Domani invieremo il nostro server nella stratosfera. Durante il volo, il pallone stratosferico distribuirà Internet, ripreserà e trasmetterà a terra dati video e telemetrici. Abbiamo scritto più volte che avremmo parlato del lato tecnico del nostro progetto “Space Data Center” (in precedenza aveva risposto al nome “"). Lo abbiamo promesso: lo consegniamo! Sotto il taglio c'è una manciata di pezzi di hardware e codice.
server web
Anche nel precedente progetto "Server in the Clouds", quando siamo saliti su un pallone a tutti gli effetti con un equipaggio di due persone, portare con noi un server a tutti gli effetti con un gruppo batteria non era, diciamo, razionale. E ora parliamo di un piccolo pallone stratosferico, che dovrà salire per 30 km, non 1. Pertanto, abbiamo scelto lo stesso Raspberry Pi come server web. Questo microcomputer genererà una pagina HTML e la visualizzerà su un display separato.
Comunicazioni via satellite
Oltre al Raspberry voleranno a bordo anche i modem delle reti di comunicazione satellitare Iridium e Globalstar. Come ricorderete, avevamo in programma di aggiungere alla loro azienda un modem per la rete domestica Gonets, ma non abbiamo avuto il tempo di riceverlo in anticipo, quindi lo invieremo sul volo successivo. Attraverso i modem satellitari, il server web riceverà i vostri messaggi, che potranno essere inviati . Questi messaggi verranno trasmessi al Raspberry Pi, che li accoderà e li visualizzerà su una pagina HTML.
Punto importante: il limite della lunghezza di un messaggio di testo in russo è di 58 caratteri (spazi inclusi). Se il messaggio è più lungo, verrà tagliato durante la trasmissione. Inoltre, tutti i caratteri speciali verranno eliminati dal testo, ad esempio: /+$%&;''""<>n e simili.
Poiché il Raspberry Pi ha solo una porta UART, collegheremo i modem satellitari tramite un hub intermedio, che raccoglierà i dati dai modem e li invierà al Raspberry Pi.
Radiomodem
Il server web non solo visualizzerà sul display tutti i messaggi ricevuti da te, ma li trasmetterà anche alla Terra tramite un radio modem LoRa. Vogliamo quindi testare l'idea di distribuire Internet dalla stratosfera (un omaggio al progetto Google Loon). Naturalmente, il nostro pallone stratosferico non è un ripetitore di comunicazione a tutti gli effetti, ma anche se le sue capacità sono sufficienti per una trasmissione stabile dei dati, senza grandi perdite di informazioni, i sistemi specializzati riusciranno sicuramente a far fronte alla distribuzione di Internet dal pre-spazio.
telemetria
Inoltre, prevediamo di visualizzare i dati di telemetria sulla stessa pagina HTML. Il Raspberry Pi li prenderà da un controller di volo separato.
Interroga vari sensori che possono essere posizionati sia all'interno che all'esterno della scatola ermetica dell'hardware, raccoglie le informazioni in una pila, le pettina e le consegna in una forma comoda a chi glielo chiede. Nel nostro caso, verrà richiesto Raspberry Pi. Registreremo pressione, altitudine, coordinate GPS, velocità verticale e orizzontale e temperatura.
I dati dal controllore di volo vengono trasmessi in lunghe file, che quindi, utilizzando questo codice:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
':' => '=',
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);trasformarsi in un array in una forma comoda per la visualizzazione:
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
)Insieme ai vostri messaggi trasmetteremo anche i dati telemetrici sulla Terra. Per fare ciò, schiereremo una stazione ricevente sul sito di lancio.
Display e fotocamera
Affinché tu possa assicurarti che il server stia effettivamente ricevendo i tuoi messaggi tramite comunicazione satellitare e che sia effettivamente volato nella stratosfera e non si trovi nel nostro ufficio, abbiamo deciso di visualizzare tutti i messaggi con telemetria su un display che verrà catturato da una GoPro. C’era poco tempo per preparare il progetto (come può essere così tanto?!), quindi non ci siamo presi la briga di Aliexpress e del saldatore, ma abbiamo preso un dispositivo già pronto. È più che sufficiente per le nostre esigenze. Collegheremo il display al Raspberry tramite HDMI.
Abbiamo anche in programma di trasmettere video da GoPro tramite un canale radio separato, ma come funzionerà non è ancora noto: forse le nuvole basse ridurranno notevolmente la portata della comunicazione. Ma in ogni caso, dopo aver trovato il pallone stratosferico atterrato, pubblicheremo un video dalla telecamera e potrai vedere tu stesso quali messaggi ha ricevuto il nostro "data center pre-spaziale" e a quale altitudine è salito: verrà visualizzata la telemetria nella stessa pagina HTML, inoltre, sarà visibile un pezzo di orizzonte.
Cibo
Tutta la bellezza sopra descritta sarà alimentata da un insieme di batterie al litio assemblate secondo il circuito 3S4B: tre in serie, quattro in parallelo. La capacità totale è di circa 14 Ah con una tensione di 12 V. Secondo le nostre stime dovrebbe essere sufficiente, ma dopo l'assemblaggio finale, ovviamente, misureremo il consumo effettivo e, se necessario, aggiungeremo altre batterie.
A tutto questo aggiungiamo i fari GPS, che utilizzeremo per cercare il pallone stratosferico atterrato. E la scatola ermetica sarà la “casa” del server e degli altri dispositivi.
Proteggerà le apparecchiature delicate dai cambiamenti di temperatura e pressione. Allo stesso tempo, ridurrà anche la dose di radiazioni, anche se questo non ha alcun ruolo per il nostro progetto, il server volerà nella stratosfera per un tempo troppo breve e lo sfondo non è così alto come sulla ISS.
Oltre a inviare messaggi a , potrai partecipare ad un concorso e indovinare dove atterrerà la sonda. Il premio principale è un viaggio a Baikonur per il lancio della navicella spaziale con equipaggio Soyuz-MS-13.
Fonte: habr.com