APRS折腾之：IGate网关

上篇博文《APRS折腾之：车载信标》说到了如何生成并上报信标，就是GPS模块获得位置坐标，封包后通过WiFi热点上送到APRS地图网站。但有些情况下我们只有一部电台，虽然带有APRS功能，却缺少网络接口，无法将信标通过手机WiFi热点上传到互联网。再想象一种更糟的情况，你身处沙漠戈壁之中，连手机都没信号，想要接入互联网让他人知道你的坐标就更难了。这时就需要APRS中继（Digipeater）和APRS网关（iGate）了。如果你在其覆盖范围内，中继会将你的信标转发，以接力的形式传递给带有互联网接口的网关，由网关解码并上传，显示在APRS地图网站。

当然，对于身处大城市的我们来说，似乎没有可能遇到后者这种糟糕的情况，但城市也有相应的麻烦，因为APRS常用的频率144.640MHz属于VHF段，受到建筑物遮挡的影响非常大，看似近在咫尺的网关却因为一栋大楼的遮挡无法收到你的信标。

通过上述两种环境得出结论：城市内多建设网关，荒芜地带建设适量中继与城市网关相连。

本文博主就来介绍一下APRS网关（iGate）的简易方案，为什么说是简易方案？“简”体现在廉价，以最小的资金投入解决问题；“易”体现在易于安装调试，以更小巧的体积和更简单的配置快速搭建。总之，APRS网关作为无线电的基础设施建设，只有做到了简易才能大量部署，为本地的Ham提供服务。

此方案博主也是测试了很长一段时间，中途也遇到了很多的选择和坑，在这里和大家一一分享，一起折腾。

 

开工前的准备：

ARM小主机（Linux系统，树莓派当然最好，内存卡刷入配置好的固件直接用，但成本较高，有折腾精神的话博主还是推荐电视盒和矿渣，咸鱼收个刷好Armbian系统的“电视盒子”或者“玩客云”，便宜。）

SDR（RTL-SDR首选，价格便宜而且各种平台支持都很好，淘宝“RTL2832U+R820T2”塑料棒子，校准一下频偏就能用，顺带一个MCX转SMA或SL16接头。）

天线（V段中心频点在144.640，当然再来个带通滤波器的话就锦上添花了。）

 

安装：

准备系统环境：

SSH方式连入小主机（建议全程使用root用户操作，避免遇到权限问题。），更新软件包列表并安装编译所需环境。

apt-get update
apt-get install git build-essential cmake automake libasound2-dev libudev-dev alsa-utils

安装RTL-SDR软件（Debian系统源里有rtl-sdr软件包，这里就不用编译了，直接安装即可。）

apt-get install libusb-1.0-0-dev rtl-sdr

拉取Direwolf软件源代码并编译

cd ~
git clone https://www.github.com/wb2osz/direwolf
cd direwolf
mkdir build && cd build
cmake ..
make –j4

安装编译好的Direwolf

make install

创建配置文件

nano /root/direwolf.conf

内容如下，完成后Ctrl+x按y保存。

# 输入设备：监听UDP的7355端口，这样比较省资源且不会出现报错情况。
# 输出设备：因为APRS网关只接收信标，不发射，所以没有输出设备，null即是空。
ADEVICE udp:7355 null

# 呼号及SSID，10代表互联网网关设备。
MYCALL BG9ABC-10

# APRS-IS服务器使用国内的，就近原则。
IGSERVER china.aprs2.net

# APRS-IS认证呼号-SSID及Passcode，可去22meters.com生成。
IGLOGIN BG9ABC-10 XXXXX

# 网关自身信标，让其他人知道你的APRS iGate处于工作状态。
# every为自身信标上报间隔时间，lat和long为经纬度，comment为说明信息。
PBEACON sendto=IG delay=1 every=10 symbol=/r lat=34^15.34N long=108^56.49E freq="144.640" comment="VHF APRS iGate"

 

SDR频偏ppm值测量：

上文说到的塑料棒子SDR因为使用了廉价的晶振，导致频率不准，因此我们需要找出偏移量并在运行时加以校准。上文中安装了rtl-sdr软件包，其附带的rtl-test命令此处会用到：

rtl_test -p

执行命令后等待10分钟以上，等晶振工作温度稳定时，输出的“cumulative PPM”值会趋于恒定，此时就可得出SDR的频偏值。

博主的黑色棒子测得频偏为17，还算不错~

 

运行：

将SDR插入小主机并运行如下命令

rtl_fm -f 144.640M -p 17 - | direwolf -c /root/direwolf.conf -r 24000 -D 1 -

命令原理就是：rtl_fm监听144.640MHz频点（17是以上测得的频偏ppm值，根据实际填写），并将收到的信号用管道符“|”传递给Direwolf，Direwolf通过配置文件direwolf.conf中的规则将解码后的信标内容上传至APRS-IS服务器。

命令输出：Direwolf自身配置、APRS-IS服务器连接情况、接收到的信标，确认无报错后按Ctrl+C结束命令运行，如下：

这里有一个坑：部分系统会输出“sub_claim_interface error -6 Failed to open rtlsdr device #6”错误，这是因为系统内核自动加载SDR，而Direwolf会因为SDR已经被系统占用了导致无法调用。解决的方法就是将SDR列入内核黑名单中。

创建黑名单文件

nano /etc/modprobe.d/rtlsdr.conf

写入如下内容，完成后Ctrl+x按y保存并重启系统。

blacklist dvb_usb_rtl28xxu

编辑开机启动文件

nano /etc/rc.local

在上文中的命令结尾添加“&”(后台运行的意思)然后加入到“exit 0”的前一行，如：

rtl_fm -f 144.640M -p 17 - | direwolf -c /root/direwolf.conf -r 24000 -D 1 - &
exit 0

这里还有一个坑：明明手动执行成功，但放到开机启动里就失败，试试把rtl_fm换成完整路径（例如/usr/bin/rtl_fm），这里可能是系统环境变量不同的原因吧。

保存退出后赋予启动文件执行权限，而后重启即可。

chmod +x /etc/rc.local

个别系统可能会出现开机不启动现象，需要自行排查原因。如使用“ps-ef | grep direwolf”命令查看程序是否在后台运行、使用“ls -l /etc/rc.local”命令确保该文件是本尊，而非软链接、使用“systemctl status rc-local.service”命令查看开机启动文件rc.local的服务日志，根据日志提示排错。

 

这是博主制作出的成品，目前已经赠送给西安本地的一位友台了，希望他能够利用高度优势充分发挥APRS网关的作用，为我们本地的Ham服务，让西安的业余无线电圈子更热闹。