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 bereits mehrfach geschrieben, dass wir Sie über die technische Seite unseres Projekts „Space Data Center“ (früher bekannt als „»). Wir haben es versprochen – wir haben es gehalten! Unter dem Schnitt befindet sich eine Handvoll Hardware und Code.
Webserver
Sogar beim vorherigen Projekt „Server in den Wolken“, bei dem wir mit einer zweiköpfigen Besatzung in einem vollwertigen Heißluftballon aufstiegen, war es, sagen wir mal, nicht rational, einen vollwertigen Server mit Batteriesatz mitzunehmen. Jetzt sprechen wir von einem kleinen Stratosphärenballon, der 30 km und nicht 1 km hoch steigen muss. Aus diesem Grund haben wir uns für denselben Raspberry Pi als Webserver entschieden. Dieser Mikrocomputer generiert eine HTML-Seite und zeigt sie auf einem separaten Display an.
Satellitenkommunikation
Neben Raspberry werden auch Modems der Satellitenkommunikationsnetzwerke Iridium und Globalstar mit an Bord fliegen. Wie Sie sich erinnern, hatten wir geplant, ihrem Unternehmen ein Modem des inländischen Netzwerks „Gonets“ hinzuzufügen, es ist uns jedoch nicht gelungen, es im Voraus zu erhalten, daher werden wir es mit dem nächsten Flug versenden. Über Satellitenmodems empfängt der Webserver Ihre Nachrichten, die an . Diese Nachrichten werden an den Raspberry Pi übertragen, der sie in eine Warteschlange einreiht und auf einer HTML-Seite anzeigt.
Wichtig: Die maximale Länge einer Textnachricht in Russisch beträgt 58 Zeichen (einschließlich Leerzeichen). Ist die Nachricht länger, wird sie bei der Übertragung abgeschnitten. Außerdem werden alle Sonderzeichen aus dem Text entfernt, zum Beispiel /+$%&;''""<>n und dergleichen.
Da Raspberry Pi nur über einen UART-Port verfügt, werden wir Satellitenmodems über einen Zwischen-Hub verbinden, der Daten von den Modems sammelt und an Raspberry Pi sendet.
Funkmodem
Der Webserver zeigt alle von Ihnen empfangenen Nachrichten nicht nur auf dem Bildschirm an, sondern überträgt sie auch über das LoRa-Funkmodem zur Erde. Deshalb möchten wir die Idee testen, das Internet aus der Stratosphäre zu verbreiten (eine Hommage an das Google Loon-Projekt). Natürlich ist unser Stratosphärenballon kein vollwertiger Kommunikationsrepeater, aber selbst wenn seine Fähigkeiten für eine stabile Datenübertragung ohne große Informationsverluste ausreichen, werden spezialisierte Systeme die Verbreitung des Internets aus dem Vorraum definitiv bewältigen.
Telemetrie
Darüber hinaus planen wir, Telemetriedaten auf derselben HTML-Seite anzuzeigen. 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 Haufen, durchkämmt sie und gibt sie denjenigen, die sie anfordern, in einer praktischen Form weiter. In unserem Fall wird nach Raspberry Pi gefragt. Wir zeichnen Druck, Höhe, GPS-Koordinaten, vertikale und horizontale Geschwindigkeit und Temperatur auf.
Die Daten vom Flugcontroller werden in langen Strings 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 Array in einer für die Anzeige geeigneten Form umgewandelt:
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 errichten.
Display und Kamera
Um sicherzustellen, dass der Server Ihre Nachrichten tatsächlich über Satellit empfängt und tatsächlich in die Stratosphäre geflogen ist und nicht in unserem Büro steht, haben wir beschlossen, alle Telemetrienachrichten auf einem Display anzuzeigen, das von einer GoPro gefilmt wird. Da für die Vorbereitung des Projekts nur wenig Zeit zur Verfügung stand (und wann kann man davon schon zu viel haben?!), haben wir AliExpress und den Lötkolben nicht zur Hand genommen, sondern uns stattdessen ein fertiges Gerät genommen. Für unseren Bedarf ist es mehr als ausreichend. Wir werden das Display per HDMI mit dem Raspberry verbinden.
Wir planen außerdem, Videomaterial von der GoPro über einen separaten Funkkanal zu übertragen. Wie das funktionieren wird, ist jedoch noch unbekannt – möglicherweise verringern 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 werden selbst sehen können, welche Nachrichten unser „Pre-Space-Datenzentrum“ empfangen hat und wie hoch er gestiegen ist – die Telemetrie wird auf derselben HTML-Seite angezeigt und auch ein Stück des Horizonts wird sichtbar sein.
Lebensmittel
Die ganze oben beschriebene Schönheit wird von einer Baugruppe aus Lithiumbatterien angetrieben, die nach dem 3S4B-Schema zusammengebaut sind – drei in Reihe, vier parallel. Die Gesamtkapazität beträgt ca. 14 Ah bei 12 V. Nach unseren Schätzungen sollte das ausreichen, aber nach der Endmontage werden wir natürlich den tatsächlichen Verbrauch messen und gegebenenfalls noch weitere Akkus hinzufügen.
Hinzu kommen GPS-Sender, mit deren Hilfe wir nach dem gelandeten Stratosphärenballon suchen. Und das „Haus“ für den Server und andere Geräte wird eine hermetische Box sein.
Es schützt empfindliche Geräte vor Temperatur- und Druckschwankungen. Gleichzeitig wird die Strahlendosis reduziert, obwohl dies für unser Projekt keine Rolle spielt, da der Server nicht sehr lange in der Stratosphäre fliegt und die Hintergrundstrahlung dort nicht so hoch ist wie auf der ISS.
Neben dem Senden von Nachrichten an könnt ihr am Gewinnspiel teilnehmen und den Landeplatz der Sonde erraten. Der Hauptpreis ist eine Reise nach Baikonur zum Start des bemannten Raumschiffs Sojus-MS-13.
Source: habr.com
