Kosmose andmekeskuse anatoomia. Taevakõrgune server: vaadake kapoti alla

Homme saadame oma serveri stratosfääri. Lennu ajal levitab stratosfääri õhupall internetti, tulistab ja edastab maapinnale video- ja telemeetriaandmeid. Kirjutasime mitu korda, et räägime oma projekti “Space Data Center” tehnilisest küljest (varem vastas nimele “Server pilvedes 2.0"). Lubasime - toimetame! Lõike all on peotäis riistvara ja koodi tükke.

veebiserver

Isegi eelmises “Server pilvedes” projektis, kui kaheliikmelise meeskonnaga täieõigusliku õhupalliga tõusime, ei olnud täisväärtusliku serveri koos akukomplektiga kaasa võtmine, ütleme, mitte ratsionaalne. Ja nüüd räägime väikesest stratosfääri õhupallist, mis peab tõusma 30 km, mitte 1. Seetõttu valisime veebiserveriks sama Raspberry Pi. See mikroarvuti loob HTML-lehe ja kuvab selle eraldi ekraanil.

Satelliidiühendus

Lisaks Raspberryle hakkavad pardale lendama satelliitsidevõrkude Iridium ja Globalstar modemid. Nagu mäletate, plaanisime nende firmasse lisada kodumaise Gonetsi võrgu modemi, kuid meil ei olnud aega seda ette saada, seega saadame järgmise lennuga. Satelliitmodemite kaudu saab veebiserver teie sõnumeid, mida saab saata projekti leht. Need sõnumid edastatakse Raspberry Pi-le, mis paneb need järjekorda ja kuvab need HTML-lehel.

Oluline punkt: venekeelse tekstisõnumi pikkuse piirang on 58 tähemärki (koos tühikutega). Kui sõnum on pikem, katkeb see edastamise ajal. Samuti lõigatakse tekstist välja kõik erimärgid, näiteks /+$%&;''""<>n jms.

Kuna Raspberry Pi-l on ainult üks UART-port, siis ühendame satelliitmodemid läbi vahejaoturi, mis kogub modemitelt andmeid ja saadab need Raspberry Pi-le.

Raadiododem

Veebiserver mitte ainult ei kuva kõiki sinult saadud sõnumeid ekraanil, vaid edastab need ka LoRa raadiomodemi kaudu Maale. Seega tahame katsetada ideed levitada Internetti stratosfäärist (austusavaldus projektile Google Loon). Muidugi pole meie stratosfääri õhupall täisväärtuslik side repiiter, kuid isegi kui selle võimalused on stabiilseks andmeedastuseks piisavad, ilma suurte teabekadudeta, saavad spetsialiseeritud süsteemid kindlasti hakkama Interneti levitamisega eelkosmosest.

Telemeetria

Lisaks plaanime telemeetria andmeid kuvada samal HTML lehel. Raspberry Pi võtab need eraldi lennujuhist.

See küsitleb erinevaid andureid, mida saab paigutada nii riistvaralise hermeetilise kasti sisse kui ka väljapoole, kogub info hunnikusse, kammib ja annab mugaval kujul küsijatele. Meie puhul küsib see Raspberry Pi. Salvestame rõhu, kõrguse, GPS-koordinaadid, vertikaalse ja horisontaalse kiiruse ning temperatuuri.

Lennujuhi andmed edastatakse pikkade ridadena, mis siis selle koodi abil:

$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
	
':' => '=',
	
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);

muuta massiiviks kuvamiseks sobival kujul:

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 
)

Samuti edastame telemeetriaandmeid Maale koos teie sõnumitega. Selleks paigutame stardipaika vastuvõtujaama.

Ekraan ja kaamera

Et saaksite veenduda, et server võtab teie sõnumeid satelliitside kaudu vastu ja et see lendas tegelikult stratosfääri ega seisa meie kontoris, otsustasime kuvada kõik sõnumid telemeetria abil ekraanil, mille jäädvustab GoPro. Projekti ettevalmistamiseks oli aega vähe (kuidas seda kunagi palju saab olla?!), nii et me Aliexpressi ja jootekolviga ei vaevanud, vaid võtsime hoopis valmis seadme. See on meie vajaduste jaoks enam kui piisav. Ekraani ühendame Raspberryga HDMI kaudu.

Plaanime GoProst videot edastada ka eraldi raadiokanali kaudu, kuid kuidas see toimima hakkab, on veel teadmata – võib-olla vähendavad madalad pilved sideulatust kõvasti. Kuid igal juhul postitame pärast maandunud stratosfääri õhupalli leidmist kaamerast video ja näete ise, milliseid sõnumeid meie "kosmoseeelne andmekeskus" sai ja millisele kõrgusele see tõusis - kuvatakse telemeetria samal HTML-lehel, Lisaks on nähtav osa silmapiirist.

Toit

Kogu ülalkirjeldatud ilu saab toite liitiumakudest, mis on kokku pandud 3S4B vooluringi järgi – kolm järjestikku, neli paralleelselt. Koguvõimsus on 14 V pingel umbes 12 Ah. Meie hinnangul peaks sellest piisama, kuid pärast lõplikku kokkupanekut mõõdame loomulikult tegelikku tarbimist, vajadusel lisame akusid juurde.

Lisage kõigele sellele GPS-majakad, mida kasutame maandunud stratosfääri õhupalli otsimiseks. Ja hermeetiline kast on serveri ja muude seadmete "maja".

See kaitseb õrnu seadmeid temperatuuri- ja rõhumuutuste eest. Samas vähendab see ka kiirgusdoosi, kuigi see meie projekti jaoks mingit rolli ei mängi, server lendab stratosfääris liiga lühikest aega ja seal pole foon nii kõrge kui ISS-il.

Lisaks sõnumite saatmisele projekti veebisait, võite osaleda võistlusel ja arvata, kuhu sond maandub. Peaauhinnaks on reis Baikonuri mehitatud kosmoselaeva Sojuz-MS-13 startimiseks.

Allikas: www.habr.com