Morgen sturen we onze server de stratosfeer in. Tijdens de vlucht verspreidt de stratosferische ballon internet, schiet en verzendt video- en telemetriegegevens naar de grond. We hebben al meerdere malen geschreven dat we u over de technische kant van ons project “Space Data Center” (voorheen bekend als “»). Wij beloofden - wij maakten het waar! Onder de snede bevindt zich een handvol hardware en code.
web Server
Zelfs in het vorige project “Server in the Clouds”, toen we met een bemanning van twee personen in een volwaardige heteluchtballon opstegen, was het meenemen van een volwaardige server met een batterijpakket, laten we zeggen, niet rationeel. We hebben het hier over een kleine stratosferische ballon die 30 km moet stijgen, en niet 1. Daarom hebben we dezelfde Raspberry Pi gekozen als webserver. Deze microcomputer genereert een HTML-pagina en geeft deze weer op een apart beeldscherm.
Satellietverbinding
Naast Raspberry zullen ook modems van de satellietcommunicatienetwerken Iridium en Globalstar aan boord zijn. Zoals u zich zult herinneren, wilden we bij hun bedrijf een modem van het binnenlandse netwerk "Gonets" installeren. We hebben deze echter niet op voorhand ontvangen en zullen deze dus met de eerstvolgende vlucht meesturen. Via satellietmodems ontvangt de webserver uw berichten, die naar uw computer kunnen worden verzonden. . Deze berichten worden doorgestuurd naar de Raspberry Pi, die ze in een wachtrij plaatst en op een HTML-pagina weergeeft.
Belangrijk: de maximale lengte van een Russisch sms-bericht bedraagt 58 tekens (inclusief spaties). Als het bericht langer is, wordt het tijdens de transmissie afgebroken. Ook worden alle speciale tekens uit de tekst geknipt, bijvoorbeeld: /+$%&;''""<>n en dergelijke.
Omdat de Raspberry Pi maar één UART-poort heeft, verbinden we de satellietmodems via een tussenliggende hub. Deze hub verzamelt gegevens van de modems en stuurt deze naar de Raspberry Pi.
Radiomodem
De webserver geeft niet alleen alle van u ontvangen berichten weer op het scherm, maar verstuurt ze ook via de LoRa-radiomodem naar de aarde. Daarom willen we het idee testen om internet vanuit de stratosfeer te verspreiden (eerbetoon aan het Google Loon-project). Natuurlijk is onze stratosferische ballon geen volwaardige communicatierepeater, maar zelfs als de capaciteiten ervan voldoende zijn voor een stabiele gegevensoverdracht, zonder groot verlies van informatie, dan zullen gespecialiseerde systemen zeker in staat zijn om het internet vanuit de pre-ruimte te distribueren.
Telemetrie
Bovendien is het onze bedoeling om telemetriegegevens op dezelfde HTML-pagina weer te geven. Raspberry Pi haalt ze op uit een aparte flight controller.
Het systeem ondervraagt diverse sensoren die zowel binnen als buiten de hermetische hardwarebox kunnen worden geplaatst, verzamelt de informatie op een hoop, kamt deze uit en geeft deze in een handige vorm aan degenen die erom vragen. In ons geval zal er om Raspberry Pi gevraagd worden. We registreren de druk, hoogte, GPS-coördinaten, verticale en horizontale snelheid en temperatuur.
De gegevens van de vluchtcontroller worden in lange strings verzonden, die vervolgens met behulp van de volgende code worden verwerkt:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
':' => '=',
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);worden omgezet in een array in een vorm die handig is voor weergave:
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
)Samen met uw berichten sturen wij ook telemetriegegevens naar de aarde. Om dit te realiseren, plaatsen we een ontvangststation op de lanceerplaats.
Beeldscherm en camera
Om zeker te weten dat de server uw berichten daadwerkelijk via de satelliet ontvangt en dat de server daadwerkelijk in de stratosfeer is gevlogen en niet in ons kantoor staat, hebben we besloten alle telemetrieberichten op een scherm weer te geven. Dit scherm wordt vervolgens met een GoPro gefilmd. Er was weinig tijd om het project voor te bereiden (en wanneer heb je ooit te veel tijd?!), dus we hebben AliExpress en de soldeerbout laten liggen, maar in plaats daarvan een kant-en-klaar apparaat meegenomen. Het is meer dan voldoende voor onze behoeften. We verbinden het scherm via HDMI met de Raspberry.
We zijn ook van plan om videobeelden van de GoPro via een apart radiokanaal uit te zenden, maar hoe dat precies in zijn werk gaat, is nog onbekend. Misschien dat laaghangende wolken het bereik aanzienlijk beperken. Maar hoe dan ook, nadat we de gelande stratosferische ballon hebben gevonden, zullen we een video van de camera posten en kunt u zelf zien welke berichten ons "pre-space datacenter" heeft ontvangen en hoe hoog het klom - de telemetrie zal worden weergegeven op dezelfde HTML-pagina en een stukje van de horizon zal ook zichtbaar zijn.
Eten
Al het hierboven beschreven moois wordt van stroom voorzien door een samenstel van lithium-batterijen, geassembleerd volgens het 3S4B-schema: drie in serie, vier parallel. De totale capaciteit bedraagt ongeveer 14 Ah bij 12 V. Volgens onze schatting zou dit voldoende moeten zijn, maar na de eindmontage meten we uiteraard het werkelijke verbruik en voegen we indien nodig meer accu's toe.
Voeg aan dit alles GPS-bakens toe, waarmee we naar de gelande stratosferische ballon gaan zoeken. En het ‘huis’ voor de server en andere apparaten zal een hermetische doos zijn.
Het beschermt kwetsbare apparatuur tegen temperatuur- en drukschommelingen. Tegelijkertijd zal het de stralingsdosis verminderen, hoewel dit voor ons project geen rol speelt. De server zal immers niet lang in de stratosfeer blijven vliegen en de achtergrond is daar ook niet zo hoog als in het ISS.
Naast het versturen van berichten naar , kunt u deelnemen aan de wedstrijd en de landingsplaats van de sonde raden. De hoofdprijs is een reis naar Baikonur voor de lancering van het bemande ruimtevaartuig Sojoez-MS-13.
Bron: www.habr.com
