home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Shareware Overload Trio 2 / Shareware Overload Trio Volume 2 (Chestnut CD-ROM).ISO / dir24 / aprs505u.zip / README.DF < prev    next >
Text File  |  1994-06-14  |  17KB  |  270 lines

  1. README.DF               USING APRS FOR DIRECTION FINDING
  2.  
  3. Version 5.04:  Completed the interface with the Doppler Systems Inc DF unit.
  4. The DSI unit is the original Doppler DF unit that was written up in 73 magazine
  5. years ago.  Since then, they have gond commercial and their price is up in the
  6. $600 price class.  But several HAMS own these units and had requested APRS
  7. to be compatible with their serial output.  This is now working in 5.04.
  8. Also the N7LUE DF Doppler DF interface described in the remaining documentation
  9. is now complete and is available from: Robert Swain, N7LUE
  10.                                        820 38th St West
  11.                                        Bradenton, FL 34205
  12. His interface is simply a UART and squelch circuit which can be connected
  13. between ANY multi-led doppler DF unit and APRS to permit APRS to read the
  14. LED data.  Replay the AUTODF.HST file to see how it works.  With this
  15. circuit, it is simple to interface the very popular Roanoak DF kits which have
  16. been available for under $99.
  17.  
  18. VERSION 3.13:  In order to permit operating APRS mobile with GPS as part of a
  19. DF exercise, I had to change the DF reporting format to separate the DF bearing
  20. from the vehicle HEADING.  This change is NOT backward compatible and DF'ers
  21. should upgrade to 3.13 ASAP.  With this change, mobile DF stations can simply
  22. enter thier RELATIVE bearing to the FOX and APRS will add that information to
  23. the vehicle's TRUE HEADING so that a TRUE DF report results!  When the N7LUE
  24. auto DF interface to doppler units is complete, then I will make one more
  25. change so that BOTH GPS and AUTO-DF can run simultaneously!
  26.  
  27. VERSION 3.11:  With 309,  the first report is delayed 1 second to allow
  28. accumulation of more hits.  In ver 3.10 I changed the ALT-P filter so that
  29. you could also save DF bearings to the track history file.  This way you can
  30. REPLAY DF exercises conveniently!  To show you what the Doppler DF interface
  31. looks like, I added an AUTODF.HST file to allow you to replay an auto-df
  32. simulation.
  33.  
  34.    As of version 3.00, APRS included the option to support an automatic
  35. serial interface to Doppler DF units so that DF bearings are automatically
  36. determined and transmitted without operator intervention!  See the later
  37. sections below.  Note, 3.00 DF reports are NOT compatible with older APRS. 
  38.  
  39. CAUTION:  APRS does not do spherical geometry, it assumes a flat earth.  This
  40. will not be noticable unless you attempt to use DF bearings beyond a few
  41. hundred miles.  Even tracking balloons over 200 miles, this error will probably
  42. be less than the typical innaccuracies of the average HAM beam antenna.
  43.  
  44. INTRODUCTION:  APRS is an ideal tool for rapidly triangulating fixes to
  45. locate a hidden transmitter, an interfering signal, or for tracking balloon
  46. payloads.  APRS instantly plots vectors from all stations making a signal
  47. report and the intersection of these lines of bearing indicates the location
  48. of the target signal.  To see a sample, load the file named FOXDF.BK into
  49. APRS and see the results of our DF on a fox hunt in OCT 93.  We nailed the
  50. guy to within about a half mile, and notice that none of our stations were
  51. any closer than 15 miles away and more than half of our DF stations were more
  52. than 25 miles away!  Notice too, that none of these stations were
  53. particularly calibrated and only two stations were actual APRS stations.  The
  54. others just reported their position and bearing by voice and we put them on
  55. the map.  MAKE SURE you know how to convert from magnetic to true bearings.
  56. We did it the wrong way and were 10 miles off the first time!
  57.  
  58. MANUAL APRS STATION DF REPORT:  To accomplish this triangulation, each
  59. participating station simply enters his bearing to the target using the
  60. Ctrl-B key.  This sets his position report to include the DF bearing as his
  61. station's course, sets his station symbol to a Triangle, and sets the speed
  62. field to indicate a quality factor (1 to 8).  To make the DF bearing more
  63. visible without requiring the X key, and to indicate that this is a manual
  64. report, 900 is added to the Quality factor.   The Triangle symbol alerts all
  65. APRS stations that the position report should be interpreted as a DF report
  66. and that it should NOT be dead-reckoned. (earlier versions do not recognize
  67. this and will DR the station as a moving contact!)
  68.  
  69.      Since APRS would continue to report this manually entered DF bearing
  70. indefinately, it will normally time out after 2 hours to eliminate any
  71. confusion caused by old/stale reports.  The operator can optionally select
  72. Permanent to overide this timeout feature.  As soon as two or more stations
  73. are reporting a line of bearing to the target, everyone can predict the
  74. intersection of the lines by pressing the X key for a cross fiX.  A solid
  75. yellow line indicates an excellent line of bearing, and a more dotted line
  76. indicates less and less quality.  As a further aid, the R key can be used to
  77. superimpose a set of range rings on the screen around any one station for
  78. estimating distances for subjective analysis of signal strnegths.  If you are
  79. running the WX station option, then, use of the ctrl-B key will overide the
  80. WX station report with the Beam Heading report.
  81.  
  82. NON PACKET DF REPORTS:  Even for stations not running packet or APRS, their
  83. lines of bearings can be quickly entered by any APRS station using the alt-A
  84. key which adds them to everyone's map in real time.  In this case, simply
  85. select the triangle symbol, include their DF bearing in the CSE field and set
  86. the SPD field to a quality number between 1 and 8, where 8 is best.  A Direct
  87. entry feature is also available (using the alt-D key) for placing a reporting
  88. station on the map by entering his numeric LAT/LONG.  This makes plotting of
  89. distant stations on the map easier without a lot of cursor movement.  This
  90. feature is useful when taking reports by voice over HF for example during a
  91. balloon tracking event.
  92.  
  93. DUMB PACKET TERMINAL DF REPORTS:  Non APRS packet stations can also
  94. automatically report their lines of bearing into the system by simply
  95. entering a beacon text in the APRS format with their line of bearing.  The
  96. format for an APRS position report is included in the README.DUM file, and is
  97. reporduced here:
  98.  
  99.  BText     !DDMM.xxN/DDDMM.xxW\CSE/SPD/BRG/N0Q/DF report...
  100.  
  101.  Where:     DDMM.xxN is Latitude, DDDMM.xxW is Longitude
  102.             \ (Backslash indicates a Triangle symbol for DFing)
  103.             CSE is course (000 for fixed station)
  104.             SPD is speed (000 for fixedstation)
  105.             BRG is the DF bearing in degrees True
  106.             N0Q is a Quality indicator where Q is a quality value (1-8) and
  107.                 N is an optional Number of HITS indicator. If N is 0, then it
  108.                 means nothing.  Values from 1 to 8 give an indication of the
  109.                 number of hits per period relative to the length of the time
  110.                 period.  So 8 means 100% of all samples possible, got a hit.
  111.                 The N is not processed, but is just another indicator from
  112.                 the automatic DF units.
  113.  
  114.  
  115. SIGNAL REPORTS:   Even stations without BEAMS can at least report whether
  116. they hear the signal or not.  An APRS operator can place these stations on
  117. the map using the big Z symbol for strong signals, the medium sized dot (no
  118. symbol character) for weak signals, and the (little x) L symbol for no
  119. signal.  Their indication of where the signal CAN and CANNOT be heard are
  120. also very valuable.  Maybe in the future I will add circular contours around
  121. these stations so that the intersection of these circles can be used to
  122. localize a signal!  If the size of the circle was inversly proportional to
  123. signal strength, then the intersecting circles could be very valuable!
  124.  
  125.  
  126. AUTOMATIC DOPPLER DF UNIT INTERFACE:
  127.  
  128.      Since APRS is a map based packet system which can not only show the
  129. location of all stations on frequency but also any object or symbol placed on
  130. the map by any other station in the network, it is ideal for displaying the
  131. data from networked direction finding stations.  Two stations in Arizona,
  132. Randy KA7UUS and Bob N7LUE @ K7BUC have developed a serial interface
  133. to the popular ROANOKE Doppler DF unit (or any other DF unit that drives an
  134. 8 to 16 LED display).  They have added a divide by N counter and a UART to
  135. reduce the sampling rate from 500 samples per second and to output an ASCII
  136. character only 8 times a second or so.  Each character is a letter from
  137. @,A,B,.. ,O indicating the azimuth of the 16 LEDS.  Since some DF units
  138. rotate clockwise and others counterclockwise, the board will optionally output
  139. the lower case letters for the opposite rotation.  The Roanoke board had been
  140. available from Douglas RF devices in Sacramento for $90, but he is now out of
  141. business.  I understand that Marty Mitchell, N6ZAV at 340? Otero St, Costa
  142. Mesa, CA 92626 is selling an improved version Phone 714 760-6060.
  143.  
  144.      With the N7LUE serial interface, any station with the DF unit connected to
  145. one COMM port and a TNC to the other COMM port will automatically transmit an
  146. averaged DF BEARING azimuth in his periodic position report.  All other APRS
  147. stations on frequency will see a yellow DF line plotted in real time from his
  148. station.  The line is dotted in proportion to the Quality of the sampled
  149. data.  Even APRS stations without the automatic interface can simply manually
  150. enter their beam heading and they too will appear on the map with their beam
  151. headings plotted.  With three or more manual or automatic stations on the
  152. net, an instant triangulation is plotted on everyone's map every few seconds.
  153. Big Brother, move over! Here we come!
  154.  
  155. REMOTE DF SITE:  The real advantage of an automatic DF network can only be
  156. realized if the PC can be eliminated.  The ultimate remote DF site should
  157. require only a programmable scanner, a TNC and a Doppler DF unit.  With the
  158. modification to the ROANOKE DF unit and the APRS software, such a network can
  159. now be assembled.
  160.  
  161.     Ignoring for the moment the means which might be used to tune the DF
  162. receiver and to enable or disable DF reporting, an automatic DF site can be
  163. assembled by just plugging the radio, TNC and DF unit together. By setting
  164. the TNC in the UNPROTO CONVERSE mode, it will simply packetize the data out
  165. of the DF unit periodically for display on all APRS stations on the network!
  166. It is simple to configure the TNC to do this as follows:
  167.  
  168.   A.  The character rate out ot the DF unit is strapped to 7.5 characters per
  169. second by using a divide by 8 circuit to strobe the UART from the Q7 output
  170. of U9.  This is the mod being developed by N7LUE.
  171.  
  172.   B.  Set the TNC packet length PACLEN to 75.  On a continuous signal, then,
  173. the TNC will transmit once every 10 seconds after it has accumulated a full
  174. packet of 75 characters.  Each transmission will contain the last 75 samples
  175. from the DF unit!
  176.  
  177.   C.  So that APRS knows where the remote DF unit is located and so that it
  178. knows that the characters from that station are to be treated as bearing
  179. samples, the BText of the DF TNC must contain the TNC LAT/LONG in the
  180. standard APRS format and the station symbol must be the character (\) for a
  181. remote DF site.  The BText format would be BT !3856.55N/07629.11W\DF
  182. station...
  183.  
  184.   D.  APRS software will receive the packet and compute the average direction
  185. for all the characters in the packet and plot it on the map.  In addition
  186. APRS will compute the quality of the result based on the deviation of the
  187. samples and will also note the total number of samples in each packet.  It
  188. will use the quality factors to modify the 'dottedness' of the bearing line.
  189. A good quality line will be solid.
  190.  
  191.   E.  Since the FOX will probably not transmit in 10 second increments, the
  192. TNC is also set to automatically send all bearing samples accumulated at the
  193. end of the fox transmission.  This is done by setting PACTIME to AFTER 10 (1
  194. sec) and CPACTIME to ON.  The PACTIME setting was chosen relatively short so
  195. that a packet is transmitted at the end of each FOX transmission, but before
  196. another station keys up.
  197.  
  198.   F.  To prevent all DF sites from keying up at once at the end of the FOX
  199. transmission, each automatic DF site must have a differnet value of DWait.
  200. Each additional site should have an additional 100 ms.
  201.  
  202.    With the design noted above, each DF site will transmit a maximum of one
  203. packet every 10 seconds, or one packet for every short transmission of the
  204. fox.  With the parameters chosen above for 5 stations, the network would be
  205. pretty well saturated just handling the data from all sites.  This is fine
  206. for intensive operations in search of a FOX or jammer, but a more routine
  207. level of operation could be realized by reducing the data rate from the the
  208. DF unit from 7 to 3.5 characters per second or less.  This would result in
  209. only one packet report every 20 seconds or more which might be more suitable.
  210. At these high data rates, and since a good DF site should have good altitude,
  211. digipeater paths for routing the data should be avoided if possible.
  212.  
  213.  
  214. DOPPLER DF HARDWARE MODS:  The hardware interface is very simple and can
  215. actually be added to almost any DF unit which drives an 8 or 16 LED display.
  216. A simple CD4024 divider chip is added to the DF timing circuits to obtain a
  217. signal near 10 Hz to establish the character reporting rate (strobe to the
  218. UART).  For the ROANOKE board, this chip should be connected to the Q7 output
  219. of U9, to give character rates of 32, 16, 8, 4, 2, 1, and .5.  There should
  220. be jumper pads for the user to select the rate appropriate for the
  221. application (probably 8 is best).  Next there should be a DATA valid signal
  222. to enable or disable the UART from sending data.  In the ROANOKE board, this
  223. is the LOW-DETECT signal which is present whenever the the data is not of
  224. sufficient quality.  (N7LUE is not happy with the LOW-DETECT circuit, and is
  225. adding his own squelch circuit)  The only other connections to the ROANOKE
  226. board are made to the 4 bit lines feeding the 1-of-16 driver for the LEDS.
  227. For an 8 LED circuit only 3 bits are used and the least significant bit is
  228. strapped to 0.  The other 3 bits of the UART are strapped so that a 0 input
  229. results in the ASCII character (@) being transmitted.  The result will be the
  230. letters @,A,B,C....O.  Since different DF units may rotate the LEDS the
  231. opposite direction, the 6th data bit can be strapped to 1 to produce the lower
  232. case alphabet.  This will indicate a CCW rotation.
  233.  
  234.  
  235. AUTOMATIC REMOTE SITE DF NETWORK CONTROL:
  236.  
  237. Since the automatic DF interface between a TNC and a DF unit will generate a
  238. lot of packets, there has to be some means for remotely turning it on and
  239. off.  I consider that beyond the realm of APRS, since for a remote DF site,
  240. there must already be some kind of control link in place in order to command
  241. the DF receiver what frequency to listen to.  If such a link already exists,
  242. then the capability is probably also there for enabling or diasabling the
  243. DF/TNC interface.
  244.  
  245.      In the absence of such a control link, however, a very simple remote
  246. control and receiver command link can be derived from the TNC itself!  First,
  247. take the voltage from the CONECTED LED and use it to enable the DF unit
  248. output to the TNC input (some TNC's bring this signal out on one of the RS-
  249. 232 pins).  This way, the automatic reporting will begin as soon as the DF
  250. Net Control station connects to the TNC.  This means of control also has the
  251. advantage of using the serial data channel from the DF Net Control SYSOP up
  252. to the site for setting the frequency of the receiver!  Since APRS software
  253. only checks the TO address for valid APRS data, and does not care whether the
  254. packet is connected or not, it will still be able to monitor all data from
  255. the remote site.  To facilitate this process, APRS now also accepts packets
  256. addressed to DFNET which should be used as the callsign of the NET CONTROL
  257. station.  This is legal, as long as the NET CONTROL station also places his
  258. true call in his BText and sends his beacon once every 10 minutes.
  259.  
  260. DF NET CONTROL OPERATION:    The scenario for this kind of operation, would
  261. be for the network SYSOP to use a dumb terminal in the multi-stream connect
  262. mode to connect in turn to each of the remote sites.  Once each of these
  263. connections is established, each DF station begins sending DF data as long as
  264. the connection is in place.  To disable a site, the SYSOP simply disconnects
  265. from that station.  The only disadvantage of this means of control is the
  266. additional QRM on frequency from all the ACKs required from the SYSOP TNC for
  267. every DF packet transmitted.   Having an alternate means of control, avoids
  268. this CONNECTED environment but adds complexity.
  269.  
  270.