APRS 协议介绍

Jun 22, 2025 · 4818 字

自动位置回报系统（Automatic Packet Reporting System, APRS）是一种业余无线电中的实时数字通信协议，由 Bob Bruninga（呼号 WB4APR）开发。它不仅仅是一个车辆追踪系统，更是一个强大的信息分发网络，能够传输位置、气象数据、短消息、遥测数据等多种信息。APRS 的核心思想是“所见即所得”，网络中的所有电台都能看到在同一频率上广播的、未经寻址的单向数据包，从而实现对区域内动态信息的全面感知。

APRS 建立在 AX.25 协议之上。AX.25 是专为业余无线电设计的数据链路层（OSI 模型第二层）协议，它负责将数据封装成“帧”进行传输。可以将其理解为无线电世界的“以太网协议”。一个基本的 AX.25 帧包含了源地址（你的呼号）、目标地址、中继路径以及最重要的信息（Info）字段。APRS 协议正是对这个 Info 字段的内容和格式进行了标准化定义，使其能够承载各种应用数据。

数据格式

要理解 APRS 的工作方式，关键在于区分 AX.25 协议和 APRS 协议分别扮演的角色。一个 APRS 数据包，本质上是一个 AX.25 的 UI 帧 (Unnumbered Information frame)。这种帧的特点是“即发即忘”，它不需要建立正式的连接，也不要求接收方进行确认，非常适合 APRS 这种需要向所有人广播信息的场景。

我们可以把一个完整的 APRS 传输包比作一封信：

AX.25 协议 定义了“信封”的格式：谁发的（源地址）、发给谁（目标地址）、以及通过哪些邮局传递（中继路径）。
APRS 协议 定义了“信件”的内容：信件的类型（位置、天气、消息等）和具体信息。

两者由第一个冒号（:）分隔。冒号之前是 AX.25 的路由信息，冒号之后是 APRS 的应用数据。

包文示例: BA7NAH-9>APRS,WIDE1-1,WIDE2-1:!3954.91N/11623.45E>TEST APRS

AX.25 协议部分

这部分负责数据包在无线网络中的路由和寻址，是 AX.25 链路层功能。

BA7NAH-9>APRS,WIDE1-1,WIDE2-1

源地址: 数据包的发送者。BA7NAH 是呼号，-9 是 SSID，用于区分同一呼号下的不同设备。
目标地址: AX.25 帧必须有目标。由于 APRS 是广播系统，它使用一个约定的通用地址 APRS 作为“收件人”，所有 APRS 设备都会解码发往此地址的包。
中继路径: AX.25 允许定义中继站来转发数据。APRS 利用此功能，通过设置 WIDEn-N 这样的通用别名，让任何听到信号的数字中继器（Digipeater）都能智能地转发数据包，从而扩大覆盖范围。

SSID 列表

SSID	用途
0	家庭基站，或运行 iGate 的家庭基站
1	数字中继器，或运行中继/气象中继的家庭基站
2	第二个数字中继器，或 70cm 频段的中继
3	第三个数字中继器
4	HF (短波) 到 VHF (甚高频) 网关
5	iGate (非家庭基站)
6	通过卫星操作
7	建伍 D7 手持电台
8	船只、帆船、轮船
9	移动台 (例如车载)
10	仅通过互联网操作 (无射频)
11	APRS-TouchTone 用户 (有时也用于气球)
12	便携设备 (如笔记本电脑、露营地等)
14	卡车司机
15	HF (短波) 操作

WIDEn-N 路径

WIDEn-N是目前推荐的通用路径范式。

n: 初始计数器。一个从n开始递减的数字。
N: 最大跳数。

示例：BA7NAH-9>APRS,WIDE1-1,WIDE2-1

第一个 Digipeater 转发 BA7NAH-9>APRS,WIDE1*,WIDE2-1。第一个 WIDE1-1的 N 减 1 变成 WIDE1*表示转发结束。
第二个 Digipeater 接收到第一个 Digipeater 的转发，继续转发 BA7NAH-9>APRS,WIDE1*,WIDE2*。

示例: BA7NAH-9>APRS,WIDE1-2

第一个 Digipeater 转发 BA7NAH-9>APRS,WIDE1-1。
第二个 Digipeater 接收到第一个 Digipeater 的转发，继续转发 BA7NAH-9>APRS,WIDE1*。

不正确的数据包：

BA7NAH-9>APRS,WIDE2-1
BA7NAH-9>APRS,WIDE2-1,WIDE1-1
BA7NAH-9>APRS,WIDE1-1,WIDE2-1,WIDE3-1,...

Digipeater 在转发数据包时可以插入自己的呼号来记录转发路径。例如：

收到：BA7NAH-9>APRS,WIDE1-1,WIDE2-1 转发：BA7NAH-9>APRS,BA7DIG-10,WIDE1*,WIDE2-1

APRS 协议部分

这部分是 AX.25 帧中 Info 字段的内容，其格式由 APRS 协议进行标准化。AX.25 协议本身不关心这部分内容的含义，只是原样投递。

位置信息格式

这是 APRS 最常见的应用。位置信息有多种格式，最基础的是未压缩的明文格式。

格式: !纬度/经度s标题/速度c...

!: 数据类型标识符，表示这是一个实时 APRS 位置报告。
纬度: ddmm.hhN格式 (度、分、百分之一分、南北半球)。
/: 纬度和经度的分隔符，同时也作为“符号表”的标识符。
经度: dddmm.hhE格式 (度、分、百分之一分、东西半球)。
s: 代表图标的字符，与前面的符号表标识符共同决定最终显示的图标，图标集合。
标题/速度: ccc/sss格式，标题（000-360 度）和速度（节）。
c…: 其他可选的遥测数据或注释。

示例: !3958.30N/11627.12E-Hello World!

这表示一个位于北纬 39 度 58.30 分，东经 116 度 27.12 分的位置报告，使用的图标是汽车（-），并附带消息“Hello World!”。

MIC-E 消息

M0: Off Duty，空闲
M1: En Route，途中
M2: In Service，服务中
M3: Returning，返回中
M4: Committed，已承诺
M5: Special，特殊状态
M6: Priority，优先级
Emergency，紧急状态

气象报告格式

APRS 可以传输来自自动气象站的数据。

格式: _c...s...g...t...r...p...h...b...

_: 数据类型标识符，表示气象报告。
c…: 风向（度）。
s…: 过去一分钟的平均风速（英里/小时）。
g…: 阵风风速（英里/小时）。
t…: 温度（华氏度）。
r…: 过去一小时的降雨量（百分之一英寸）。
p…: 过去 24 小时的降雨量（百分之一英寸）。
h…: 湿度（%）。
b…: 大气压（十分之一毫巴/百帕）。

示例: _220/004g005t077r000p000h50b10235

这表示风向 220 度，风速 4mph，阵风 5mph，温度 77°F，湿度 50%，气压 1023.5hPa。

APRS-IS

APRS-IS（APRS Internet Service）是一个全球性的 TCP/IP 网络，它将世界各地的 iGate 连接起来。通过 APRS-IS，射频（RF）网络中的信息可以被传输到互联网上，使得没有无线电设备的用户也能通过网站或软件查看 APRS 活动。反之，互联网用户也可以通过 APRS-IS 将消息或数据包发送到射频网络中。

目前比较常用的在线 APRS 地图有：

注意以上地图只是从 APRS-IS 获取数据进行可视化，但并不提供 APRS-IS 的服务。

要向 APRS-IS 发送数据包，你需要一个连接到一个 APRS-IS 的转发服务器，你可以在 https://www.aprs2.net/ 上查看这些服务器地址。

为了防止网络滥用，连接到 APRS-IS 需要一个与你的呼号绑定的验证码（Passcode）。你可以通过在线生成器来获取你的验证码。

iGate 与 Digipeater

iGate（Internet Gateway）是连接本地 RF 网络和全球 APRS-IS 的桥梁。它是一台带有无线电设备和互联网连接的计算机。

iGate 的类型分为两种：

接收型（Rx-Only）iGate: 只接收本地 RF 信号并将其转发到 APRS-IS。这是最简单、最常见的 iGate 类型，对网络贡献巨大。
收发型（Tx/Rx）iGate: 不仅能接收，还能将从 APRS-IS 收到的、发往本地 RF 区域的消息或数据包通过无线电发射出去。设置此类 iGate 需要更谨慎，以避免在 RF 信道上产生不必要的拥堵。

目前常用于架设 iGate 的软件有：

Digipeater 则主要用于将接收到的 APRS 数据包处理后再次转发。它们通常不连接到互联网，只在本地 RF 网络中工作。