APRS小玩具：LoRa Tracker

博主在前一篇文章《APRS小玩具：LoRa IGate》介绍了LoRa在APRS中的IGate网关应用，IGate是用来做固定网关的，得先搞好基础设施建设，基建搞好了我们接下来就可以搞五花八门的Tracker应用了，APRS的常见玩法无非：位置信标、短信息、邮件、遥测等，在此应用中都能一一实现。

本文介绍的固件LoRa_APRS_Tracker的和前文LoRa APRS iGate同属一位作者CA2RXU，与全能固件ESP32APRS_LoRa不同的是作者将IGate和Tracker功能分开来做，根据用途不同为两个固件设计了独立的界面，IGate固件偏向于WebUI界面控制，Tracker固件则完全使用按钮和屏幕操作，非常方便。

 

硬件

项目说明中给出了固件所支持的硬件，与IGate固件类似，可以使用成品LoRa开发板，也可以DIY用ESP32开发板和LoRa模块组装。

博主尝试了两种LoRa开发板和一个DIY组装件，总结了一些心得分享给大家。

图中分别为：TTGO Lora32 v2.1、HELTEC Wireless Tracker、DIY（ESP32 C3 + LoRa模块）

首先应该明白，作为便携Tracker必须具备：GNSS定位、LoRa射频、显示屏、电池管理电路和电池接口，集成所以这些模块的硬件有：TTGO T-Beam v1.2和HELTEC Wireless Tracker，使用这两个开发板的优势在于无需额外连接模块、GPIO配置无需修改，因此可以使用Web在线烧录，简单快捷。

如果打算自己DIY组装的话，建议：

1. 选择拥有电源管理功能的ESP32 S3 Supermini，毕竟便携需要连接电池。
2. LoRa射频模块博主目前手上只有安信可的RA-01、RA-01s、RA-02，测试发现只有RA-01可以正常使用；但安信可RA-01模块使用的是较老的SX1278 LoRa芯片，在接收灵敏度上不如新版的SX1268芯片，各位如果有测试稳定可用的其它品牌SX1268芯片LoRa模块可以分享一下。
3. GNSS定位模块推荐使用中科微ATGM336系列（博主用的18*18mm）或者ublox的。

注意这里有一个坑：

Tracker固件有一个功能是通过蓝牙连接安卓APP APRSDroid发短信息或邮件，官方APP目前仅支持BT Classic（也就是经典蓝牙），而BLE（低功耗蓝牙）暂不支持，没有了APP的加持快乐减半啊。这么一来主控为ESP32 C3和ESP32 S3的开发板就暂时无法使用蓝牙功能了。

综上所述，DIY开发板推荐使用ESP32 WROOM，而成品开发板推荐使用全集成的TTGO T-Beam v1.2（分6M和M8N两个版本，前者是单模GNSS模块，定位效果较差。），装上18650电池就能用；或者Heltec Wireless Tracker（需要外接聚合物电池和开关），还有就是博主目前使用的，也是下文举例用的TTGO Lora32 v2.1。

TTGO Lora32 v2.1没有GNSS模块所以需要外接，模块TX连GPIO34、RX连GPIO12、VCC连3.3v、G连GND；除此之外还要找一个微动开关将GPIO15和GND连接用作菜单键，因为板子上没有BOOT按钮，Tracker固件的日常操作全凭这个按钮。

3D打印外壳借鉴了Printables上的图纸，博主做了修改，顶部增加一块18*18mm的区域放GNSS定位模块，底部用不到的TF卡插槽做了封闭，只留一个MicroUSB口充电和传输数据，需要的友台可以在此下载。

 

烧录

和IGate固件一样，作者CA2RXU也为Tracker提供了Web在线烧录，博主推荐此方式，原因就是简单快捷无门槛，根据页面提示操作就行，这里就不详细阐述了。

如果你有软件基础，想修改GPIO来扩展功能，或者定制个性化固件，那就需要修改源代码并编译烧录了，编译需要先安装VisualStudioCode+PlatformIO开发环境，参考教程，而后到LoRa_APRS_Tracker项目主页下载代码ZIP包并解压。

打开VisualStudioCode，在PlatformIO扩展下选择“Open Project”

选择刚才解压好的代码文件夹并打开项目

在项目的“variants”目录下找对应型号的“boards_pinout.h”文件，就可以对芯片及引脚进行自定义了。

修改“src”目录下的代码可以实现功能和菜单个性化。

这里有一个“power_utils.cpp”文件需要注意，该文件包含电源管理代码，因为固件通过GPIO35（上图BATTERY_PIN参数）获取到的电池电压不准确，所以我们需要用万用表测量电池的实际电压，然后在代码中增加偏移量，使屏幕显示电压和实际电压保持一致。

改好保存后依次选择：1.板子模块型号  2.对应串口  3.编译  4.烧录

接下来修改工作参数，在项目的“data”目录下找文件“tracker_conf.json”编辑，也可以在烧录完成后进入WebUI里修改（需要将wifiAP段里的active改为true并设置password，首次启动时就可以通过AP接入点进入WebUI了）。

与IGate固件不同的是：Tracker固件可以预定义三组呼号+SSID并设置各自的图标备注及智能信标参数，而且LoRa模块的频率和功率参数也可以预定义三组随时切换，非常方便。

具体的设置项目就不详述了，参见项目WiKi。

这里需要注意的是：频率尽量统一，固件默认433.775MHz是ITU第一区的ISM段频率。博主查阅了相关资料，虽然我国没有划分ISM段，但根据无线电管理条例对微功率设备的使用是无需许可的，前提是符合微功率技术要求，参照要求433.775MHz发射时功率不得超过10mW(包含天线增益)，也就是10dBm，所以这里Power建议修改为10以内；

{
    "beacons": [                         # 三组配置分别为步行、单车、汽车
        {
            "callsign": "BG9ABC-3",
            "gpsEcoMode": false,
            "symbol": "[",               # 和overlay同为图标参数
            "overlay": "/",              # 参考aprs.tv/symbols
            "micE": "",
            "comment": "",               # 信标内容
            "smartBeaconActive": true,   # 是否使用智能信标
            "smartBeaconSetting": 0	  # 根据速度自动切换
        },
        {
            "callsign": "BG9ABC-3",
            "gpsEcoMode": false,
            "symbol": ">",
            "overlay": "/",
            "micE": "",
            "comment": "",
            "smartBeaconActive": true,
            "smartBeaconSetting": 2
        },
        {
            "callsign": "BG9ABC-3",
            "gpsEcoMode": false,
            "symbol": "b",
            "overlay": "/",
            "micE": "",
            "comment": "",
            "smartBeaconActive": true,
            "smartBeaconSetting": 1
        }
    ],
    "display": {
        "showSymbol": true,              # 屏幕显示信标图标
        "ecoMode": false,                # 屏幕省电模式
        "timeout": 4,                    # 开启省电模式后的熄屏延时
        "turn180" : false                # 180度翻转屏幕
    },
    "battery": {
        "sendVoltage": false,            # 信标内容包含电池电压
        "voltageAsTelemetry": true,
        "sendVoltageAlways": false       # 每个信标中都包含电压
    },
    "other": {
        "simplifiedTrackerMode": false,
        "sendCommentAfterXBeacons": 10,
        "path": "WIDE1-1",               # 信标转发路径
        "nonSmartBeaconRate": 10,        # 未开启智能信标的发送间隔
        "rememberStationTime": 60,       # 信标接收列表的保存时长
        "standingUpdateTime": 15,        # 位置未变化时的发送间隔
        "sendAltitude": false,           # 信标内容包含海拔
        "disableGPS": false
    },
    "winlink": {
        "password": "ABCDEF"             # 需要申请winlink.org
    },
    "bme": {
        "active": false,                 # 激活已连接的bme280传感器
        "temperatureCorrection": 0.0,
        "sendTelemetry": false           # 传感器数据通过遥测信标发送
    },
    "notification": {                    # 外接指示灯和蜂鸣器的设置
        "ledTx": false,
        "ledTxPin": 13,
        "ledMessage": false,
        "ledMessagePin": 2,
        "ledFlashlight": false,
        "ledFlashlightPin": 14,
        "buzzerActive": false,
        "buzzerPinTone": 33,
        "buzzerPinVcc": 25,
        "bootUpBeep": false,
        "txBeep": false,
        "messageRxBeep": false,
        "stationBeep": false,
        "lowBatteryBeep": false,
        "shutDownBeep": false
    },
    "lora": [                            # 三组射频配置 在菜单中切换
        {
            "frequency": 433775000,
            "spreadingFactor": 12,       # LoRa射频参数 保持默认
            "signalBandwidth": 125000,   # LoRa射频参数 保持默认
            "codingRate4": 5,            # LoRa射频参数 保持默认
            "power": 10                  # 功率dBm 建议10以内
        },
        {
            "frequency": 434855000,
            "spreadingFactor": 9,
            "signalBandwidth": 125000,
            "codingRate4": 7,
            "power": 10
        },
        {
            "frequency": 439912500,
            "spreadingFactor": 12,
            "signalBandwidth": 125000,
            "codingRate4": 5,
            "power": 10
        }
    ],
    "bluetooth": {
        "type": 1,                      # 0.iPhone 1.Android 2.BLE Text
        "active": true                  # 始终打开蓝牙
    },
    "pttTrigger": {                     # 联动外部电台或功放
        "active": false,
        "io_pin": 4,
        "preDelay": 0,
        "postDelay": 0,
        "reverse": false
    },
    "wifiAP": {                         # 修改文件配置或WebUI配置二选一
        "active": false,                # 第一次启动时打开AP接入点和WebUI
        "password": "1234567890"        # AP接入点密码
    }

}

无论“tracker_conf.json”文件改动与否，都要将其上传。左侧选择PlatformIO蚂蚁图标，点击“Upload Filesystem Image”上传工作参数到板子。

完成后按RST重启，屏幕上看到呼号就说明上传的设置生效了，如果开启了wifiAP选项此时就可以搜索到名为“LoRaTracker-AP”的WiFi接入点，浏览器输入IP打开WebUI修改配置，此处不做详述，参见项目WiKi。

 

操作

屏幕显示内容丰富简洁大方，定位成功会显示校准后的时间（UTC）、经纬度、QTH、卫星数量、海拔、速度、近一次收到的信标或短消息，电池电压及百分比。

单击菜单按钮手动发射信标（卫星数必须大于4），长按可以在三个预定义呼号配置间切换，双击打开/关闭主菜单，可以收发短信息和Winlink/Mail（需要连接I2C键盘或者蓝牙APP）、查看信标接收列表、发送天气预报请求（国内不好用）、修改频率等。在菜单界面单击向下翻、长按确定、双击返回，还是蛮好操作的。

接下来要说的蓝牙APP功能博主非常喜欢，这也就是前文慎重选择硬件的原因。

首先确保开发板支持BT经典蓝牙（官方版本APRSDroid目前不支持BLE低功耗蓝牙），且“tracker_conf.json”或WebUI中开启了蓝牙，通过手机蓝牙设置完成配对。

打开安卓APP APRSDroid，在“偏好设置”里选择“连接首选项 ”，协议选择“明文TNC2”，连接类型为蓝牙SPP，TNC蓝牙设备选择已配对的Tracker，其余默认即可。

设置完成后点击右上角“信息”创建一条Message

回到主页点击“发送位置“即可发射Message（关掉APP的GPS定位权限就不会额外发送位置信标了），整个发送过程非常优雅：

A发送消息  –>  B接收解码  –>  B发送回执  –>  A接收回执

博主最近出门兜里一直装着LoRa Tracker，一有空就拿出来测试发射接收，实际效果也令人满意，在海拔较高的地方测试最远传输距离已经达到了80公里。

下一步准备在市区部署一些LoRa IGate/Digi节点，根据覆盖区域规划好各自的转发规则，研究一下LoRa Message和Winlink Mail。