet headers on
  497. everything comming from the TNC, but then to also recognize raw GPS data too.
  498. The only problems with this arrangement are data collisions and ambiguity on
  499. incomming VTG packets.  At a once-a-minute GPS rate and a 100% saturated 1200
  500. baud packet channel, the 9600 baud TNC data will experience a collision less
  501. than 1% of the time and 85% of all GPS reports will be collision free.  The
  502. ambiguity problem is caused by VTG packets transmitted as a second frame from
  503. a tracking device (see above).  These off-the-air VTG packets also have no
  504. packet header and cannot be distinguished from VTG data from the local GPS.
  505. Since GGA sentences off-the-air preceed the VTG and are always received with
  506. an attached packet header, they can be uniquely identified.  APRS will only
  507. process a VTG sentence if it has been received within 1 second of a GGA
  508. and it will assume that the VTG came from the same station.
  509.  
  510.      Again, this configuration will appear to only work if you were using the
  511. programmable MAGELLAN or Motorola which can be told to send GPS data only once
  512. every minute or so.  But (in version 3.08) we just realized that ANY GPS can
  513. be conected in SinglePortMode by just using a SPDT push button switch!  The
  514. laptop is normally connected to receive data from the TNC, but whenever the
  515. operator presses the button and holds it for about 2 seconds, the GPS data
  516. will be routed to the laptop and APRS should be able to parse out at least
  517. one GPS position report!  This updates his APRS to his present position and
  518. then on release of the button, the TNC is connected as normal.  To activate
  519. this Single Port Mode (SPM), bring up APRS in one-port TNC mode and then hit
  520. shift-F2 to activate SPM.  Remember to use the V command to validate your GPS
  521. interface.
  522.  
  523.      For stations with the programmable GPS units, the data from both the TNC
  524. and the GPS can be permanently wire-ORed together as long as they are both set
  525. to the same baud rate.  Since APRS is receving the GPS data, it will transmit
  526. the resulting APRS position report for the station and so the GPS should NOT
  527. also be sending data to the TNC (as is normally the case with the standalone
  528. MAGELLAN or Motorola GPS).
  529.  
  530.     In anticipation of this SPM mode of operation, I improved the GPS
  531. interface in version 3.03, so there is less time spent out on the GPS port
  532. waiting for data.  With version 3.03, you can keep your MAGELLAN or Motorola
  533. at a one minute rate and still use it as a direct connection to APRS.  In the
  534. past, if you did this, you would be stuck for a whole minute until the next
  535. fix came along.  In version 3.04 I added the moving map display to keep your
  536. mobile always on the map.  Select the TRACK option on the P-list display.
  537.  
  538.  
  539. CONCLUSION:  With the cost of the new MAGELLAN GPS card falling below $295
  540. this spring (94) and the size approaching a match box, there is every reason
  541. to begin considering GPS applications in Amateur Radio.  At your next club
  542. budget meeting, instead of throwing another $800 at the repeater monster, buy
  543. the components to build a GPS/TNC tracking device in to a cigar box size
  544. package.  Then at all future public service events, you have a package with
  545. whip antenna on top that can be duck-taped to the top of any vehicle for
  546. automatic vehicle tracking.  Let your imagination roam!
  547.  
  548.  
  549. OTHER EXPERTS OR APRS USERS THAT HAVE GPS INTERFACES RUNNING:
  550.  
  551. WB4APR Bob Bruninga. Annapolis. Built 4 GPS/TNC devices and 22 SATNAV/TRANSIT
  552. W3IWI  Tom Clark. AMSAT GURU working on GPS for Satellites. Uses Motorola
  553. N3MNT  Bob Boltz. Annapolis MD. Has MAGELLAN GPS/TNC mobile
  554. W8RIK  Joe Hussy. Columbus OH is GPS/TNC mobile
  555. N6JSX  Dale Kubicheck Works at MAGELLAN! San Dimas, CA
  556. W1BEL  Gwyn Reedy. Tampa. PACCOM makes commercial TNC/GPS automatic combo!
  557. W9LZQ  Kent Helman, Onalaska WI. Built GPS-TNC interface & Did map of WI!
  558. W1KRU  Jim Warakouis. WestRoxbury MA. Built GPS-TNC interface
  559. WB6LPG Bill Bliss. HalfMoonBay CA. Has LORAN (and now GPS mobile)
  560. N5SSY  Ross Mocklin.  NewOrelans LA. Has MAGELLAN cards on order...
  561. KD1E   John Moore. GPS mobile at GM Proving Ground. @ N8NNN.#SEMI.MI
  562.  
  563.  
  564.