自制GPS位置

通过无线电对汽车或其它运动物体的位置跟踪是非常有应用价值的，比如车辆调度、车辆防盗、位置报告、位置跟踪等。目前广泛应用的是基于GPS和GSM短信的系统，这类系统虽然比较可靠，但是有运行费用高、成本高等缺点，不适合业余使用。

笔者和几位朋友最近实验了APRS（自动位置报告系统），利用GPS和Packet Radio（业余无线电分组通信），实现了类似的功能，利用通用的APRS软件，甚至可以将移动物体的位置信息发送到任何一台连接到因特网的计算机上，比如，你可以坐在计算机前观察到美国某城市一辆行驶中的汽车的位置、速度等信息。爱好者可以利用手头的业余无线电收发信机、GPS接收机和计算机，配合自制的简易硬件就能实现这些功能。经过我们的测试，系统比较可靠，值得向大家推荐。

实验系统由发射台和接收台两部分组成。发射台和接收台可以是多台，也可以各一台。发射台由GPS接收机、自制的称为TinyTrak的电路板和2米波段普通调频对讲机组成。接收台由2米波段普通调频对讲机、自制的音频连接线、带声卡和串口的计算机组成，计算机运行AGWPE和UIVIEW32两种软件。我们这里介绍的系统是APRS的一个简单构成方式，《无线电》杂志在2003年5月《数据通信应用》一文中介绍过APRS的内容，可作参考。在本文的上篇我们主要介绍发射台的制作和设置，在下篇中介绍接收台的制作和设置。

GPS接收机

GPS接收机可以是手持式、车载式或用OEM板自制，只要带NMEA-0183格式输出，波特率是4800波特，电平格式是RS232或反向TTL电平，一般要求GPS接收机输出GPGGA和GPRMC语句。实际上，NMEA-0183是GPS接收机最基本的输出格式，一般都支持，可能大家唯一要做的是从多种输出格式中选择NMEA-0183。

为了验证手头的GPS接收机是可以使用的，如输出电平是RS232，可将输出电缆连接到计算机的串口，假定为COM1，打开Windows自带的超级终端程序（开始-程序-附件-通讯-超级终端），在“连接描述”窗口，输入新建连接的名称，如“GPS”，按“确定”，在“连接到”窗口，选择“连接时使用”为我们假定的“COM1”，按“确定”，在“COM1属性”窗口，选择“每秒位数”为“4800”，选择“数据流控制”为“无”，按“确定”，这样我们就完成了超级终端设置，如GPS正常可用，会显示类似于图1的信息，其重点是要看是否有$GPGGA和$GPRMC等语句，后面的数据会因为是否定位而有所不同。

图 1

自制TinyTrak

TinyTrak（TT）是N6BG设计的基于18脚PIC单片机的一个信号转换板，它可以读取来自GPS接收器的NMEA-0183格式数据，从$GPGGA或$GPRMC（视TT版本不同）语句中解析出经纬度、高度等数据，然后组成APRS格式的数据帧，再调制成AFSK信号，控制发射机进行发射。TT经历了1、2、3三代的发展，已经具备较多的功能。作为实验，我们选择了资料全部公开的TT1.4。所有资料的下载地址为http://www.byonics.com/tinytrak/tinytrak.zip，压缩文件中Tinytrak.hex为单片机烧录文件，TinyTrakConfig.exe为运行在Windows下的参数配置程序（这个程序可通过串口连接单片机进行参数配置），TinyTrak.pdf为说明书，包括电路图、元件清单、操作说明和调试方法等内容。

TT的制作过程包括电路制作、单片机烧写、使用PC上运行的配置程序进行参数配置、连接GPS接收机和无线电收发机进行调整等几步。

TT的电路图如图2，元件清单如表1。其电路比较简单，自己在万能板上搭焊都能成功，推荐使用主频为10M的单片机PIC16F84-10/P，但是根据笔者的实验，选择主频为4M的单片机PIC16F84-04/P也能正常工作且便宜易购。另外，使用PIC16F84或PIC16F84A并无差别。Y1是10M的三脚陶瓷谐振器，如不容易购买，可用常见的10M两脚石英晶体，两脚分别对地连接两个22P瓷片电容替代。三极管可用任何NPN中小功率三极管替代，如9013、8050。如果制作成功，单片机程序烧录正常，加电后电源指示D4（红）会常亮，载波检测D1（黄）和GPS状态D2（绿）会闪烁几下后熄灭。D1用于指示AUDIO IN是否有输入信号，有则亮。在没有连接AUDIO IN的时候，噪音可能会导致D1亮，则需要调整R9使之刚刚熄灭为好。D2指示GPS状态，如有GPS输入且已经定位，则常亮，如还没有定位，则闪烁，如没有连接GPS，则熄灭。D3（红）指示PTT状态，发光表示TT正在控制发射机发射，R6可调节发射音调的幅度大小。J1在调试时连接计算机串口或在工作时连接GPS接收机。

图 2

表 1

硬件制作完成后，需要在PC上运行的专用配置程序TinyTrakConfig.exe通过串口对TT进行配置。配置的主要内容是自己的呼号Callsign和SSID（0-15），如BD6CR-2；数字中继路径Path或叫Unproto，默认为RELAY,WIDE；信标Beacon内容，一般写上你的名字和地点等简短信息；以及信标发送间隔等一些其它设置。请参考图3，

图 3

配置完成后即可连接GPS和电台正常工作了。Tinytrak只有在接收到定位后的有效GPS数据时才能正常按信标间隔控制发射机发送。