I morgen sender vi serveren vår inn i stratosfæren. Under flyturen vil den stratosfæriske ballongen distribuere Internett, skyte og overføre video- og telemetridata til bakken. Vi skrev flere ganger at vi ville snakke om den tekniske siden av prosjektet vårt "Space Data Center" (svarte tidligere på navnet ""). Vi lovet - vi leverer! Under kuttet er det en håndfull biter av maskinvare og kode.
Internett server
Selv i det forrige "Server in the Clouds"-prosjektet, da vi steg opp i en fullverdig ballong med et mannskap på to personer, var det, la oss si, ikke rasjonelt å ta med oss en fullverdig server med en batterienhet. Og nå snakker vi om en liten stratosfærisk ballong, som må klatre 30 km, ikke 1. Derfor valgte vi samme Raspberry Pi som webserver. Denne mikrodatamaskinen vil generere en HTML-side og vise den på en separat skjerm.
Satellittforbindelse
I tillegg til Raspberry vil modemer fra Iridium og Globalstar satellittkommunikasjonsnettverk fly om bord. Som du husker, planla vi å legge til et modem for det innenlandske Gonets-nettverket til selskapet deres, men vi hadde ikke tid til å motta det på forhånd, så vi sender det på neste fly. Gjennom satellittmodem vil webserveren motta meldingene dine, som kan sendes til . Disse meldingene vil bli overført til Raspberry Pi, som setter dem i kø og viser dem på en HTML-side.
Viktig punkt: grensen for lengden på en tekstmelding på russisk er 58 tegn (inkludert mellomrom). Hvis meldingen er lengre, kuttes den under overføringen. Dessuten vil alle spesialtegn kuttes ut fra teksten, for eksempel /+$%&;''""<>n o.l.
Siden Raspberry Pi kun har én UART-port, vil vi koble satellittmodemene gjennom en mellomliggende hub, som vil samle inn data fra modemene og sende dem til Raspberry Pi.
Radiomodem
Nettserveren vil ikke bare vise alle meldinger mottatt fra deg på skjermen, men også overføre dem til jorden via et LoRa radiomodem. Så vi ønsker å teste ideen om å distribuere Internett fra stratosfæren (en hyllest til Google Loon-prosjektet). Selvfølgelig er vår stratosfæriske ballong ikke en fullverdig kommunikasjonsrepeater, men selv om dens evner er tilstrekkelige for stabil dataoverføring, uten store tap av informasjon, vil spesialiserte systemer definitivt takle å distribuere Internett fra før-rommet.
Telemetri
I tillegg planlegger vi å vise telemetridata på samme HTML-side. Raspberry Pi vil ta dem fra en egen flykontroller.
Den avhører ulike sensorer som kan plasseres både i og utenfor den hermetiske maskinvareboksen, samler informasjonen i en haug, grer den og gir den i en praktisk form til de som spør. I vårt tilfelle vil den be om Raspberry Pi. Vi vil registrere trykk, høyde, GPS-koordinater, vertikal og horisontal hastighet og temperatur.
Dataene fra flygelederen overføres i lange linjer, som deretter bruker denne koden:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
':' => '=',
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);gjøre om til en matrise i en form som er praktisk for visning:
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
)Vi vil også kringkaste telemetridata til jorden sammen med meldingene dine. For å gjøre dette vil vi utplassere en mottaksstasjon på oppskytningsstedet.
Display og kamera
For at du skal være sikker på at serveren faktisk mottar meldingene dine via satellittkommunikasjon, og at den faktisk fløy inn i stratosfæren og ikke står på kontoret vårt, bestemte vi oss for å vise alle meldinger med telemetri på en skjerm som vil bli filmet av en GoPro. Det var lite tid til å forberede prosjektet (hvordan kan det noen gang bli mye av det?!), så vi brydde oss ikke med Aliexpress og et loddebolt, men tok i stedet en ferdig enhet. Det er mer enn nok for våre behov. Vi kobler skjermen til Raspberry via HDMI.
Vi planlegger også å sende video fra GoPro via en egen radiokanal, men hvordan det vil fungere er fortsatt ukjent – kanskje vil lave skyer redusere kommunikasjonsrekkevidden kraftig. Men i alle fall, etter at vi har funnet den landede stratosfæriske ballongen, vil vi legge ut en video fra kameraet, og du kan selv se hvilke meldinger vårt "pre-space datacenter" mottok og hvilken høyde det klatret til - telemetrien vil vises i samme HTML-side, I tillegg vil en del av horisonten være synlig.
Ernæring
All skjønnheten beskrevet ovenfor vil bli drevet av en samling av litiumbatterier satt sammen i henhold til 3S4B-kretsen - tre i serie, fire i parallell. Den totale kapasiteten er ca 14 Ah ved en spenning på 12 V. Ifølge våre estimater skal dette være nok, men etter sluttmonteringen vil vi selvfølgelig måle det faktiske forbruket, og om nødvendig legge til flere batterier.
Legg til alt dette GPS-beacons, som vi vil bruke til å søke etter den landende stratosfæriske ballongen. Og den hermetiske boksen vil være "huset" for serveren og andre enheter.
Det vil beskytte delikat utstyr mot temperatur- og trykkendringer. Samtidig vil det også redusere stråledosen, selv om dette ikke spiller noen rolle for vårt prosjekt, serveren vil fly i stratosfæren for kort tid, og bakgrunnen der er ikke så høy som på ISS.
I tillegg til å sende meldinger til , kan du delta i en konkurranse og gjette hvor sonden vil lande. Hovedpremien er en reise til Baikonur for oppskytingen av det bemannede romfartøyet Soyuz-MS-13.
Kilde: www.habr.com