Mañana enviaremos nuestro servidor a la estratosfera. Durante el vuelo, el globo estratosférico distribuirá Internet, grabará y transmitirá datos de vídeo y telemetría a la Tierra. Escribimos varias veces que hablaríamos sobre el aspecto técnico de nuestro proyecto "Space Data Center" (anteriormente respondimos al nombre ""). Lo prometimos, ¡lo cumplimos! Debajo del corte hay un puñado de piezas de hardware y código.
Servidor web
Incluso en el proyecto anterior "Servidor en las nubes", cuando ascendimos en un globo completo con una tripulación de dos personas, llevar con nosotros un servidor completo con un conjunto de batería no era, digamos, racional. Y ahora estamos hablando de un pequeño globo estratosférico, que tendrá que ascender 30 km, no 1. Por eso, elegimos la misma Raspberry Pi como servidor web. Esta microcomputadora generará una página HTML y la mostrará en una pantalla separada.
Conexión satelital
Además de Raspberry, a bordo volarán módems de las redes de comunicación por satélite Iridium y Globalstar. Como recuerdas, planeamos agregar un módem para la red nacional de Gonets a su empresa, pero no tuvimos tiempo de recibirlo con anticipación, por lo que lo enviaremos en el próximo vuelo. A través de módems satelitales, el servidor web recibirá sus mensajes, que podrán ser enviados a . Estos mensajes se transmitirán a Raspberry Pi, que los pondrá en cola y los mostrará en una página HTML.
Punto importante: el límite de longitud de un mensaje de texto en ruso es de 58 caracteres (espacios incluidos). Si el mensaje es más largo, se cortará durante la transmisión. Además, todos los caracteres especiales se eliminarán del texto, por ejemplo, /+$%&;''""<>n y similares.
Dado que la Raspberry Pi solo tiene un puerto UART, conectaremos los módems satélite a través de un hub intermedio, que recogerá los datos de los módems y los enviará a la Raspberry Pi.
módem de radio
El servidor web no solo mostrará todos los mensajes recibidos de usted en la pantalla, sino que también los transmitirá a la Tierra a través de un módem de radio LoRa. Por eso queremos probar la idea de distribuir Internet desde la estratosfera (un homenaje al proyecto Google Loon). Por supuesto, nuestro globo estratosférico no es un repetidor de comunicación completo, pero incluso si sus capacidades son suficientes para una transmisión de datos estable, sin grandes pérdidas de información, los sistemas especializados definitivamente podrán hacer frente a la distribución de Internet desde el espacio.
Telemetría
Además, planeamos mostrar datos de telemetría en la misma página HTML. La Raspberry Pi los tomará desde un controlador de vuelo independiente.
Interroga varios sensores que se pueden colocar tanto dentro como fuera de la caja hermética del hardware, recoge la información en un montón, la peina y la entrega en un formato conveniente a quien la solicita. En nuestro caso nos pedirá Raspberry Pi. Registraremos presión, altitud, coordenadas GPS, velocidad vertical y horizontal y temperatura.
Los datos del controlador de vuelo se transmiten en largas líneas, que luego, mediante este código:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
':' => '=',
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);conviértase en una matriz en una forma conveniente para su visualización:
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
)También transmitiremos datos de telemetría a la Tierra junto con sus mensajes. Para ello, desplegaremos una estación receptora en el lugar de lanzamiento.
Pantalla y cámara
Para que pueda estar seguro de que el servidor realmente recibe sus mensajes a través de comunicación satelital, y que realmente voló a la estratosfera y no se encuentra en nuestra oficina, decidimos mostrar todos los mensajes con telemetría en una pantalla que será filmada por una GoPro. Hubo poco tiempo para preparar el proyecto (¡¿cómo puede haber tanto?!), así que no nos molestamos con Aliexpress y un soldador, sino que tomamos un dispositivo ya hecho. Es más que suficiente para nuestras necesidades. Conectaremos la pantalla a la Raspberry vía HDMI.
También planeamos transmitir video desde GoPro a través de un canal de radio separado, pero aún se desconoce cómo funcionará; tal vez las nubes bajas reduzcan en gran medida el alcance de la comunicación. Pero en cualquier caso, después de que encontremos el globo estratosférico aterrizado, publicaremos un video de la cámara y usted mismo podrá ver qué mensajes recibió nuestro "centro de datos preespacial" y a qué altitud ascendió; se mostrará la telemetría. en la misma página HTML, además, se verá un trozo del horizonte.
Comida
Toda la belleza descrita anteriormente estará alimentada por un conjunto de baterías de litio ensambladas según el circuito 3S4B: tres en serie y cuatro en paralelo. La capacidad total es de unos 14 Ah a una tensión de 12 V. Según nuestras estimaciones, esto debería ser suficiente, pero después del montaje final, por supuesto, mediremos el consumo real y, si es necesario, añadiremos más baterías.
A todo esto súmale las balizas GPS, que usaremos para buscar el globo estratosférico aterrizado. Y la caja hermética será la “casa” del servidor y otros dispositivos.
Protegerá los equipos delicados de los cambios de temperatura y presión. Al mismo tiempo, también reducirá la dosis de radiación, aunque esto no juega ningún papel en nuestro proyecto, el servidor volará en la estratosfera durante un tiempo demasiado corto y el fondo allí no es tan alto como en la ISS.
Además de enviar mensajes a , podrás participar en un concurso y adivinar dónde aterrizará la sonda. El premio principal es un viaje a Baikonur para el lanzamiento de la nave espacial tripulada Soyuz-MS-13.
Fuente: habr.com