Αύριο θα στείλουμε τον διακομιστή μας στη στρατόσφαιρα. Κατά τη διάρκεια της πτήσης, το στρατοσφαιρικό μπαλόνι θα διανέμει το Διαδίκτυο, θα πυροβολεί και θα μεταδίδει βίντεο και δεδομένα τηλεμετρίας στο έδαφος. Γράψαμε αρκετές φορές ότι θα μιλήσουμε για την τεχνική πλευρά του έργου μας "Space Data Center" (προηγουμένως απαντήσαμε στο όνομα ""). Υποσχεθήκαμε - παραδίδουμε! Κάτω από το κόψιμο υπάρχει μια χούφτα κομμάτια υλικού και κώδικα.
διακομιστή ιστού
Ακόμη και στο προηγούμενο έργο «Διακομιστής στα σύννεφα», όταν ανεβήκαμε σε ένα πλήρες μπαλόνι με ένα πλήρωμα δύο ατόμων, να πάρουμε μαζί μας έναν πλήρη διακομιστή με διάταξη μπαταρίας, ας πούμε, δεν ήταν λογικό. Και τώρα μιλάμε για ένα μικρό στρατοσφαιρικό μπαλόνι, το οποίο θα πρέπει να σκαρφαλώσει 30 χλμ., όχι 1. Επομένως, επιλέξαμε το ίδιο Raspberry Pi για web server. Αυτός ο μικροϋπολογιστής θα δημιουργήσει μια σελίδα HTML και θα την εμφανίσει σε ξεχωριστή οθόνη.
Δορυφορική σύνδεση
Εκτός από το Raspberry, επί του σκάφους θα πετούν μόντεμ από τα δορυφορικά δίκτυα επικοινωνίας Iridium και Globalstar. Όπως θυμάστε, σχεδιάζαμε να προσθέσουμε ένα μόντεμ για το εγχώριο δίκτυο Gonets στην εταιρεία τους, αλλά δεν είχαμε χρόνο να το λάβουμε εκ των προτέρων, οπότε θα το στείλουμε στην επόμενη πτήση. Μέσω δορυφορικών μόντεμ, ο διακομιστής web θα λάβει τα μηνύματά σας, στα οποία μπορούν να σταλούν . Αυτά τα μηνύματα θα μεταδοθούν στο Raspberry Pi, το οποίο θα τα βάλει στην ουρά και θα τα εμφανίσει σε μια σελίδα HTML.
Σημαντικό σημείο: το όριο στο μήκος ενός μηνύματος κειμένου στα ρωσικά είναι 58 χαρακτήρες (συμπεριλαμβανομένων των κενών). Εάν το μήνυμα είναι μεγαλύτερο, θα κοπεί κατά τη μετάδοση. Επίσης, όλοι οι ειδικοί χαρακτήρες θα αποκοπούν από το κείμενο, για παράδειγμα, /+$%&;''""<>n και τα παρόμοια.
Δεδομένου ότι το Raspberry Pi έχει μόνο μία θύρα UART, θα συνδέσουμε τα δορυφορικά μόντεμ μέσω ενός ενδιάμεσου διανομέα, ο οποίος θα συλλέγει δεδομένα από τα μόντεμ και θα τα στέλνει στο Raspberry Pi.
Μόντεμ ραδιοφώνου
Ο διακομιστής web όχι μόνο θα εμφανίζει όλα τα μηνύματα που λαμβάνονται από εσάς στην οθόνη, αλλά και θα τα μεταδίδει στη Γη μέσω ενός ραδιομόντεμ LoRa. Θέλουμε λοιπόν να δοκιμάσουμε την ιδέα της διανομής του Διαδικτύου από τη στρατόσφαιρα (ένα αφιέρωμα στο έργο Google Loon). Φυσικά, το στρατοσφαιρικό μας μπαλόνι δεν είναι ένας πλήρης επαναλήπτης επικοινωνίας, αλλά ακόμα κι αν οι δυνατότητές του είναι επαρκείς για σταθερή μετάδοση δεδομένων, χωρίς μεγάλες απώλειες πληροφοριών, τότε τα εξειδικευμένα συστήματα σίγουρα θα αντιμετωπίσουν τη διανομή του Διαδικτύου από το προδιάστημα.
τηλεμετρία
Επιπλέον, σκοπεύουμε να εμφανίσουμε δεδομένα τηλεμετρίας στην ίδια σελίδα HTML. Το Raspberry Pi θα τα πάρει από ένα ξεχωριστό ελεγκτή πτήσης.
Ανακρίνει διάφορους αισθητήρες που μπορούν να τοποθετηθούν τόσο μέσα όσο και έξω από το ερμητικό κουτί υλικού, συλλέγει τις πληροφορίες σε ένα σωρό, τις χτενίζει και τις δίνει σε βολική μορφή σε όσους το ζητούν. Στην περίπτωσή μας, θα ζητήσει Raspberry Pi. Θα καταγράψουμε την πίεση, το υψόμετρο, τις συντεταγμένες GPS, την κατακόρυφη και οριζόντια ταχύτητα και θερμοκρασία.
Τα δεδομένα από τον ελεγκτή πτήσης μεταδίδονται σε μεγάλες γραμμές, που στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας αυτόν τον κωδικό:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
':' => '=',
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);μετατραπεί σε πίνακα σε μορφή κατάλληλη για εμφάνιση:
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
)Θα μεταδώσουμε επίσης δεδομένα τηλεμετρίας στη Γη μαζί με τα μηνύματά σας. Για να γίνει αυτό, θα αναπτύξουμε έναν σταθμό λήψης στην τοποθεσία εκτόξευσης.
Οθόνη και κάμερα
Για να μπορείτε να βεβαιωθείτε ότι ο διακομιστής λαμβάνει πραγματικά τα μηνύματά σας μέσω δορυφορικής επικοινωνίας και ότι πέταξε πραγματικά στη στρατόσφαιρα και δεν στέκεται στο γραφείο μας, αποφασίσαμε να εμφανίσουμε όλα τα μηνύματα με τηλεμετρία σε μια οθόνη που θα καταγραφεί από μια GoPro. Υπήρχε λίγος χρόνος για να προετοιμαστεί το έργο (πώς μπορεί να είναι πολύ;), οπότε δεν ασχοληθήκαμε με το Aliexpress και ένα συγκολλητικό σίδερο, αλλά αντίθετα πήραμε μια έτοιμη συσκευή. Είναι υπεραρκετό για τις ανάγκες μας. Θα συνδέσουμε την οθόνη στο Raspberry μέσω HDMI.
Σχεδιάζουμε επίσης τη μετάδοση βίντεο από την GoPro μέσω ενός ξεχωριστού ραδιοφωνικού καναλιού, αλλά το πώς θα λειτουργήσει είναι ακόμα άγνωστο - ίσως τα χαμηλά σύννεφα να μειώσουν σημαντικά το εύρος επικοινωνίας. Αλλά σε κάθε περίπτωση, αφού βρούμε το προσγειωμένο στρατοσφαιρικό μπαλόνι, θα δημοσιεύσουμε ένα βίντεο από την κάμερα και μπορείτε να δείτε μόνοι σας τι μηνύματα έλαβε το "προ-διαστημικό κέντρο δεδομένων" μας και σε ποιο υψόμετρο ανέβηκε - θα εμφανιστεί η τηλεμετρία στην ίδια σελίδα HTML, Επιπλέον, ένα κομμάτι του ορίζοντα θα είναι ορατό.
Τροφή
Όλη η ομορφιά που περιγράφεται παραπάνω θα τροφοδοτείται από ένα σύνολο μπαταριών λιθίου συναρμολογημένες σύμφωνα με το κύκλωμα 3S4B - τρεις σε σειρά, τέσσερις παράλληλα. Η συνολική χωρητικότητα είναι περίπου 14 Ah σε τάση 12 V. Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις μας, αυτό θα πρέπει να είναι αρκετό, αλλά μετά την τελική συναρμολόγηση, φυσικά, θα μετρήσουμε την πραγματική κατανάλωση και, εάν χρειαστεί, θα προσθέσουμε περισσότερες μπαταρίες.
Προσθέστε σε όλα αυτά τα beacons GPS, τα οποία θα χρησιμοποιήσουμε για να αναζητήσουμε το προσγειωμένο στρατοσφαιρικό μπαλόνι. Και το ερμητικό κουτί θα είναι το «σπίτι» για τον διακομιστή και άλλες συσκευές.
Θα προστατεύσει τον ευαίσθητο εξοπλισμό από αλλαγές θερμοκρασίας και πίεσης. Ταυτόχρονα, θα μειώσει επίσης τη δόση ακτινοβολίας, αν και αυτό δεν παίζει κανένα ρόλο για το έργο μας, ο διακομιστής θα πετάξει στη στρατόσφαιρα για πολύ μικρό χρονικό διάστημα και το φόντο εκεί δεν είναι τόσο ψηλό όσο στον ISS.
Εκτός από την αποστολή μηνυμάτων σε , μπορείτε να λάβετε μέρος σε έναν διαγωνισμό και να μαντέψετε πού θα προσγειωθεί το probe. Το κύριο έπαθλο είναι ένα ταξίδι στο Μπαϊκονούρ για την εκτόξευση του επανδρωμένου διαστημικού σκάφους Soyuz-MS-13.
Πηγή: www.habr.com