home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Shareware Overload Trio 2 / Shareware Overload Trio Volume 2 (Chestnut CD-ROM).ISO / dir24 / aprs308.zip / README.DF < prev    next >
Text File  |  1993-11-23  |  15KB  |  244 lines

  1.                       USING APRS FOR DIRECTION FINDING
  2.  
  3. FLASH!  As of version 3.00, APRS now has an option to support an automatic
  4. serial interface to Doppler DF units so that DF bearings are automatically
  5. determined and transmitted without operator intervention!  See the later
  6. sections below.  Note, this required some mods to the DF format and makes
  7. 3.00 DF reports NOT compatible with older APRS.  Older APRS versions will try
  8. to DeadReckon the new DF report, instead of drawing the DF bearing.  The
  9. direction of the DR indication, of course, does show the correct DF bearing.
  10. CAUTION:  APRS does not do spherical geometry, it assumes a flat earth.  This
  11. will not be noticable unless you attempt to use DF bearings beyond a few
  12. hundred miles.  Even tracking balloons over 200 miles, this error will probably
  13. be less than the typical innaccuracies of the average HAM beam antenna.
  14.  
  15. INTRODUCTION:  APRS is an ideal tool for rapidly triangulating fixes to
  16. locate a hidden transmitter, an interfering signal, or for tracking balloon
  17. payloads.  APRS instantly plots vectors from all stations making a signal
  18. report and the intersection of these lines of bearing indicates the location
  19. of the target signal.  To see a sample, load the file named FOXDF.BK into
  20. APRS and see the results of our DF on a fox hunt in OCT 93.  We nailed the
  21. guy to within about a half mile, and notice that none of our stations were
  22. any closer than 15 miles away and more than half of our DF stations were more
  23. than 25 miles away!  Notice too, that none of these stations were
  24. particularly calibrated and only two stations were actual APRS stations.  The
  25. others just reported their position and bearing by voice and we put them on
  26. the map.  MAKE SURE you know how to convert from magnetic to true bearings.
  27. We did it the wrong way and were 10 miles off the first time!
  28.  
  29. MANUAL APRS STATION DF REPORT:  To accomplish this triangulation, each
  30. participating station simply enters his bearing to the target using the
  31. Ctrl-B key.  This sets his position report to include the DF bearing as his
  32. station's course, sets his station symbol to a Triangle, and sets the speed
  33. field to indicate a quality factor (1 to 8).  To make the DF bearing more
  34. visible without requiring the X key, and to indicate that this is a manual
  35. report, 900 is added to the Quality factor.   The Triangle symbol alerts all
  36. APRS stations that the position report should be interpreted as a DF report
  37. and that it should NOT be dead-reckoned. (earlier versions do not recognize
  38. this and will DR the station as a moving contact!)
  39.  
  40.      Since APRS would continue to report this manually entered DF bearing
  41. indefinately, it will normally time out after 2 hours to eliminate any
  42. confusion caused by old/stale reports.  The operator can optionally select
  43. Permanent to overide this timeout feature.  As soon as two or more stations
  44. are reporting a line of bearing to the target, everyone can predict the
  45. intersection of the lines by pressing the X key for a cross fiX.  A solid
  46. yellow line indicates an excellent line of bearing, and a more dotted line
  47. indicates less and less quality.  As a further aid, the R key can be used to
  48. superimpose a set of range rings on the screen around any one station for
  49. estimating distances for subjective analysis of signal strnegths.  If you are
  50. running the WX station option, then, use of the ctrl-B key will overide the
  51. WX station report with the Beam Heading report.
  52.  
  53. NON PACKET DF REPORTS:  Even for stations not running packet or APRS, their
  54. lines of bearings can be quickly entered by any APRS station using the alt-A
  55. key which adds them to everyone's map in real time.  In this case, simply
  56. select the triangle symbol, include their DF bearing in the CSE field and set
  57. the SPD field to a quality number between 1 and 8, where 8 is best.  A Direct
  58. entry feature is also available (using the alt-D key) for placing a reporting
  59. station on the map by entering his numeric LAT/LONG.  This makes plotting of
  60. distant stations on the map easier without a lot of cursor movement.  This
  61. feature is useful when taking reports by voice over HF for example during a
  62. balloon tracking event.
  63.  
  64. DUMB PACKET TERMINAL DF REPORTS:  Non APRS packet stations can also
  65. automatically report their lines of bearing into the system by simply
  66. entering a beacon text in the APRS format with their line of bearing.  The
  67. format for an APRS position report is included in the README.DUM file, and is
  68. reporduced here:
  69.  
  70.  BText     !DDMM.xxN/DDDMM.xxW\BRG/N0Q/DF report...
  71.  
  72.  Where:     DDMM.xxN is Latitude, DDDMM.xxW is Longitude
  73.             \ (Backslash indicates a Triangle symbol for DFing)
  74.             BRG is the DF bearing in degrees True
  75.             N0Q is a Quality indicator where Q is a quality value (1-8) and
  76.                 N is an optional Number of HITS indicator. If N is 0, then it
  77.                 means nothing.  Values from 1 to 8 give an indication of the
  78.                 number of hits per period relative to the length of the time
  79.                 period.  So 8 means 100% of all samples possible, got a hit.
  80.                 The N is not processed, but is just another indicator from
  81.                 the automatic DF units.
  82.  
  83.  
  84. SIGNAL REPORTS:   Even stations without BEAMS can at least report whether
  85. they hear the signal or not.  An APRS operator can place these stations on
  86. the map using the big Z symbol for strong signals, the medium sized dot (no
  87. symbol character) for weak signals, and the (little x) L symbol for no
  88. signal.  Their indication of where the signal CAN and CANNOT be heard are
  89. also very valuable.  Maybe in the future I will add circular contours around
  90. these stations so that the intersection of these circles can be used to
  91. localize a signal!  If the size of the circle was inversly proportional to
  92. signal strength, then the intersecting circles could be very valuable!
  93.  
  94.  
  95. AUTOMATIC DOPPLER DF UNIT INTERFACE:
  96.  
  97.      Since APRS is a map based packet system which can not only show the
  98. location of all stations on frequency but also any object or symbol placed on
  99. the map by any other station in the network, it is ideal for displaying the
  100. data from networked direction finding stations.  Two stations in Arizona,
  101. Randy KA7UUS and Bob N7LUE @ K7BUC have developed a serial interface
  102. to the popular ROANOKE Doppler DF unit (or any other DF unit that drives an
  103. 8 to 16 LED display).  They have added a divide by N counter and a UART to
  104. reduce the sampling rate from 500 samples per second and to output an ASCII
  105. character only 8 times a second or so.  Each character is a letter from
  106. @,A,B,.. ,O indicating the azimuth of the 16 LEDS.  Since some DF units
  107. rotate clockwise and others counterclockwise, the board will optionally output
  108. the lower case letters for the opposite rotation.  One manufacturer of the
  109. boards, Douglas RF devices in Sacramento, CA is interested in incorporating
  110. the UART into his next production run of boards.  At this time (and without
  111. the serial interface), the Board and all parts (less antenna components) is
  112. under $90.  Their address is Douglas RF devices PO Box 246925, Sacramento, CA
  113. 95824, Phone number 916 688-5647.
  114.  
  115.      With the N7LUE serial interface, any station with the DF unit connected to
  116. one COMM port and a TNC to the other COMM port will automatically transmit an
  117. averaged DF BEARING azimuth in his periodic position report.  All other APRS
  118. stations on frequency will see a yellow DF line plotted in real time from his
  119. station.  The line is dotted in proportion to the Quality of the sampled
  120. data.  Even APRS stations without the automatic interface can simply manually
  121. enter their beam heading and they too will appear on the map with their beam
  122. headings plotted.  With three or more manual or automatic stations on the
  123. net, an instant triangulation is plotted on everyone's map every few seconds.
  124. Big Brother, move over! Here we come!
  125.  
  126. REMOTE DF SITE:  The real advantage of an automatic DF network can only be
  127. realized if the PC can be eliminated.  The ultimate remote DF site should
  128. require only a programmable scanner, a TNC and a Doppler DF unit.  With the
  129. modification to the ROANOKE DF unit and the APRS software, such a network can
  130. now be assembled.
  131.  
  132. NOTE: VERSION 3.00 HAS THE LOCAL DF INTERFACE WORKING, BUT IS NOT YET READY
  133. TO PARSE THE RAW DATA COMMING FROM A TNC/DF-ONLY COMBO.  WILL BE IN 3.0X!
  134.  
  135.      Ignoring for the moment the means which might be used to tune the DF
  136. receiver and to enable or disable DF reporting, an automatic DF site can be
  137. assembled by just plugging the radio, TNC and DF unit together. By setting
  138. the TNC in the UNPROTO CONVERSE mode, it will simply packetize the data out
  139. of the DF unit periodically for display on all APRS stations on the network!
  140. It is simple to configure the TNC to do this as follows:
  141.  
  142.   A.  The character rate out ot the DF unit is strapped to 7.5 characters per
  143. second by using a divide by 8 circuit to strobe the UART from the Q7 output
  144. of U9.  This is the mod being developed by N7LUE.
  145.  
  146.   B.  Set the TNC packet length PACLEN to 75.  On a continuous signal, then,
  147. the TNC will transmit once every 10 seconds after it has accumulated a full
  148. packet of 75 characters.  Each transmission will contain the last 75 samples
  149. from the DF unit!
  150.  
  151.   C.  So that APRS knows where the remote DF unit is located and so that it
  152. knows that the characters from that station are to be treated as bearing
  153. samples, the BText of the DF TNC must contain the TNC LAT/LONG in the
  154. standard APRS format and the station symbol must be the character (\) for a
  155. remote DF site.  The BText format would be BT !3856.55N/07629.11W\DF
  156. station...
  157.  
  158.   D.  APRS software will receive the packet and compute the average direction
  159. for all the characters in the packet and plot it on the map.  In addition
  160. APRS will compute the quality of the result based on the deviation of the
  161. samples and will also note the total number of samples in each packet.  It
  162. will use the quality factors to modify the 'dottedness' of the bearing line.
  163. A good quality line will be solid.
  164.  
  165.   E.  Since the FOX will probably not transmit in 10 second increments, the
  166. TNC is also set to automatically send all bearing samples accumulated at the
  167. end of the fox transmission.  This is done by setting PACTIME to AFTER 10 (1
  168. sec) and CPACTIME to ON.  The PACTIME setting was chosen relatively short so
  169. that a packet is transmitted at the end of each FOX transmission, but before
  170. another station keys up.
  171.  
  172.   F.  To prevent all DF sites from keying up at once at the end of the FOX
  173. transmission, each automatic DF site must have a differnet value of DWait.
  174. Each additional site should have an additional 100 ms.
  175.  
  176.    With the design noted above, each DF site will transmit a maximum of one
  177. packet every 10 seconds, or one packet for every short transmission of the
  178. fox.  With the parameters chosen above for 5 stations, the network would be
  179. pretty well saturated just handling the data from all sites.  This is fine
  180. for intensive operations in search of a FOX or jammer, but a more routine
  181. level of operation could be realized by reducing the data rate from the the
  182. DF unit from 7 to 3.5 characters per second or less.  This would result in
  183. only one packet report every 20 seconds or more which might be more suitable.
  184. At these high data rates, and since a good DF site should have good altitude,
  185. digipeater paths for routing the data should be avoided if possible.
  186.  
  187.  
  188. DOPPLER DF HARDWARE MODS:  The hardware interface is very simple and can
  189. actually be added to almost any DF unit which drives an 8 or 16 LED display.
  190. A simple CD4024 divider chip is added to the DF timing circuits to obtain a
  191. signal near 10 Hz to establish the character reporting rate (strobe to the
  192. UART).  For the ROANOKE board, this chip should be connected to the Q7 output
  193. of U9, to give character rates of 32, 16, 8, 4, 2, 1, and .5.  There should
  194. be jumper pads for the user to select the rate appropriate for the
  195. application (probably 8 is best).  Next there should be a DATA valid signal
  196. to enable or disable the UART from sending data.  In the ROANOKE board, this
  197. is the LOW-DETECT signal which is present whenever the the data is not of
  198. sufficient quality.  (N7LUE is not happy with the LOW-DETECT circuit, and is
  199. adding his own squelch circuit)  The only other connections to the ROANOKE
  200. board are made to the 4 bit lines feeding the 1-of-16 driver for the LEDS.
  201. For an 8 LED circuit only 3 bits are used and the least significant bit is
  202. strapped to 0.  The other 3 bits of the UART are strapped so that a 0 input
  203. results in the ASCII character (@) being transmitted.  The result will be the
  204. letters @,A,B,C....O.  Since different DF units may rotate the LEDS the
  205. opposite direction, the 6th data bit can be strapped to 1 to produce the lower
  206. case alphabet.  This will indicate a CCW rotation.
  207.  
  208.  
  209. AUTOMATIC REMOTE SITE DF NETWORK CONTROL:
  210.  
  211. Since the automatic DF interface between a TNC and a DF unit will generate a
  212. lot of packets, there has to be some means for remotely turning it on and
  213. off.  I consider that beyond the realm of APRS, since for a remote DF site,
  214. there must already be some kind of control link in place in order to command
  215. the DF receiver what frequency to listen to.  If such a link already exists,
  216. then the capability is probably also there for enabling or diasabling the
  217. DF/TNC interface.
  218.  
  219.      In the absence of such a control link, however, a very simple remote
  220. control and receiver command link can be derived from the TNC itself!  First,
  221. take the voltage from the CONECTED LED and use it to enable the DF unit
  222. output to the TNC input (some TNC's bring this signal out on one of the RS-
  223. 232 pins).  This way, the automatic reporting will begin as soon as the DF
  224. Net Control station connects to the TNC.  This means of control also has the
  225. advantage of using the serial data channel from the DF Net Control SYSOP up
  226. to the site for setting the frequency of the receiver!  Since APRS software
  227. only checks the TO address for valid APRS data, and does not care whether the
  228. packet is connected or not, it will still be able to monitor all data from
  229. the remote site.  To facilitate this process, APRS now also accepts packets
  230. addressed to DFNET which should be used as the callsign of the NET CONTROL
  231. station.  This is legal, as long as the NET CONTROL station also places his
  232. true call in his BText and sends his beacon once every 10 minutes.
  233.  
  234. DF NET CONTROL OPERATION:    The scenario for this kind of operation, would
  235. be for the network SYSOP to use a dumb terminal in the multi-stream connect
  236. mode to connect in turn to each of the remote sites.  Once each of these
  237. connections is established, each DF station begins sending DF data as long as
  238. the connection is in place.  To disable a site, the SYSOP simply disconnects
  239. from that station.  The only disadvantage of this means of control is the
  240. additional QRM on frequency from all the ACKs required from the SYSOP TNC for
  241. every DF packet transmitted.   Having an alternate means of control, avoids
  242. this CONNECTED environment but adds complexity.
  243.  
  244.