Tracker APRS com telemetria
1. Sobre o sistema APRS
APRS (Automatic Position Reporting System) é um sistema de uso de radioamadores, criado pelo radioamador norte americano Bob Bruninga (WB4APR) da Academia Naval dos Estados Unidos.
Com a utilização de programas computacionais específicos, o radioamador consegue com o sistema APRS – aliando rádio e um receptor de sinal GPS (Global Positioning System), manter contatos em longas distâncias por meio de mensagens de texto sem a preocupação com a abertura de propagação e frequências (conforme a disponibilidade / existência de rede que proporcione cobertura). Entretanto, o sistema é muito utilizado por radioamadores para a localização de veículos terrestres, náuticos e aeronaves. Este sistema quando utilizado via rádio é uma sofisticada ferramenta de rastreamento (georreferenciamento), também mundialmente conhecida como ferramenta de apoio em caso de comunicações emergenciais (bem como o rádio em si sempre se mostrou eficiente em missões críticas em razão da sua simplicidade e reduzida necessidade de recursos – quando há operadores devidamente habilitados – para operações em estados de emergência / calamidade). São utilizados, também, sinais de satélites que transmitem condições climáticas.
A cobertura da rede APRS se dá, basicamente, pela existência de estações de digi repetição e / ou estações de conexão com a rede mundial, sendo que são chamadas de digipeaters e igates/gates respectivamente. As estações digipeaters apenas retransmitem os pacotes que escutam de forma ordenada para não ocasionar looping na rede. Já as estações Gates/iGates são responsáveis por receber os pacotes que escutam e descarregarem na rede mundial APRS via Internet (bem como também podem transmitir alguns pacotes recebidos via Internet).
No Brasil a frequência VHF utilizada para esta modalidade é 145.570 MHz e 433.550 MHz em UHF, sendo que a operação se dá em modo SIMPLEX. O sistema atualmente é definido como de utilidade pública, pois antes de tudo visa o auxílio ao próximo. Para fazer parte deste seleto grupo de operadores de APRS basta que o interessado preste os devidos exames junto ao órgão fiscalizador de telecomunicações e obtenha o Certificado e Licença de Operador de Estação Radioamadora.
2. Sobre o Bravotracker
Considerando que atualmente existem meios ainda mais eficientes para geo localizar veículos, barcos, aeronaves e objetos, o objetivo ao desenvolver e trabalhar com APRS deve se conservar no aperfeiçoamento e estudo de técnicas e conhecimentos, tendo em vista que o sistema APRS utiliza-se de uma grande gama de tecnologias que proporcionarão ao usuário possibilidade de adquirir experiência prática com eletrônica, geografia, matemática, desenvolvimento de softwares e etc.
Logo, o projeto do Bravotracker surgiu como uma oportunidade de aplicar conceitos de design de interação, desenvolvimento de softwares, projetos, eletrônica entre muitos outros, quais ao longo dos anos temos estudado e interagido com a comunidade por meio de fóruns eletrônicos, grupos de discussão e etc.
Antes de tudo, com o projeto Bravotracker espero que você consiga alcançar seus objetivos no desenvolvimento pessoal, estudos e realização pessoal, ao ser capaz de realizar grandes feitos no que diz respeito a ações práticas de utilização do sistema APRS e interagir com a comunidade científica.
Caso necessite de ainda mais informações ou apenas compartilhar as suas experiências com o projeto, deixo-me a disposição por meio dos meus canais de contato.
3. Função DIGIPEATER APRS e Modem FSK p/ Outros Projetos
Com o seu Bravotracker, você pode utilizar ele como Digipeater APRS além de Modem Serial FSK APRS para transmitir dados na rede APRS. Útil para integrar em outros projetos como estações meteorológicas e outros.
4. A placa do Bravotracker
A placa do seu Bravotracker possui algumas características que são de vital importância abordarmos aqui. O principal componente da placa é o Arduino Nano que encontra-se nela. Neste Arduino Nano é que roda o sistema do seu tracker APRS e encontram-se armazenadas as configurações necessárias para geração do áudio (modulação) que será transmitido pelo rádio a ele conectado. Basicamente o funcionamento do sistema do Bravotracker dá-se pelo esquema a seguir:
Sinal de GPS: Ao conseguir conectar-se com os satélites de geolocalização o Led azul do módulo começará a piscar. Caso o seu Bravotracker não esteja transmitindo nenhuma posição, pode ser que ele não esteja conseguindo definir a posição por falta de comunicação com os satélites GPS / GLONASS / Galileo (de acordo com módulo utilizado). Isso se dá em razão de condições climáticas muito adversas (tempo muito fechado, com teto denso e baixo) ou lugares subterrâneos e/ou fechados.
Dados de Informações da Estação: Estes dados poderão ser configurados pelo próprio usuário a qualquer momento por meio do software de configuração. Por ele você poderá definir o indicativo, SSID, ícone APRS, texto de comentário da estação além de habilitar e gerenciar os demais recursos do seu Bravotracker (telemetria de temperatura / umidade / tensão de alimentação da placa, beacon inteligente de posição ou com intervalo fixo e posição fixa).
A conexão do Bravotracker se dá com o rádio por meio dos terminais de solda da placa.
VCC – Entrada da tensão de alimentação (6 a 16 volts);
AUDIO OUT – Deve ser conectado a entrada de áudio do rádio (microfone +);
PTT – Deve ser conectado ao PTT do rádio;
GND – Conexão com o terra (negativo) – deve estar em comum com o rádio;
4.1. Cuidados e Precauções com a placa Bravotracker
Para que o seu Bravotracker tenha uma vida útil maior, é salutar observar algumas recomendações de uso e precauções, evitando assim desgastes desnecessários e evitando eventuais danos por mau uso.
Assim, é portante observar e/ou estar atento a:
– Tensão de Alimentação da Placa: de 6v a 16v.
– Temperatura de Operação: de -10ºC a 80ºC.
– Umidade Tolerável pelo Hardware: até 75% da umidade relativa (3% ATM).
– Não realizar soldagens em pontos que não são apropriados para tal.
– Desconecte a placa de tudo para realizar soldagens e/ou montagens.
– Não realize a montagem, movimentação ou qualquer manutenção com o sistema ligado ou meramente conectado na fonte de alimentação! Alto risco de dano ao ATMEGA!
– Recomendamos que não realize nenhuma modificação e/ou adaptação no hardware.
– Durante a operação, a placa deve estar distante da antena do transmissor para evitar danos em razão da radiação de RF.
4.2. Manutenção
A manutenção e substituição de componentes deve ser realizada por técnico em eletrônica observando todos os cuidados necessários para não danificar outros componentes durante os procedimentos, sendo necessário atenção especial com relação ao microprocessador ATMega328 (arduino nano) e o módulo GY-NEO6MV2.
Caso seja necessário trocar o arduino nano da placa Bravotracker, você deverá carregar o firmware Bravotracker (arquivo .hex) utilizando o software XLoader (para usuários Windows) ou pelo avrdude (para usuários Linux).
5. Firmware Bravotracker para o ATMega328
O firmware (sistema básico que roda dentro do microprocessador ATMega328 do Arduino Nano da placa do Bravotracker) é de desenvolvimento próprio utilizando as bibliotecas TinyGPS+, SoftwareSerial, DHT11 e MicroAPRS. As versões mais recentes do firmware podem ser encontradas nesta página na seção acima.
Principais características do Firmware Bravotracker:
Smartbeacon: beacon de posição inteligente que pode ser habilitado pelo usuário a qualquer momento via software de configuração. Com esta função, o seu Bravotracker envia a localização com intervalos dinâmicos evitando sobrecarregar a rede RF de APRS da região com pacotes de posição desnecessários (seja por que o tracker não se movimentou ou por que se manteve em uma trajetória retilínea e uniforme). Enquanto você estiver se mantendo relativamente parado, os beacons de posição são enviados com maior intervalo entre eles, apenas para manter a sua posição no mapa. Quando em deslocamentos, o beacon de posição é enviado dinamicamente afim de relatar o melhor possível a trajetória que você está fazendo, gerando um rastro mais idôneo no mapa.
Telemetria: o Bravotracker envia também no mesmo pacote do beacon de posição a telemetria das condições da placa (temperatura / umidade / tensão do circuito de alimentação obtidas por meio do sensor DHT11). Com isso você poderá monitorar as condições de algum lugar específico ou de algum equipamento, ou ainda apenas conferir as condições de funcionamento de sua placa Bravotracker. Veja a seguir uma foto de exemplo de como a telemetria aparecerá junto de sua posição no mapa APRS:
Configuração via Software: Todas as configurações do tracker APRS poderão ser configuradas facilmente pelo próprio usuário bastando conectar a placa via USB a um computador ou notebook com o programa. Assim, você não necessita arriscar-se a mexer com variáveis dentro ambientes de códigos de programação, ou ainda, não necessitará pedir ajuda ao desenvolvedor do firmware toda vez que desejar alterar algum parâmetro do seu equipamento. Seja independente e tenha o poder em suas mãos!
Atualizações de Firmware
A atualização e upload do firmware (arquivo .hex) se dá via o software XLoader. Basta selecionar a porta serial da conexão, selecionar o processador ATMega328p e velocidade 57600.
6. Software de configuração
Dos detalhes de todos os parâmetros APRS e características de funcionamento do seu Bravotracker você poderá alterar via software. O software funciona de maneira simples e intuitiva baseando-se em 3 passos:
– 1. Ler os dados do Bravotracker conectado;
– 2. Fazer os ajustes desejados;
– 3. Gravar os dados novamente na placa.
Para configurar o Bravotracker, este deve estar desconectado de tudo, apenas conectado via USB ao PC / notebook.
O software checa versões mais recentes automaticamente, e quanto haver, irá avisá-lo para baixar a versão mais nova. Assim não há risco de você estar utilizando uma versão defasada, bem como você ficará sempre atualizado com relação a bugs e atualizações.
Conheça também:
– Radio Server Stand Alone: Solução completa para montagem de iGate APRS
– BravoDIGI: Digipeater APRS com sistema de filtros e beacon de objetos!