I morgen sender vi vores server ind i stratosfæren. Under flyvningen vil den stratosfæriske ballon distribuere internettet, skyde og transmittere video- og telemetridata til jorden. Vi skrev flere gange, at vi ville tale om den tekniske side af vores projekt "Space Data Center" (tidligere svaret på navnet ""). Vi lovede - vi leverer! Under snittet er der en håndfuld stykker hardware og kode.
Webserver
Selv i det tidligere "Server in the Clouds"-projekt, da vi steg op i en fuldgyldig ballon med en besætning på to personer, var det, lad os sige, ikke rationelt at tage en fuldgyldig server med en batterisamling med os. Og nu taler vi om en lille stratosfærisk ballon, som skal klatre 30 km, ikke 1. Derfor valgte vi den samme Raspberry Pi som webserver. Denne mikrocomputer vil generere en HTML-side og vise den på en separat skærm.
Satellitforbindelse
Ud over Raspberry vil modemer fra Iridium og Globalstar satellitkommunikationsnetværk flyve om bord. Som du husker, planlagde vi at tilføje et modem til det indenlandske Gonets-netværk til deres selskab, men vi havde ikke tid til at modtage det på forhånd, så vi sender det på næste fly. Via satellitmodem vil webserveren modtage dine beskeder, som kan sendes til . Disse beskeder vil blive transmitteret til Raspberry Pi, som sætter dem i kø og viser dem på en HTML-side.
Vigtigt punkt: grænsen for længden af en tekstbesked på russisk er 58 tegn (inklusive mellemrum). Hvis beskeden er længere, vil den blive afbrudt under transmissionen. Desuden vil alle specialtegn blive skåret ud fra teksten, f.eks. /+$%&;''""<>n og lignende.
Da Raspberry Pi kun har én UART-port, vil vi forbinde satellitmodemerne gennem en mellemliggende hub, som vil indsamle data fra modemerne og sende dem til Raspberry Pi.
Radiomodem
Webserveren vil ikke kun vise alle beskeder modtaget fra dig på skærmen, men også sende dem til Jorden via et LoRa radiomodem. Så vi vil teste ideen om at distribuere internettet fra stratosfæren (en hyldest til Google Loon-projektet). Selvfølgelig er vores stratosfæriske ballon ikke en fuldgyldig kommunikationsrepeater, men selvom dens evner er tilstrækkelige til stabil datatransmission uden store tab af information, så vil specialiserede systemer helt sikkert klare at distribuere internettet fra før-rummet.
Telemetri
Derudover planlægger vi at vise telemetridata på den samme HTML-side. Raspberry Pi vil tage dem fra en separat flyvekontroller.
Den udspørger forskellige sensorer, der kan placeres både i og uden for hardwarens hermetiske boks, samler informationen i en bunke, reder den og giver den i en bekvem form til dem, der spørger. I vores tilfælde vil det bede om Raspberry Pi. Vi vil registrere tryk, højde, GPS-koordinater, lodret og vandret hastighed og temperatur.
Dataene fra flyvelederen transmitteres i lange linjer, som derefter bruger denne kode:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
':' => '=',
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);omdannes til et array i en form, der er praktisk til visning:
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
)Vi vil også udsende telemetridata til Jorden sammen med dine beskeder. For at gøre dette vil vi installere en modtagestation på lanceringsstedet.
Display og kamera
For at du kan sikre dig, at serveren faktisk modtager dine beskeder via satellitkommunikation, og at den rent faktisk fløj ind i stratosfæren og ikke står på vores kontor, besluttede vi at vise alle beskeder med telemetri på et display, der vil blive fanget af en GoPro. Der var lidt tid til at forberede projektet (hvordan kan der nogensinde blive meget af det?!), så vi bøvlede ikke med Aliexpress og en loddekolbe, men tog i stedet et færdigt apparat. Det er mere end nok til vores behov. Vi vil forbinde skærmen til Raspberry via HDMI.
Vi planlægger også at sende video fra GoPro via en separat radiokanal, men hvordan det kommer til at fungere er endnu uvist – måske vil lave skyer reducere kommunikationsrækkevidden kraftigt. Men under alle omstændigheder, efter at vi har fundet den landede stratosfæriske ballon, vil vi poste en video fra kameraet, og du kan selv se, hvilke beskeder vores "pre-space datacenter" modtog, og hvilken højde det klatrede til - telemetrien vil blive vist i samme HTML-side, Derudover vil et stykke af horisonten være synligt.
Fødevarer
Al den skønhed, der er beskrevet ovenfor, vil blive drevet af en samling lithium-batterier samlet i henhold til 3S4B-kredsløbet - tre i serie, fire parallelt. Den samlede kapacitet er omkring 14 Ah ved en spænding på 12 V. Ifølge vores estimater skulle dette være nok, men efter den endelige montage vil vi selvfølgelig måle det faktiske forbrug, og om nødvendigt tilføje flere batterier.
Tilføj til alt dette GPS-beacons, som vi vil bruge til at søge efter den landede stratosfæriske ballon. Og den hermetiske boks vil være "huset" for serveren og andre enheder.
Det vil beskytte sart udstyr mod temperatur- og trykændringer. Samtidig vil det også reducere strålingsdosis, selvom det ikke spiller nogen rolle for vores projekt, serveren vil flyve i stratosfæren i for kort tid, og baggrunden der er ikke så høj som på ISS.
Udover at sende beskeder til , kan du deltage i en konkurrence og gætte, hvor sonden lander. Hovedpræmien er en tur til Baikonur for opsendelsen af det bemandede rumfartøj Soyuz-MS-13.
Kilde: www.habr.com