Zítra pošleme náš server do stratosféry. Stratosférický balón bude během letu distribuovat internet, natáčet a přenášet video a telemetrická data na zem. Několikrát jsme psali, že se budeme bavit o technické stránce našeho projektu „Space Data Center“ (dříve reagoval na název „"). Slíbili jsme - dodáme! Pod řezem je několik kusů hardwaru a kódu.
webový server
Dokonce i v předchozím projektu „Server in the Clouds“, kdy jsme stoupali v plnohodnotném balónu s posádkou dvou lidí, nebylo vzít s sebou plnohodnotný server s bateriovou sestavou, řekněme, neracionální. A teď se bavíme o malém stratosférickém balónu, který bude muset nastoupat 30 km, ne 1. Proto jsme jako webový server zvolili stejné Raspberry Pi. Tento mikropočítač vygeneruje stránku HTML a zobrazí ji na samostatném displeji.
Satelitní připojení
Kromě Raspberry poletí na palubu modemy ze satelitních komunikačních sítí Iridium a Globalstar. Jak si pamatujete, plánovali jsme přidat do jejich společnosti modem pro domácí síť Gonets, ale nestihli jsme jej obdržet předem, takže jej pošleme dalším letem. Prostřednictvím satelitních modemů bude webový server přijímat vaše zprávy, na které lze odesílat . Tyto zprávy budou přenášeny do Raspberry Pi, které je zařadí do fronty a zobrazí na stránce HTML.
Důležitý bod: limit na délku textové zprávy v ruštině je 58 znaků (včetně mezer). Pokud je zpráva delší, bude během přenosu přerušena. Z textu budou také vyříznuty všechny speciální znaky, např. /+$%&;''""<>n a podobně.
Vzhledem k tomu, že Raspberry Pi má pouze jeden port UART, připojíme satelitní modemy přes mezilehlý rozbočovač, který bude sbírat data z modemů a odesílat je do Raspberry Pi.
Rádiový modem
Webový server nejen zobrazí všechny zprávy přijaté od vás na displeji, ale také je přenese na Zemi prostřednictvím radiového modemu LoRa. Chceme tedy vyzkoušet myšlenku distribuce internetu ze stratosféry (pocta projektu Google Loon). Náš stratosférický balón samozřejmě není plnohodnotným komunikačním opakovačem, ale i když jsou jeho možnosti dostatečné pro stabilní přenos dat, bez velkých ztrát informací, pak si specializované systémy s distribucí internetu z předprostoru rozhodně poradí.
Telemetrie
Kromě toho plánujeme zobrazovat telemetrická data na stejné HTML stránce. Raspberry Pi je vezme ze samostatného letového ovladače.
Dotazuje se na různé senzory, které mohou být umístěny uvnitř i vně hardwarové hermetické krabice, shromažďuje informace na hromadě, pročesává je a dává je ve vhodné formě těm, kdo se ptají. V našem případě to bude chtít Raspberry Pi. Budeme zaznamenávat tlak, nadmořskou výšku, GPS souřadnice, vertikální a horizontální rychlost a teplotu.
Data z letového ovladače jsou přenášena v dlouhých řádcích, které pak pomocí tohoto kódu:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
':' => '=',
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);přeměnit na pole ve formě vhodné pro zobrazení:
Array
(
[N] => 647
[Т] => 10m55з
[MP_Stage] => 0
[MP_Alt] => 49
[MP_VSpeed) => 0.0
[MP_AvgVSpeed] => 0.0
[Baro Рrеss] => 1007.06
[Baro_Alt] => 50
[Baro_Temp] => 35.93
[GPS_Coord] => N56d43m23s,E37d55m68s
[GPS_Home) => N56d43m23s,E37d55m68s
[Dst] => 5
[GPS_HSpeed] => 0
[GPS_Course] => 357
[GPS_Time] => 11h17m40s
[GPS_Date] => 30.07.2018
[DS_Temp] => [fс] ЗЗ.56
[Volt] => 5.19, 0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00
)Spolu s vašimi zprávami také vysíláme telemetrická data na Zemi. K tomu rozmístíme na místě startu přijímací stanici.
Displej a fotoaparát
Abyste se mohli ujistit, že server skutečně přijímá vaše zprávy prostřednictvím satelitní komunikace a že skutečně letěl do stratosféry a nestojí v naší kanceláři, rozhodli jsme se zobrazit všechny zprávy s telemetrií na displeji, který bude natáčet GoPro. Na přípravu projektu bylo málo času (jak toho může být někdy hodně?!), takže jsme se neobtěžovali s Aliexpressem a páječkou, ale místo toho jsme vzali hotové zařízení. Pro naše potřeby je více než dostačující. Displej připojíme k Raspberry přes HDMI.
Plánujeme také vysílat video z GoPro přes samostatný rádiový kanál, ale jak to bude fungovat, se zatím neví – možná nízká oblačnost značně sníží dosah komunikace. Ale v každém případě, až najdeme přistávající stratosférický balón, zveřejníme video z kamery a sami se můžete podívat, jaké zprávy naše „předprostorové datové centrum“ obdrželo a do jaké výšky se vyšplhalo – zobrazí se telemetrie na stejné stránce HTML bude navíc vidět kus horizontu.
Jídlo
Veškerou výše popsanou krásu bude napájet sestava lithiových baterií sestavených podle obvodu 3S4B – tři v sérii, čtyři paralelně. Celková kapacita je cca 14 Ah při napětí 12 V. Podle našich odhadů by to mělo stačit, ale po finální montáži samozřejmě změříme skutečnou spotřebu, případně doplníme další baterie.
K tomu všemu si připočtěte GPS majáky, kterými budeme hledat přistávající stratosférický balón. A hermetický box bude „domem“ pro server a další zařízení.
Chrání citlivé zařízení před změnami teploty a tlaku. Zároveň to také sníží dávku záření, i když to pro náš projekt nehraje žádnou roli, server poletí ve stratosféře příliš krátce a pozadí tam není tak vysoké jako na ISS.
Kromě odesílání zpráv na , můžete se zúčastnit soutěže a tipovat, kam sonda přistane. Hlavní cenou je zájezd na Bajkonur na start pilotované lodi Sojuz-MS-13.
Zdroj: www.habr.com