Mañá enviaremos o noso servidor á estratosfera. Durante o voo, o globo estratosférico distribuirá Internet, disparará e transmitirá datos de vídeo e telemetría ao chan. Escribimos varias veces que falaríamos do lado técnico do noso proxecto "Space Data Center" (anteriormente respondía ao nome ""). Prometemos - entregamos! Baixo o corte hai un puñado de pezas de hardware e código.
Servidor web
Mesmo no proxecto anterior "Server in the Clouds", cando ascendemos nun globo completo cunha tripulación de dúas persoas, levar connosco un servidor completo con conxunto de baterías non era, digamos, racional. E agora falamos dun pequeno globo estratosférico, que terá que subir 30 km, non 1. Por iso, escollemos a mesma Raspberry Pi como servidor web. Este microordenador xerará unha páxina HTML e mostraraa nunha pantalla separada.
Conexión vía satélite
Ademais de Raspberry, voarán a bordo módems das redes de comunicación por satélite Iridium e Globalstar. Como lembras, planeamos engadir un módem para a rede Gonets doméstica á súa empresa, pero non tivemos tempo de recibilo con antelación, polo que enviarémolo no próximo voo. A través de módems por satélite, o servidor web recibirá as súas mensaxes, que se poden enviar . Estas mensaxes transmitiranse á Raspberry Pi, que as poñerá en cola e mostraráas nunha páxina HTML.
Punto importante: o límite de lonxitude dunha mensaxe de texto en ruso é de 58 caracteres (incluíndo espazos). Se a mensaxe é máis longa, cortarase durante a transmisión. Ademais, todos os caracteres especiais cortaranse do texto, por exemplo, /+$%&;''""<>n e similares.
Dado que o Raspberry Pi só ten un porto UART, conectaremos os módems satélite a través dun concentrador intermedio, que recollerá os datos dos módems e os enviará ao Raspberry Pi.
Radiomódem
O servidor web non só mostrará todas as mensaxes recibidas de ti na pantalla, senón que tamén as transmitirá á Terra mediante un radiomódem LoRa. Por iso queremos probar a idea de distribuír Internet desde a estratosfera (unha homenaxe ao proxecto Google Loon). Por suposto, o noso globo estratosférico non é un repetidor de comunicación completo, pero aínda que as súas capacidades sexan suficientes para unha transmisión estable de datos, sen grandes perdas de información, entón os sistemas especializados farán fronte á distribución de Internet desde o espazo anterior.
Telemetría
Ademais, pensamos mostrar os datos de telemetría na mesma páxina HTML. O Raspberry Pi levaraos dun controlador de voo separado.
Interroga varios sensores que se poden colocar tanto dentro como fóra da caixa hermética do hardware, recolle a información nunha pila, peitea e dálla de forma cómoda a quen o solicite. No noso caso, pedirá Raspberry Pi. Rexistraremos a presión, a altitude, as coordenadas GPS, a velocidade vertical e horizontal e a temperatura.
Os datos do controlador de voo transmítense en longas liñas, que é entón, usando 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);converterse nunha matriz nunha forma conveniente para mostrar:
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
)Tamén transmitiremos datos de telemetría á Terra xunto coas túas mensaxes. Para iso, implantaremos unha estación de recepción no lugar de lanzamento.
Pantalla e cámara
Para que poidas asegurarte de que o servidor está a recibir as túas mensaxes a través da comunicación vía satélite e de que realmente voou á estratosfera e non está na nosa oficina, decidimos mostrar todas as mensaxes con telemetría nunha pantalla que será capturada por unha GoPro. Houbo pouco tempo para preparar o proxecto (¡como pode haber moito?!), así que non nos molestamos con Aliexpress e un soldador, senón que tomamos un dispositivo xa preparado. É máis que suficiente para as nosas necesidades. Conectaremos a pantalla á Raspberry a través de HDMI.
Tamén pensamos transmitir vídeo desde GoPro a través dunha canle de radio separada, pero aínda se descoñece como funcionará: quizais as nubes baixas reduzan moito o alcance de comunicación. Pero, en calquera caso, despois de atopar o globo estratosférico aterrado, publicaremos un vídeo da cámara e poderás ver por ti mesmo que mensaxes recibiu o noso "centro de datos previos ao espazo" e a que altitude subiu: mostrarase a telemetría. na mesma páxina HTML, Ademais, un anaco do horizonte será visible.
Comida
Toda a beleza descrita anteriormente será alimentada por un conxunto de baterías de litio montadas segundo o circuíto 3S4B: tres en serie, catro en paralelo. A capacidade total é duns 14 Ah a unha tensión de 12 V. Segundo as nosas estimacións, isto debería ser suficiente, pero despois da montaxe final, por suposto, mediremos o consumo real e, se é necesario, engadiremos máis baterías.
Engade a todo isto balizas GPS, que utilizaremos para buscar o globo estratosférico aterrado. E a caixa hermética será a "casa" para o servidor e outros dispositivos.
Protexerá os equipos delicados dos cambios de temperatura e presión. Ao mesmo tempo, tamén reducirá a dose de radiación, aínda que isto non xoga ningún papel para o noso proxecto, o servidor voará na estratosfera durante un tempo demasiado curto e o fondo alí non é tan alto como na ISS.
Ademais de enviar mensaxes a , podes participar nunha competición e adiviñar onde aterrará a sonda. O premio principal é unha viaxe a Baikonur para o lanzamento da nave espacial tripulada Soyuz-MS-13.
Fonte: www.habr.com