home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Ham Radio 2000 #2 / Ham Radio 2000 - Volume 2.iso / HAMV2 / PACKET / APRS805 / README / SPACE.TXT < prev    next >
Text File  |  1997-11-30  |  13KB  |  223 lines

  1. SPACE.TXT 8.0         USING APRS FOR SPACE COMMUNICATIONS
  2.           0.6 APRtrak
  3.  
  4. MISSION STS-78 APRS SUCCESS!  
  5.  
  6.     APRS experimentation was authorized via SAREX on STS-78 in June 1996.  
  7. Ham Radio activity was reported on 15 days of the mission with 20 voice 
  8. passes, 25 packet  passes and 11 school passes, or 75% of all passes.  
  9. A great effort on the part of the STS-78 crew!
  10.     
  11.     Eighteen APRS stations successfully digipeated their position via 
  12. SAREX and 2 others relayed STATUS, but no POSIT. A total of 65 APRS packets 
  13. were received.  Thirty Nine APRS stations attempted transmissions but 
  14. indications are that only about 10 APRS stations were making a serious 
  15. effort and trying every pass.    This compares favorably with statistics
  16. for conventional SAREX ROBOT activity of 561 stations being heard a total
  17. of 1350 times with only 146 getting a successful QSO number.  It is 
  18. estimated that thousands tried...
  19.   
  20.  
  21. SEE ALSO: TRAKNET.txt for a proposal to use the 1200 baud PACSATS for a
  22. worldwide amateur mobile status/position reporting network.
  23.  
  24. APRS AS A HIGHLY EFFECIENT BRIEF PROTOCOL:  
  25.  
  26.      APRS is an ideal solution to the congestion normaly found on any
  27. narrowband Amateur Satellite uplink channel.  Especially the high 
  28. visibility missions where many of the 2 million world wide amateurs 
  29. want to make a brief contact in a short period of time such as SAREX.
  30.  
  31.        The problem with SAREX is the total saturation on the uplink channel 
  32. which makes the use of a normal CONNECTED protocol impractical.  For the 
  33. SAREX robot QSO mode, a total of five successive and successful packet 
  34. transmissions are required to constitute a successful contact.  Of an 
  35. estimated tens of thousands of uplink stations, only a few hundred are 
  36. successful.  Recognizing the stringent requirements for success using the 
  37. CONNECTED protocol, provision is also made to recognize those stations which 
  38. were successful in getting only one packet heard onboard the shuttle.  
  39. Almost three times as many stations are heard (one successful packet)
  40. as are successful in the full two-way connected protocol.
  41.  
  42.      APRS takes advantage of this unconnected, one packet, mode to 
  43. demonstrate successful uplinks to the shuttle.  In addition, however, it 
  44. capitalizes on the most fascinating aspect of the amateur radio hobby, 
  45. and that is the display on a map of the location of those stations.  
  46. Historically, almost every aspect of HAM radio communications has as its 
  47. root, the interest in the location of other stations.  Look at DX maps, 
  48. countries worked, counties worked, grid squares, mobile chatter; everyone 
  49. is quite interested in where other stations are.
  50.  
  51.      If, instead of every station attempting to CONNECT with the SAREX
  52. on the Shuttle, all stations simply inserted his/her 6 digit gridsquare 
  53. into their TNC TO callsign via the SAREX callsign, then, everyone within 
  54. the satellite footprint would not only see when he made a successful 
  55. uplink, but also where he was.  It takes a total of 128 bytes for a 
  56. successful SAREX QSO plus 92 bytes for every retry.  The APRS GridSquare 
  57. packlet only takes 26.  This alone could provide an order of magnitude 
  58. improvement in the number of successful SAREX contacts.
  59.  
  60. Since the shuttle is a rapidly moving object, the locations of successful 
  61. uplink stations will move progressively along the ground track.  The 
  62. weakest successful stations will almost certainly be immediately below the 
  63. spacecraft.  Stronger and more viable groundstations can show up further 
  64. to the side of the ground track.  If there is a skew in the spacecraft 
  65. antenna pattern, the pattern of successful uplink stations on the map will 
  66. clearly make that evident.  
  67.  
  68. GRID SQUARE POSITION REPORTING:  To convey more information than just 
  69. seeing station callsigns plotted via grid square on the map, provision 
  70. is made for stations to also include a special Station SYMBOL character 
  71. in their packet as well.  The format is ]$[ at the start of the packet 
  72. and will cause APRS to use the $ symbol character (see SYMBOLS.TXT).  
  73. This format will also force APRS to interpret the TO address as a grid 
  74. square, even if it is not in SPACE or MScatter mode.
  75.  
  76.  
  77. FORMATS:  APRS and APRtrak respond to both the conventional LAT/LONG 
  78. APRS POSITION reports and to other packets with included Grid-Squares.  
  79. The exact format of a minimum APRS GridSquare packet is as follows.  
  80. Obviously the GRID-IN-TO format is the shortest and preferred.
  81. These formats convey both your POSIT and your STATUS comments in your
  82. APRS STATUS PACKET:
  83.                                                     comments
  84.      GRID-IN-TO FORMAT:         WB4APR>FM19SX,W5RRR:Hi!...
  85.                                 WB4APR>FM19SX,W5RRR:]$[Hi!...
  86.                                                     ^^^ Symbol indicator
  87.                                                         See SYMBOLS.txt
  88.  
  89.        To implement this experiment on any shuttle mission, the SAREX
  90. TNC only needs to have DIGI ON.  No changes onboard the shuttle or other 
  91. spacecraft TNC would be required.  Stations worldwide can use APRS or 
  92. APRtrak to then watch successful uplink stations plotted in real time.  
  93. On future missions, the UI beacon frame might completely replace the 
  94. current CONNECTED robot mode.  Without all of the connect requests, 
  95. acks, and retries, a many fold increase in the number of successful 
  96. uplinks might be realized, and the data exchanged would be more 
  97. meaningful by a similar factor.
  98.  
  99. SPRE EXPERIMENT:  The first APRS experiment was during the Uiversity of
  100. Maryland SPRE mission on STS-72.  During 3 midnight and later passes,
  101. over 66 stations successfully uplinked position reports.  You can replay
  102. this file using the FILE-REPLAY command and select the SPRE file.  
  103.  
  104. DEMONSTRATION:  To demonstrate the expected results of a SAREX flight, 
  105. replay the SHUTTLE.HST file and watch the contacts appear as the shuttle 
  106. moves across the country.  Obviously, in this SHUTTLE.hst file, 
  107. I assumed that the Shuttle had its TNC connected to a GPS navigation 
  108. receiver so that it was also beaconing its position once per minute in 
  109. the APRS format.
  110.  
  111.      This capability also demonstrates the practicality of using a space
  112. AX.25 digipeater for routine position and status reporting.  Imagine a
  113. constellation of three AX.25 digipeater satellites all on one FM channel.  
  114. It would not matter what satellite was in view, or when.  Mobile and 
  115. portable stations could beacon their position once every 5 minutes and be 
  116. tracked nationwide!  Just using 1200 baud AFSK, up to 1000 stations could 
  117. probably be supported just in the US and have a reasonable chance of 
  118. getting a position report through at least once every 3 hours!  Going to 
  119. 9600 baud FSK would support almost 8000 users.  See the TRAKNET.txt file.
  120.  
  121. APRS and APRtrak use a special SPACE FORMAT which also configures them 
  122. for sending their GRID SQUARE Status beacon via a space digipeater:
  123.  
  124.   * First, you must set your UNPROTO path via the space digipeater
  125.   * Next, use the alt-SETUP-FORMATS-SPACE command places your Grid Square 
  126.     in the TO address of your TNC.  It also sets CONTROLS-OTHER on so that 
  127.     you can see other packets.  It sets up a congratualtions BEEP-MSG when 
  128.     it sees your packet digipeated.  
  129.   * The alt-SETUP-MODES-AUTOspace command can be used to activate an 
  130.     AUTOmatic routine which will reset your packet timers to minimum if 
  131.     the spacecraft is heard.  Otherwise your station will continue to only
  132.     send your posit packet at the decayed (15 minute) period (which
  133.     will miss most 8 minute passes).
  134.   * Your shortest packet will be your STATUS.  Although your lat/long 
  135.     POSIT, MESSAGES and OBJECTS are still active, they are not encouraged.
  136.     As usual, all packet periods will automatically begin to decay to 
  137.     double the period after every transmission.  This assures that 
  138.     stations minimize packet transmissions.
  139.   * Since only the SPACECRAFT will be digipeating, APRS will detect any
  140.     of your packets that are digipeated and will announce your success
  141.     with some BEEPS.  It also resets your STATUS period to max to minimize
  142.     QRM since you have already been successful!  After 10 minutes, the 
  143.     AUTOspace mode will reactivate for the next pass.
  144.  
  145.  
  146. OPERATING TIPS VIA SPACECRAFT DIGIPEATERS:
  147.  
  148. To have a good chance of being seen via the SPACE digipeater and to 
  149. minimize unnecessary QRM, use the following procedures.  Even under 
  150. worst case scenarios, APRS stations will still generate fewer 
  151. packets than other stations attempting to CONNECT to SAREX.
  152.  
  153. *  Use UNPROTO to set your VIA path to the Space DIgipeater (W5RRR-1)
  154. *  Select alt-SETUP-FORMATS-SPACE as noted above. 
  155. *  Select alt-SETUP-MODES-AUTOspace if you want APRS to reset your STATUS 
  156.    timer to minimum when the spacecraft is first heard.
  157. *  Make your INPUT-MY-STATUS text as short as possible, or none at all.
  158. *  Use XMT-STATUS command to force transmissions as needed.  Notice that
  159.    your STATUS contains your compressed grid square posit as well.  DO
  160.    NOT send your full length APRS POSITION packets unless you are mobile.
  161. *  Use the APRS VIEW screen so you can VIEW all packets on a full screen
  162. *  Use your lowest 2m antenna (preferably on the ground).  This minimizes 
  163.    QRM to your receiver from other local uplink stations, and also 
  164.    minimizes your QRM to them.  A ground level antenna is perfectly 
  165.    adequate, since it can still see the sky, and the SPACECRAFT is so far 
  166.    away on the horizon and has such high doppler that you will NOT make 
  167.    it anyway at elevations below 10 degrees or so.
  168. *  NOTE:  The SPACE mode only permits a single SYMBOL character, so only
  169.    SYMBOLS from the PRIMARY APRS symbol table are usable.
  170.  
  171. AUTOMATIC OPERATION:  In AUTOspace mode, your station will transmit your 
  172. normal packets about once every 15 minutes.  This is less than one-half of 
  173. one percent (0.5%) of the number of packets generated by other stations 
  174. trying to connect to the spacecraft.  If you have set AUTOspace MODE, then 
  175. APRS will listen for the DIGIpeater shown in your UNPROTO path.  Once 
  176. it hears it, it will reset your STATUS timer to minimum and also set a 
  177. random number of seconds up to 12 before your first packet is transmitted.  
  178. As long as you continue to hear the digipeater callsign, your STATUS timer 
  179. will stay at minimum and your starting time to the first packet will 
  180. continuously be reset to a random number under 12.  Since APRS is on a 
  181. 5 second timing cycle, you have a 5/12 or 42% chance of transmitting in 
  182. each window as long as the digipeater is being heard.  This gives you an 
  183. average of about 1 packet per 10 seconds which is still less than what a 
  184. connected station would be doing...
  185.  
  186. If this idea catches on, then maybe all of those other stations will STOP 
  187. trying to CONNECT to the spacecraft and join us!  That would be a net 
  188. REDUCTION in QRM to on the uplink!
  189.  
  190.     Imagine the fun that the cosmonauts and astronauts will have if they
  191. carry a lap-top computer so they can see everyone on their maps!
  192.  
  193.    I hope that other users of SAREX will try APRtrak and realize the
  194. reward of a successful digipeated position report.  The net effect would 
  195. be FEWER packets on the uplink, and more meaningful packets on the 
  196. downlink!  
  197.  
  198. APRS POSITION REPORTING VIA THE 1200 BAUD PACSATS!
  199.   
  200.      Although any of the PACSATS can operate in digipeater mode, only 
  201. AO-16 and WO-18 usually have it turned on.  There are several items
  202. that make these satellites very attractive to APRS:
  203.  
  204.    1)  They can hear ANY 5 watt or better FM XMTR on the uplink!
  205.    2)  Uplink only requires an OMNI antenna with no pointing (mobile!)
  206.    3)  ANY TAPR-2 compatible TNC (with an 89 cent mod) can be used on
  207.        the UPLINK. (see TRAKNET.TXT).  The mod is a 7400 chip wired as
  208.        an XOR between the XMT clock and the data.
  209.    4)  For vehicle tracking, only a few downlink stations are needed, 
  210.        since they can digipeat the packets onto HF and VHF nets or
  211.        be linked into the worldwide live APRS internet system...
  212.  
  213. Receiving the BPSK downlink takes a separate BPSK satellite modem, but
  214. many hams already have these...
  215.  
  216. APRTRAK AND APRS:  Since APRS has great potential in the  effective use of  
  217. orbiting packet radio digipeaters in the amateur satellite program, a 
  218. special version of ARS called APRtrak has been donated to AMSAT for use 
  219. in the amateur satellite program.  It is a stripped down version of APRS 
  220. with added Spacecraft tracking capabilities.  See APRtrak.txt.  APRS 
  221. still retains a minimum SPACE mode too.  
  222.  
  223.