Bereits morgen werden wir unseren Server in die Stratosphäre schicken. Während des Flugs wird das Stratosphärenfahrzeug Internet bereitstellen, Video- und Telemetriedaten aufzeichnen und zur Erde übertragen. Wir haben mehrfach angekündigt, dass wir die technischen Details unseres Projekts "Weltraum-Datacenter" (früher bekannt als ""). Wir haben es versprochen – wir halten unser Wort! Im Folgenden finden Sie eine Zusammenstellung von Hardware und Code.
Webserver
Selbst im vorherigen Projekt "Server in den Wolken", als wir mit einem vollwertigen Luftballon und einer Crew aus zwei Personen unterwegs waren, war es, gelinde gesagt, nicht rational, einen vollwertigen Server mit einer Batteriekonfiguration mitzunehmen. Jetzt handelt es sich um ein kleines Stratosphärenfahrzeug, das in 30 km Höhe steigen wird, nicht nur auf 1 km. Daher haben wir als Webserver denselben Raspberry Pi gewählt. Dieser Mikcomputer wird eine HTML-Seite erstellen und sie auf einem separaten Display anzeigen.
Satellitenkommunikation
Neben Raspberry werden Modems der Satellitenkommunikationsnetze Iridium und Globalstar an Bord sein. Wie Sie sich erinnern, hatten wir ursprünglich geplant, auch das Modem des nationalen Netzwerks „Goniec“ hinzuzufügen, aber wir haben es nicht rechtzeitig erhalten, daher wird es im nächsten Flug verschickt. Über die Satellitenmodems wird der Webserver Ihre Nachrichten empfangen, die gesendet werden können an . Diese Nachrichten werden an den Raspberry Pi übermittelt, der sie in eine Warteschlange umwandelt und auf einer HTML-Seite anzeigt.
Wichtiger Hinweis: Die Zeicheneinschränkung für Textnachrichten in russischer Sprache beträgt 58 Zeichen (inklusive Leerzeichen). Wenn die Nachricht länger ist, wird sie bei der Übertragung abgeschnitten. Auch alle Sonderzeichen werden aus dem Text entfernt, beispielsweise /+$%&;''""<>n und ähnliches.
Da der Raspberry Pi nur einen UART-Port hat, werden wir die Satellitenmodems über einen Zwischenhub anschließen, der die Daten von den Modems sammelt und an den Raspberry Pi sendet.
Funkmodem
Der Webserver wird nicht nur alle von Ihnen erhaltenen Nachrichten anzeigen, sondern auch über das LoRa-Radiomodul zur Erde übertragen. Damit möchten wir die Idee testen, Internet aus der Stratosphäre bereitzustellen (als Tribut an das Google Loon-Projekt). Natürlich ist unser Stratosphärenballon kein vollwertiger Kommunikationsrepeater, aber selbst wenn seine Fähigkeiten ausreichen, um eine stabile Datenübertragung mit minimalen Informationsverlusten zu gewährleisten, werden spezialisierte Systeme die Internetverteilung aus der Nähe des Weltraums ganz sicher bewältigen.
Telemetrie
Außerdem planen wir, die Telemetriedaten auf derselben HTML-Seite anzuzeigen. Diese wird das Raspberry Pi von einem separaten Flugcontroller abrufen.
Dieser fragt verschiedene Sensoren ab, die sowohl innerhalb als auch außerhalb des Gehäuses platziert werden können, sammelt die Informationen, verarbeitet sie und gibt sie in einem verständlichen Format an diejenigen weiter, die danach fragen. In unserem Fall wird das Raspberry Pi darum bitten. Wir werden Druck, Höhe, GPS-Koordinaten, vertikale und horizontale Geschwindigkeit sowie Temperatur registrieren.
Die Daten vom Flugcontroller werden in langen Zeilen übertragen, die dann mit diesem Code verarbeitet werden:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
':' => '=',
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);werden in ein anzeigefreundliches Array umgewandelt:
Array
(
[N] => 647
[T] => 10m55s
[MP_Stage] => 0
[MP_Alt] => 49
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[GPS_Time] => 11h17m40s
[GPS_Date] => 30.07.2018
[DS_Temp] => [fс] 33.56
[Volt] => 5.19, 0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00
)Die Telemetriedaten werden ebenfalls zur Erde übertragen, zusammen mit Ihren Nachrichten. Dazu richten wir am Startplatz eine Empfangsstation ein.
Display und Kamera
Um sicherzustellen, dass der Server wirklich Ihre Nachrichten über die Satellitenverbindung empfängt und tatsächlich in die Stratosphäre geflogen ist und nicht einfach nur bei uns im Büro steht, haben wir uns entschieden, alle Telemetrie-Nachrichten auf einem Display anzuzeigen, das von einer GoPro aufgenommen wird. Es gab wenig Zeit für die Projektvorbereitung (wann gibt es die schon?!), also haben wir darauf verzichtet, AliExpress und unseren Lötkolben zu quälen und stattdessen ein fertiges Gerät verwendet. Für unsere Zwecke ist das mehr als ausreichend. Das Display werden wir über HDMI an den Raspberry anschließen.
Außerdem planen wir, das Videomaterial von der GoPro über einen separaten Funkkanal zu übertragen, aber wie genau das funktionieren wird, ist noch unklar – möglicherweise wird eine niedrige Bewölkung die Reichweite erheblich verringern. In jedem Fall werden wir, nachdem wir den gelandeten Stratosphereballon gefunden haben, das Video von der Kamera hochladen, sodass Sie selbst sehen können, welche Nachrichten unser „vor-raumfahrender Mini-Rechenzentrum“ empfangen hat und welche Höhe er erreicht hat – die Telemetrie wird auf derselben HTML-Seite angezeigt, zudem wird ein Stück Horizont sichtbar sein.
Stromversorgung
Die oben beschriebene Schönheit wird mit einer Zusammenstellung von Lithiumakkus betrieben, die nach dem 3S4B-Schema zusammengesetzt sind – drei in Reihe, vier parallel. Die Gesamtkapazität beträgt etwa 14 A·h bei 12 V. Nach unseren Schätzungen sollte dies ausreichen, aber nach der Endmontage werden wir natürlich den tatsächlichen Verbrauch messen und wenn nötig, noch mehr Akkus hinzufügen.
Fügen Sie zu alldem noch GPS-Tracker hinzu, mit denen wir den gelandeten Stratosphereballon suchen werden. Das „Haus“ für den Server und andere Geräte wird ein hermetisch verschlossener Kasten sein.
Er schützt empfindliche Geräte vor Temperaturschwankungen und Druckveränderungen. Zudem reduziert er die Strahlendosis, auch wenn das für unser Projekt nicht ausschlaggebend ist, da der Server nicht lange in der Stratosphäre fliegen wird und die Strahlung dort nicht so hoch ist wie auf der ISS.
Neben dem Versenden von Nachrichten an , können Sie auch am Wettbewerb teilnehmen und den Landeort der Sonde erraten. Der Hauptpreis ist eine Reise nach Baikonur zur Abhebung des bemannten Raumschiffs Sojus-MS-13.
Quelle: habr.com
