基於LoRa傳輸的APRS

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簡介
傳統的封包無線電中，我們在 FM 上使用 AFSK (Bell 202) 調變傳輸 AX.25 訊框；不過到了 2020 年配合物聯網使用的低成本無線通訊模組變得常見，其中 LoRa 協定特別適合使用於業餘無線電中(有現成的，能運作在 UHF 業餘頻段的模組)，於是我們構想透過 LoRa 來進行 APRS 封包的傳輸。
LoRa是一個低功率遠距離的傳輸協定，它可以透過展頻來增強在弱信號狀況下的解碼能力，且對 CW (Continuous Wave) 干擾有一定的免疫能力。

專案特色
   相容性高：我們只有把實體層的傳輸協定改成 LoRa 其他層協定皆與傳統 APRS 無異，因此可以相容現有 APRS 的軟體。
   成本低廉：追蹤器成本大約台幣一千一有找，而數據機大約台幣五百元有找；如果您在淘寶購買相關零件，成本可以更低。
   開源免費：我們的電路圖以及程式碼皆以 GPL 開源條款授權，您可以自由地使用這個專案。

實際運作
我們撰寫了 Arduino 程式，用以模擬 KISS 協定 TNC (Terminal Node Controller) 的運作，並將資料轉送給 LoRa 無線傳輸模組。  
Tracker 部份，則是內建了一套固定的 APRS 封包範本，然後將 GPS 定位資訊，方向，速度發射出來。  

電腦端的部份可以相容原有的 APRS 軟體。

空中 AX.25 訊框格式
與標準 AX.25 大致相同，但省略了 CRC16-CCITT 驗校和（因為 LoRa 模組本身就有資料驗校）。

材料/零件
  追蹤器
* Arduino Mega 2560 一塊
* 5V / 3.3V 雙向 4 路電平轉換器 兩個
* GPS 模組 一塊
* 億百特 LoRa 模組(E22-400T30D) 一個
* USB 轉 UART模組一塊（進行模組設定使用，記住！通訊電壓要用 3.3V）
* UHF 天線一隻

追蹤器電路圖：

KISS 數據機 (電腦站台 / iGate / Digipeater 端)
* 任何 Arduino 板子 一塊
* 5V / 3.3V 雙向 4 路電平轉換器 一個
* 億百特 LoRa 模組 (E22-400T30D) 一個
* USB 轉 UART模組一塊（進行模組設定使用，記住！通訊電壓要用 3.3V）
* UHF 天線一隻

KISS 數據機電路圖：
通訊距離
由於我們使用 1W 發射功率並且運作在 438.125Mhz ，以我的基地台(iGate)使用 106cm 的車天線，移動端的部分採用 40cm 的手機天線在車內發射（因為暫時無法在車外裝設天線），目前極限距離最遠來到15km(北屯到霧峰)，在市區的話大概平均 4-5km 左右，當然也要看實際的傳輸環境而定。

專案連結
https://github.com/NeoChen1024/APRS_over_LoRa

使用步驟
1. 先準備好上文需要的電子元件。
2. 下載億百特模組的設定軟體。
3. 把 USB 轉 UART 模組跟 LoRa 模組接好。
4. 打開軟體，選擇好與模組通訊的序列埠，然後點選「打開串口」，並且按「讀取參數」，進接著「波特率」設 9600 bps、「空中速率」設 3kbps、「分包包長」設 240Bytes 、「模塊功率」設 30dbm、「傳輸方式」設透傳、「模組地址」設 65535、「頻率信道」設28、「網路ID」設72、「密鑰」設 7272，以上參數設定完畢後點選「寫入參數」，並且點擊「關閉串口」關閉設定軟體。
5. 照著上圖的電路圖給接好（**注意：億百特無線模組的 I/O 電壓是 3.3V，所以請務必使用電平轉換器否則你的模組有機率燒壞！**）
6. 點選網頁上的連結，進入專案內程式碼的頁面，燒錄追蹤器請點「Simple_LoRa_APRS_Tracker」、燒錄 KISS 數據機 (電腦站台 / iGate / Digipeater 端) 請點「KISS_TNC_LoRa」。

追蹤器安裝步驟
1. 到下圖畫線的地方，修改成您的呼號以及您要使用的SSID
![程式碼應修改處]()
2. 存檔後把該檔案燒錄到您的 Arduino 板子內
3. 燒錄完成後，將板子拿到戶外通電，等待 GPS 模組確定座標後，便會開始發送訊號。

KISS 數據機 (電腦站台 / iGate / Digipeater 端)
1. 下載要用的程式檔(.ino檔)，並且燒入進去。
2. 電腦端這邊推薦使用 YAAC 這款 APRS 軟體，所以去下載它(您也可以使用其他APRS軟體)，只是我們推薦使用這款軟體。

討論社群
如果您遇到問題想要詢問您可以：
1. 加入我們的 Telegram 社群 https://t.me/NeoNetworkHamRadio 。
2. 加入我們的 Line 社群。
3. 在 GitHub 開啟 issue。

關於以及程式碼授權
此專案所有文檔以及程式碼均以 GNU GPLv3 或更新版本釋出  
程式作者：BX4ACV（交流電）  
專案贊助推廣：BX4ACP（蜜蜂）  

chih0714

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f1420012002

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Amigo9453

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stanley9458

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sony1572

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