自動パケットレポートシステム

自動パケット報告システム（APRS）は、ローカルエリアで即時に価値のある情報をリアルタイムでデジタル通信するためのアマチュア無線ベースのシステムです。 ^{[ 1 ]} データには、オブジェクトの全地球測位システム（GPS）座標、無指向性ビーコン、気象観測所のテレメトリ、テキストメッセージ、アナウンス、クエリ、その他のテレメトリが含まれます。APRS データは、ステーション、オブジェクト、移動物体の軌跡、気象観測所、捜索救助データ、方向探知データなどを表示できる地図上に表示できます。

APRS のデータは通常、単一の共有周波数 (国によって異なる) で送信され、エリア中継局 (デジピーター) によってローカルで中継され、広範囲のローカルで利用されます。さらに、このようなデータはすべて通常、インターネット接続受信機 (IGate) を介して APRS インターネット システム (APRS-IS) に取り込まれ、世界中に配信され、いつでもどこでも即座にアクセスできます。^{[ 2 ]} 無線またはインターネットを介して共有されるデータはすべてのユーザーによって収集され、外部の地図データと組み合わせて共有ライブ ビューを構築できます。

APRSは、1980年代後半から、米国海軍兵学校の上級研究エンジニアであるボブ・ブルーニンガ（コールサインWB4APR）によって開発されました。彼は2022年に亡くなるまで、APRSのメインウェブサイトを管理していました。^{[ 3 ] [ 4 ]} 「APRS」という頭字語は、彼のコールサインから派生したものです。

2022年3月、APRS財団は「自動パケット報告システム（APRS）デジタル通信プロトコルの保存と発展」を目的として非営利団体として設立されました。^{[ 5 ]}

米国海軍兵学校の上級研究エンジニアであるボブ・ブルーニンガは、1982年にApple IIコンピュータ上でAPRSの初期の原型を実装した。 ^{[ 6 ]}この初期バージョンは、海軍の高頻度位置情報レポートをマッピングするために使用された。APRSが初めて使用されたのは1984年で、ブルーニンガはVIC-20上でより高度なバージョンを開発し、 100マイル（160km ）の耐久レースにおける馬の位置と状態を報告した。 ^{[ 7 ]} 

その後2年間、ブルーニンガはシステムの開発を続け、当時はコネクションレス緊急交通システム（CETS）と名付けていた。連邦緊急事態管理庁（FEMA）がCETSを用いた一連の演習を行った後、システムはIBMパーソナルコンピュータに移植された。1990年代初頭、CETS（当時は自動位置報告システムとして知られていた）は進化を続け、現在の形となった。

GPS技術がより広く普及するにつれて、「位置」という用語が「パケット」に置き換えられ、システムのより汎用的な機能をより適切に表現し、単なる位置情報の報告にとどまらない用途を強調するようになった。

ブルーニンガ氏はまた、APRSは車両位置追跡システムとして意図されたものではなく、「自動存在報告システム」と解釈できるとも述べている。^{[ 8 ]}

APRSは、広範囲（ローカル）エリアをカバーする多数のステーション間で情報を交換するためのデジタル通信プロトコルであり、しばしば「IP -ers」と呼ばれます。マルチユーザーデータネットワークとして、従来のパケット無線とは大きく異なります。ステーション同士が接続し、パケットが失われた場合に確認応答と再送信を行う接続されたデータストリームを使用するのではなく、APRSは番号のないAX.25フレームを使用して、完全に非接続のブロードキャスト方式で動作します。^{[ 9 ]}

APRSパケットは、他のすべてのステーションが受信して使用できるように送信されます。デジピーターと呼ばれるパケットリピーターは、APRSシステムの基幹を形成し、ストアアンドフォワード技術を使用してパケットを再送信します。すべてのステーションは同じ無線チャネルで動作し、パケットはネットワークを介してデジピーターからデジピーターへと移動し、発信元から外側へと伝播します。各デジピーターの無線範囲内にあるすべてのステーションがパケットを受信します。各デジピーターで、パケットの経路が変更されます。パケットは、非常に重要な「PATH」設定に応じて、特定の数のデジピーター （ホップ ）のみを介して再送信されます。

デジピーターは、転送するパケットを一定期間追跡することで、重複パケットの再送信を防ぎます。これにより、アドホックネットワーク内でパケットが無限ループで循環するのを防ぎます。最終的に、ほとんどのパケットはIGateと呼ばれるAPRSインターネットゲートウェイによって受信され、インターネットAPRSバックボーンにルーティングされます（他のIGateによって受信された重複パケットは破棄されます）。そして、APRS-ISサーバーに接続された他のユーザー、またはその目的のために設計されたWebサイトで、パケットの表示や分析が行われます。

共有チャネル、しかも混雑しているチャネルで、確認応答や再送信を行わずに、番号も番号も付けられていないパケットを使用すると、パケットが失われて信頼性が低下するように思えるかもしれませんが、実際はそうではありません。パケットは全員に送信（ブロードキャスト）され、各デジピーターによって何度も増幅されるからです。つまり、通信範囲内のすべてのデジピーターと局がコピーを受け取り、それを通信範囲内の他のすべてのデジピーターと局にブロードキャストします。結果として、パケットの増幅回数は失われるパケット数よりも多くなります。そのため、パケットは送信元局から遠く離れた場所でも受信できることがあります。パケットは、その地域のデジピーターの高さと通信範囲によっては、数十キロメートル、あるいは数百キロメートル先までデジタル的に増幅される可能性があります。

パケットが送信される際、それは放射状に拡散しながら何度も複製され、パス設定で許可されている「ホップ」の数が消費されるまで、利用可能なすべてのパスを同時に利用します。

APRSには、位置/オブジェクト/アイテム、ステータス、メッセージ、クエリ、気象レポート、テレメトリなど、さまざまなパケットタイプが含まれています。位置/オブジェクト/アイテムパケットには、緯度と経度、地図上に表示するシンボルが含まれており、高度、方位、速度、放射電力、平均地形からのアンテナ高さ、アンテナ利得、音声動作周波数などのオプションフィールドが多数あります。固定局の位置はAPRSソフトウェアで設定されます。移動局（ポータブルまたはモバイル）は、APRS機器に接続されたGPS受信機から位置情報を自動的に取得します。^{[ 9 ]}

マップ表示では、これらのフィールドを使用してすべての参加者の通信範囲をプロットし、通常時と緊急時の両方でユーザーと連絡を取ることを可能にします。各位置/オブジェクト/アイテムパケットには、数百種類の異なるシンボルのいずれかを使用できます。位置/オブジェクト/アイテムには気象情報を含めることも、数十種類の標準化された気象シンボルのいずれかを使用することもできます。APRSマップ上の各シンボルは、色またはその他の手法で区別される多くの属性を表示できます。これらの属性は次のとおりです。

• 動くか固定されているか
• 推測航法または古い
• メッセージ対応かどうか
• 駅、物体、または物品
• 自分の所有物または他のステーションの所有物/アイテム
• 緊急、優先、または特別

ステータスパケットは自由記述形式で、各ステーションが現在の任務、アプリケーション、連絡先情報、または周囲の活動にすぐに役立つその他の情報やデータを発信できます。メッセージパケットは、ポイントツーポイントメッセージ、掲示板、アナウンス、さらには電子メールにも使用できます。掲示板とアナウンスは特別に扱われ、単一の「コミュニティ掲示板」に表示されます。このコミュニティ掲示板は固定サイズで、すべての投稿者からのすべての掲示板がこのディスプレイに表示されます。この表示の目的は、すべての閲覧者に対して一貫性があり同一であることで、すべての参加者が同時に同じ情報を見ることができるようにすることです。表示に行がソートされているため、個々の投稿者はいつでも掲示板の個々の行を編集、更新、または削除して、すべての閲覧者に対して掲示板を最新の状態に保つことができます。

すべてのAPRSメッセージは、オンラインの受信者にリアルタイムで配信されます。メッセージは保存されて転送されるのではなく、タイムアウトするまで再試行されます。APRS-ISはすべてのパケットを世界中の他のすべてのIGateに配信するため、これらのメッセージの配信はグローバルです。メッセージは、意図した受信者の近くにあるIGateを経由してRFに送り返されます。

APRSは、最もシンプルな実装では、アマチュア無線周波数で送信されるデータ信号を介して、リアルタイムのデータ、情報、そしてオプションで人や物の正確な位置情報を送信するために使用されます。接続されたGPS受信機を使用したリアルタイム位置情報送信機能に加え、APRSは、天気予報、短いテキストメッセージ、無線方向探知方位、テレメトリデータ、短い電子メールメッセージ（送信のみ）、暴風雨予報など、多種多様なデータを送信することも可能です。送信されたこれらの情報は、コンピュータとマッピングソフトウェアと組み合わせることで、地図上に高精度で重ね合わせて表示できます。

APRSの最も目に見える機能は地図表示機能ですが、テキストメッセージ機能や地域情報配信機能、そして堅牢なネットワークも見逃せません。ニュージャージー州緊急事態管理局は、従来の通信手段が途絶した場合に備え、郡内のすべての緊急オペレーションセンター間でテキストメッセージを送受信できるよう、広範なAPRSステーションネットワークを構築しています。

最も広く使用されている形式では、APRSは2メートルアマチュアバンド内の周波数で1,200ビット/秒のBell 202 AFSKを使用してAX.25プロトコルを介して伝送されます。

APRS VHF周波数の例

• 144.39  MHz  ：北米、アルゼンチン、コロンビア、チリ、インドネシア、マレーシア、シンガポール、タイ
• 144.575  MHz  :ニュージーランド^{[ 11 ] [ 12 ]}
• 144.64  MHz  :中国、^{[ 13 ]}台湾
• 144.66  MHz  ：日本
• 144.8  MHz  ：南アフリカ、ヨーロッパ、^{[ 14 ]}ロシア
• 144.93  MHz  ：ウルグアイ、パナマ
• 145.175  MHz  ：オーストラリア
• 145.57  MHz  ：ブラジル
• 145.825  MHz  ：国際宇宙ステーション^{[ 15 ]}およびその他の衛星

広範なデジタル中継器、すなわち「デジピーター」ネットワークが、これらの周波数帯でAPRSパケットの伝送を提供します。インターネットゲートウェイ局（IGate）は、オンエアAPRSネットワークをAPRSインターネットシステム（APRS-IS）に接続します。APRS-ISは、APRSデータのための世界規模の高帯域幅バックボーンとして機能します。各局はこのストリームに直接アクセスでき、APRS-ISに接続された多数のデータベースにより、ウェブベースのデータアクセスや、より高度なデータマイニング機能が利用可能になります。国際宇宙ステーションを含む多数の低軌道衛星も、 APRSデータの中継が可能です。

APRSインフラストラクチャは、アマチュア無線家個人が設置する様々なターミナルノードコントローラ（TNC）機器で構成されています。これには、無線機とコンピュータを接続するサウンドカード、シンプルなTNC、そして「スマート」TNCが含まれます。「スマート」TNCは、パケットの処理状況を判断し、ネットワーク内でのパケットの重複送信を防ぐことができます。

報告局は、「パス」と呼ばれるルーティング方法を使用して、ネットワークを通じて情報をブロードキャストします。一般的なパケットネットワークでは、局は「n8xxx、n8ary経由」のような既知の局のパスを使用します。これにより、パケットは停止する前に2つの局を経由して繰り返されます。APRSでは、より自動的な動作を可能にするために、中継局に汎用的なコールサインが割り当てられます。

APRSプロトコルは、本来の目的とは直接関係のないプロジェクトをサポートするために、改良・拡張されてきた。その中でも特に注目すべきは、FireNetプロジェクトとPropNETプロジェクトである。

• APRS FireNetは、APRSプロトコルとほぼ同じクライアントソフトウェアを使用するインターネットベースのシステムで、従来のAPRSシステムが提供できるよりもはるかに多くの量と詳細さで、消防、地震、気象情報を提供します。
• PropNETは、AX.25とPSK31上のAPRSプロトコルを使用して無線周波数伝搬を研究します。PropNETの「プローブ」は、さまざまな周波数で送信電力、仰角、アンテナ利得に関する情報とともに位置レポートを送信し、監視局が伝搬状況の変化を検出できるようにします。^{[ 19 ]}これは、Microsoft Windows上で動作する特別なクライアントプログラムであるACDSに基づいています。

• APRS通話
• APRSドキュメンテーションプロジェクト - 最新のプロトコル仕様を含む
• 自動識別システム（ AIS）—海上交通で使用される位置報告システム
• スパルタン・パケット無線実験― アマチュア無線による衛星追跡をテストすることを目的とした実験で、スペースシャトルミッションSTS-72で実施された。
• 交通衝突回避システム（TCAS）

• スタン・ホルゼパ（1999）。APRSトラック、マップ、モバイル。アメリカ無線中継連盟。ISBN 978-0-87259-774-7。

• 自動パケットレポートシステムサイト
• findUは、気象データ、位置情報、テレメトリデータ、およびメッセージデータをアーカイブするデータベースです。
• aprs.fi — OpenStreetMapの地図ベースの追跡/マッピング
• www.pinpointaprs.com — マッピング機能を内蔵した、Windowsベースの無料デスクトップAPRSクライアント。
• Dire Wolfは、1980年代の技術TNCに代わる無料のオープンソースソフトウェアです。