Morgen schicken wir unseren Server in die Stratosphäre. Während des Fluges wird der Stratosphärenballon das Internet verbreiten, Video- und Telemetriedaten aufnehmen und zur Erde übertragen. Wir haben mehrmals geschrieben, dass wir über die technische Seite unseres Projekts „Space Data Center“ sprechen würden (zuvor antworteten wir auf den Namen „"). Wir haben es versprochen – wir liefern! Unter dem Schnitt verbergen sich eine Handvoll Teile Hardware und Code.
Webserver
Selbst im vorherigen „Server in the Clouds“-Projekt, als wir mit einer Besatzung von zwei Personen in einem vollwertigen Ballon aufstiegen, war die Mitnahme eines vollwertigen Servers mit Batteriebaugruppe, sagen wir mal, nicht rational. Und jetzt sprechen wir von einem kleinen Stratosphärenballon, der 30 km und nicht 1 km aufsteigen muss. Deshalb haben wir denselben Raspberry Pi als Webserver ausgewählt. Dieser Mikrocomputer generiert eine HTML-Seite und zeigt sie auf einem separaten Display an.
Satellitenkommunikation
Neben Raspberry werden auch Modems der Satellitenkommunikationsnetze Iridium und Globalstar an Bord fliegen. Wie Sie sich erinnern, hatten wir geplant, ihrem Unternehmen ein Modem für das inländische Gonets-Netzwerk hinzuzufügen, hatten aber keine Zeit, es im Voraus zu erhalten, also werden wir es beim nächsten Flug versenden. Über Satellitenmodems empfängt der Webserver Ihre Nachrichten, an die er gesendet werden kann . Diese Nachrichten werden an den Raspberry Pi übertragen, der sie in eine Warteschlange stellt und auf einer HTML-Seite anzeigt.
Wichtiger Punkt: Die Länge einer Textnachricht auf Russisch ist auf 58 Zeichen (einschließlich Leerzeichen) begrenzt. Ist die Nachricht länger, wird sie während der Übertragung abgeschnitten. Außerdem werden alle Sonderzeichen aus dem Text herausgeschnitten, zum Beispiel /+$%&;''""<>n und dergleichen.
Da der Raspberry Pi nur über einen UART-Port verfügt, verbinden wir die Satellitenmodems über einen Zwischen-Hub, der Daten von den Modems sammelt und an den Raspberry Pi sendet.
Funkmodem
Der Webserver zeigt nicht nur alle von Ihnen empfangenen Nachrichten auf dem Display an, sondern übermittelt diese auch über ein LoRa-Funkmodem zur Erde. Deshalb wollen wir die Idee testen, das Internet aus der Stratosphäre zu verbreiten (eine Hommage an das Google Loon-Projekt). Natürlich ist unser Stratosphärenballon kein vollwertiger Kommunikations-Repeater, aber selbst wenn seine Fähigkeiten für eine stabile Datenübertragung ohne große Informationsverluste ausreichen, werden spezialisierte Systeme die Verbreitung des Internets aus dem Vorraum auf jeden Fall bewältigen.
Telemetrie
Darüber hinaus planen wir, Telemetriedaten auf derselben HTML-Seite anzuzeigen. Der Raspberry Pi übernimmt sie von einem separaten Flugcontroller.
Es fragt verschiedene Sensoren ab, die sowohl innerhalb als auch außerhalb der hermetischen Hardwarebox platziert werden können, sammelt die Informationen in einem Stapel, kämmt sie und gibt sie in praktischer Form an diejenigen weiter, die danach fragen. In unserem Fall wird nach Raspberry Pi gefragt. Wir zeichnen Druck, Höhe, GPS-Koordinaten, vertikale und horizontale Geschwindigkeit und Temperatur auf.
Die Daten vom Fluglotsen werden in langen Leitungen übertragen, die dann mit folgendem Code übertragen 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);in ein Array in einer für die Anzeige geeigneten Form umwandeln:
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
)Wir werden zusammen mit Ihren Nachrichten auch Telemetriedaten zur Erde übertragen. Dazu werden wir am Startplatz eine Empfangsstation einrichten.
Display und Kamera
Damit Sie sicher sein können, dass der Server Ihre Nachrichten tatsächlich über Satellitenkommunikation empfängt, und dass er tatsächlich in die Stratosphäre geflogen ist und nicht in unserem Büro steht, haben wir uns entschieden, alle Nachrichten mit Telemetrie auf einem Display anzuzeigen, das von erfasst wird eine GoPro. Für die Vorbereitung des Projekts blieb nur wenig Zeit (wie kann es da überhaupt viel sein?!), also haben wir uns nicht mit Aliexpress und einem Lötkolben herumgeschlagen, sondern ein fertiges Gerät genommen. Es ist mehr als genug für unsere Bedürfnisse. Wir werden das Display per HDMI mit dem Raspberry verbinden.
Wir planen auch, Videos von GoPro über einen separaten Funkkanal zu übertragen, aber wie das funktionieren wird, ist noch unbekannt – möglicherweise reduzieren tiefe Wolken die Kommunikationsreichweite erheblich. Aber auf jeden Fall werden wir, nachdem wir den gelandeten Stratosphärenballon gefunden haben, ein Video von der Kamera veröffentlichen und Sie können selbst sehen, welche Nachrichten unser „Pre-Space Data Center“ erhalten hat und auf welche Höhe er gestiegen ist – die Telemetrie wird angezeigt Auf derselben HTML-Seite wird außerdem ein Teil des Horizonts sichtbar sein.
Lebensmittel
Die gesamte oben beschriebene Schönheit wird von einer Anordnung von Lithiumbatterien angetrieben, die nach der 3S4B-Schaltung zusammengesetzt sind – drei in Reihe, vier parallel. Die Gesamtkapazität beträgt ca. 14 Ah bei einer Spannung von 12 V. Nach unserer Einschätzung sollte das ausreichen, nach der Endmontage werden wir aber natürlich den tatsächlichen Verbrauch messen und bei Bedarf weitere Akkus nachlegen.
Hinzu kommen GPS-Beacons, mit denen wir nach dem gelandeten Stratosphärenballon suchen werden. Und die hermetische Box wird das „Haus“ für den Server und andere Geräte sein.
Es schützt empfindliche Geräte vor Temperatur- und Druckschwankungen. Gleichzeitig wird dadurch auch die Strahlungsdosis reduziert, was für unser Projekt allerdings keine Rolle spielt, der Server wird zu kurz in der Stratosphäre fliegen und der Hintergrund ist dort nicht so hoch wie auf der ISS.
Zusätzlich zum Senden von Nachrichten an , können Sie an einem Wettbewerb teilnehmen und raten, wo die Sonde landen wird. Der Hauptpreis ist eine Reise nach Baikonur zum Start der bemannten Raumsonde Sojus-MS-13.
Source: habr.com