Sky Server: Getting Ready for Launch

I innlegg om regatta Vi nevnte at alle Habr-brukere kan se frem til en konkurranse med premier i august. Nå er det på tide å avsløre hemmelighetene. Vi fikk en tanke om at uttrykket «server i skyene» kan forstås bokstavelig. Hva om vi faktisk sender en fungerende server opp i luften som kan pinges? I begynnelsen virket ideen sprø, men etter å ha vridd og vendt på den, diskutert den i det uendelige, kom vi likevel opp med en måte å sende serveren opp mot fuglene. Den epokegjørende lanseringen vil finne sted mot slutten av august, mens vi nå jobber med den tekniske delen av prosjektet. Detaljer nedenfor.

1. Serveren blir basert på Raspberry Pi 3

   Det ville vært interessant å løfte en 1U-server i luften, men vekten + vekten av UPS-en… For alt dette ville en betydelig løftekraft vært nødvendig. Og hvorfor gjøre det, når vi kan sette opp en ganske anstendig server basert på den kompakte Raspberry Pi 3, som har regnekraft flere hundre ganger større enn den maskinen Tim Berners-Lee lekte med i 1991.

2. Serveren skal sendes opp med en luftballong

   Vi hadde ideer om å løfte serveren på en heliumsonde, men da ville serveren bare bli pinget i kort tid før ballongen sprakk i høyden i tynnere atmosfære, og hele konstruksjonen ville falle til bakken. Vi ønsket å utvide «vinduet» for sending til halvannen time. Derfor bestemte vi oss for å bruke en luftballong. Flytiden er to timer. I tillegg, selv om flyvningen ikke er helt styrt, kan vår ingeniør være i kurven, og dersom det oppstår problemer, kan han raskt, på stedet, «slå den på og av».

3. Vi vil bruke mobilnettverket som transportnett.

   Moderne WiFi-antenner kan nå ganske langt, men for dette måtte vi bygge et kommunikasjonsanlegg som knapt ville gi etter for militære radarsystemer. Det gir ikke mening å bygge et slikt system for 1,5–2 timers kommunikasjon, ettersom mobilnettverket må fungere stabilt på høyden der ballonflyvningen skjer.

Etter å ha formulert disse «postulatene» sluttet prosjektet å virke umulig, og snart begynte vi å jobbe med alle tre retningene samtidig.

Først kontaktet vi folkene fra nearspace.ru, som har stor erfaring med å sende diverse utstyr opp i luften (med påfølgende leting og redning).

Deretter tok vi frem Raspberry Pi 3 som lå i adminens skuff, og begynte å konfigurere den.

Vi koblet til kameraet:

Og testet det på vår "Semyon":

Semyon er veldig praktisk som modell og assistent - han ber ikke om mat, blir ikke distrahert av telefoner, er alltid i godt humør og med et bredt smil over hele hjelmen. Selvfølgelig trenger vi ikke en slik romdrakt for flygningen, men den skaper riktig atmosfære på kontoret.

Prosjektplanen ser ut som følger:

Powerbank brukes til bakken testing; for oppstart trenger vi noe mer pålitelig.

Den mest interessante maskinvaren er kortet for å hente data fra alle sensorer:

Guttene fra nearspace.ru slitt lenge med forskjellige alternativer, men så laget de selv en omborddatamaskin, fordi pålitelighet er av avgjørende betydning; suksessen til hele prosjektet avhenger av telemetridataene. Omborddatamaskinen ansvarer for å motta data fra alle tilkoblede sensorer og sender dem til Raspberry Pi.

Vi startet opp, konfigurerte, og etter bare et par uker med programmering og bønner fikk vi telemetridataene og bilder av Semyon med det vidvinklede kameraet:

Telemetridataene sendes som en enkelt streng i følgende format:

Deretter konverterer denne koden strengen til et array og viser dataene på nettsiden:

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

Beskrivelse av noen av dataene:

• N:2432; — pakke nummer, som alltid øker
• T:40m39s; — tiden siden oppstart av flykontrolleren
• MP.Stage:0; — flygningstrinn (0 — på bakken eller under 1 km, 1 — oppstigning, 2 — svevende i høyden, 3 — nedstigning)
• MP.Alt:54; — barometrisk høyde i meter over havnivå — dette bør vises
• MP.VSpeed:0.0; — vertikal fart i meter per sekund med medianfilter
• MP.AvgVSpeed:0.0; — vertikal fart i meter per sekund med gjennomsnittsfilter
• Baro.Press:1006.49; — trykk målt av barometeret i millibar
• Baro.Alt:54; — høyde og barometer
• Baro.Temp:36.99; — temperatur på selve barometeret
• GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s; — nåværende koordinater
• GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s; — koordinatene for startpunktet
• GPS.Alt:165; — høyde målt av GPS i meter
• GPS.Dst:10; — avstanden fra startpunktet i meter
• DS.Temp:[fc]=34.56; — temperatursensor på kortet

Slik ser de utdataene ut:

Array 
(
       [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 
)

Hva skal man gjøre hvis mobilnettet "faller ut"? I så fall har vi et sekundært kort som har plass til to SIM-kort (byttet ut i ett spor):

Den kan automatisk bytte til reservekanalen hvis hovedkanalen plutselig slutter å svare.

Hva skjer hvis begge mobilnettene blir utilgjengelige?

(Gutten fra utgivelsen "Yeralash" nr. 45 leser ikke uten grunn "Sannsynlighetsteori")

I så fall vil vi ha en uavhengig GPS-tracker som sender signal om sin posisjon. Vær oppmerksom på at dette skjer ikke via mobilnett, hvis tilgjengelighet ikke er garantert over lange avstander, men via satellitt.

Ja, GPS-trackeren er noe større enn den som ble implantert under huden på James Bond. Siden vår konkurranse avhenger av koordinatene til den flygende serveren, vil denne delen av dataene som hentes fra bordet være den viktigste. Men vi kommer til å fortelle mer om dette i neste innlegg. Hold øye med bloggen vår!

Vi tror så sterkt på suksessen til hele prosjektet at vi til og med har kunngjort en konkurranse for dem som vil prøve å gjette hvor ballen vil lande. Detaljer i vår et nytt innlegg.

Kilde: habr.com