Jutro wyślemy nasz serwer w stratosferę. Podczas lotu balon stratosferyczny będzie udostępniał Internet, nagrywał i przesyłał na Ziemię dane wideo i telemetryczne. Kilkakrotnie pisaliśmy, że opowiemy Państwu o technicznej stronie naszego projektu „Centrum Danych Kosmicznych” (dawniej znanego jako „»). Obiecaliśmy - dotrzymaliśmy! Pod spodem znajduje się garść sprzętu i kodu.
serwer internetowy
Już w poprzednim projekcie „Serwer w chmurach”, kiedy wznosiliśmy się w pełnym balonie na ogrzane powietrze z załogą składającą się z dwóch osób, zabieranie ze sobą pełnego serwera z zespołem akumulatorów było, powiedzmy, nieracjonalne. Mówimy teraz o małym balonie stratosferycznym, który będzie musiał wznieść się na wysokość 30 km, a nie 1. Dlatego wybraliśmy ten sam Raspberry Pi jako serwer WWW. Ten mikrokomputer wygeneruje stronę HTML i wyświetli ją na osobnym wyświetlaczu.
Połączenie satelitarne
Oprócz Raspberry na pokładzie znajdą się modemy sieci łączności satelitarnej Iridium i Globalstar. Jak pamiętacie, planowaliśmy dołożyć do ich firmy modem krajowej sieci „Gonets”, ale nie udało nam się go otrzymać wcześniej, więc wyślemy go następnym lotem. Za pomocą modemów satelitarnych serwer WWW będzie odbierał Twoje wiadomości, które można wysyłać do . Wiadomości te zostaną przesłane do Raspberry Pi, który umieści je w kolejce i wyświetli na stronie HTML.
Ważne: limit długości wiadomości tekstowej w języku rosyjskim wynosi 58 znaków (łącznie ze spacjami). Jeżeli wiadomość będzie dłuższa, zostanie ucięta podczas transmisji. Ponadto wszystkie znaki specjalne zostaną wycięte z tekstu, na przykład: /+$%&;''""<>n i tym podobne.
Ponieważ Raspberry Pi ma tylko jeden port UART, podłączymy modemy satelitarne poprzez koncentrator pośredniczący, który będzie zbierał dane z modemów i wysyłał je do Raspberry Pi.
Modem radiowy
Serwer internetowy nie tylko wyświetli na ekranie wszystkie otrzymane od Ciebie wiadomości, ale także prześle je na Ziemię za pomocą modemu radiowego LoRa. Chcemy więc przetestować pomysł dystrybucji Internetu ze stratosfery (hołd dla projektu Google Loon). Oczywiście, nasz balon stratosferyczny nie jest pełnoprawnym przekaźnikiem komunikacyjnym, ale nawet jeśli jego możliwości okażą się wystarczające do stabilnej transmisji danych, bez dużych strat informacji, to wyspecjalizowane systemy na pewno poradzą sobie z dystrybucją Internetu z przedkosmosu.
Telemetria
Ponadto planujemy wyświetlać dane telemetryczne na tej samej stronie HTML. Raspberry Pi będzie pobierać je z oddzielnego kontrolera lotu.
Bada on różne czujniki, które można umieścić zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz hermetycznej skrzynki sprzętowej, zbiera informacje w formie stosu, przeczesuje je i przekazuje osobom, które o nie poproszą, w wygodnej formie. W naszym przypadku poprosi o Raspberry Pi. Będziemy rejestrować ciśnienie, wysokość, współrzędne GPS, prędkość pionową i poziomą oraz temperaturę.
Dane z kontrolera lotu przesyłane są w długich ciągach znaków, które następnie przetwarzane są za pomocą następującego kodu:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
':' => '=',
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);są konwertowane na tablicę w formie łatwej do wyświetlenia:
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
)Razem z wiadomościami będziemy również przesyłać na Ziemię dane telemetryczne. Aby to zrobić, rozmieścimy stację odbiorczą na stanowisku startowym.
Wyświetlacz i kamera
Aby mieć pewność, że serwer rzeczywiście odbiera wiadomości przesyłane przez satelitę, a nie znajduje się w naszym biurze, a jedynie poleciał w stratosferę, postanowiliśmy wyświetlić wszystkie wiadomości telemetryczne na wyświetlaczu, który będzie filmowany przez kamerę GoPro. Czasu na przygotowanie projektu było mało (a kiedy jest go za dużo?!), więc nie zawracaliśmy sobie głowy AliExpress i lutownicą, tylko wzięliśmy gotowe urządzenie. To więcej niż potrzeba dla naszych potrzeb. Podłączymy wyświetlacz do Raspberry poprzez HDMI.
Planujemy także transmisję obrazu z kamery GoPro oddzielnym kanałem radiowym, ale jak to będzie działać, na razie nie wiadomo - być może niskie chmury znacznie ograniczą zasięg komunikacji. Ale w każdym razie, po tym jak znajdziemy lądujący balon stratosferyczny, opublikujemy nagranie z kamery i będziecie mogli zobaczyć na własne oczy, jakie wiadomości otrzymało nasze „przedkosmiczne centrum danych” i jak wysoko się wzniosło – na tej samej stronie HTML wyświetli się telemetria, a także będzie widoczny fragment horyzontu.
Żywność
Wszystkie opisane wyżej cudeńka będą zasilane zestawem baterii litowych, montowanych według schematu 3S4B - trzy szeregowo, cztery równolegle. Całkowita pojemność wynosi około 14 Ah przy napięciu 12 V. Według naszych szacunków powinno to wystarczyć, ale po ostatecznym montażu oczywiście zmierzymy rzeczywiste zużycie i w razie potrzeby dołożymy więcej akumulatorów.
Do tego wszystkiego dodajmy nadajniki GPS, dzięki którym będziemy szukać lądującego balonu stratosferycznego. A „domem” dla serwera i innych urządzeń będzie hermetyczna skrzynka.
Zabezpieczy delikatny sprzęt przed zmianami temperatury i ciśnienia. Jednocześnie zmniejszy to dawkę promieniowania, choć w naszym projekcie nie ma to żadnego znaczenia, serwer nie będzie leciał w stratosferze zbyt długo, a tło tam nie jest tak wysokie jak na ISS.
Oprócz wysyłania wiadomości do , możesz wziąć udział w konkursie i odgadnąć miejsce lądowania sondy. Główną nagrodą jest wyjazd do Bajkonuru na start załogowego statku kosmicznego Sojuz-MS-13.
Źródło: www.habr.com
