Jutro wyślemy nasz serwer w stratosferę. Podczas lotu balon stratosferyczny będzie dystrybuował Internet, nagrywał i przesyłał na ziemię dane wideo i telemetryczne. Kilkukrotnie pisaliśmy, że będziemy rozmawiać o technicznej stronie naszego projektu „Space Data Center” (wcześniej odpowiedzieliśmy na nazwę „„). Obiecaliśmy - dostarczamy! Pod nacięciem znajduje się garść kawałków sprzętu i kodu.
serwer internetowy
Nawet w poprzednim projekcie „Serwer w chmurach”, kiedy wznosiliśmy się pełnoprawnym balonem z dwuosobową załogą, zabranie ze sobą pełnoprawnego serwera z zespołem akumulatorowym było, powiedzmy, nieracjonalne. A teraz mówimy o małym balonie stratosferycznym, który będzie musiał wznieść się na 30 km, a nie 1. Dlatego jako serwer WWW wybraliśmy to samo Raspberry Pi. Ten mikrokomputer wygeneruje stronę HTML i wyświetli ją na oddzielnym wyświetlaczu.
Połączenie satelitarne
Oprócz Raspberry na pokładzie będą latać modemy z satelitarnych sieci komunikacyjnych Iridium i Globalstar. Jak pamiętacie, planowaliśmy dodać do ich firmy modem do krajowej sieci Gonets, ale nie mieliśmy czasu, aby otrzymać go wcześniej, więc wyślemy go następnym lotem. Poprzez modemy satelitarne serwer WWW będzie odbierał Twoje wiadomości, które można do nich wysyłać . Wiadomości te zostaną przesłane do Raspberry Pi, które umieści je w kolejce i wyświetli na stronie HTML.
Ważna uwaga: limit długości wiadomości tekstowej w języku rosyjskim wynosi 58 znaków (ze spacjami). Jeżeli wiadomość jest dłuższa, zostanie ucięta podczas transmisji. Ponadto z tekstu zostaną wycięte wszystkie znaki specjalne, np. /+$%&;''""<>n i tym podobne.
Ponieważ Raspberry Pi posiada tylko jeden port UART, modemy satelitarne połączymy poprzez koncentrator pośredni, który będzie zbierał dane z modemów i przesyłał je do Raspberry Pi.
Modem radiowy
Serwer WWW nie tylko wyświetli na wyświetlaczu wszystkie otrzymane od Ciebie wiadomości, ale także prześle je na Ziemię za pośrednictwem modemu radiowego LoRa. Chcemy więc przetestować pomysł dystrybucji Internetu ze stratosfery (hołd dla projektu Google Loon). Oczywiście nasz balon stratosferyczny nie jest pełnoprawnym wzmacniaczem komunikacyjnym, ale nawet jeśli jego możliwości wystarczą do stabilnej transmisji danych, bez dużych strat informacji, to wyspecjalizowane systemy z pewnością poradzą sobie z dystrybucją Internetu z przedkosmosu.
Telemetria
Dodatkowo planujemy wyświetlać dane telemetryczne na tej samej stronie HTML. Raspberry Pi pobierze je z osobnego kontrolera lotu.
Przesłuchuje różne czujniki, które można umieścić zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz hermetycznej skrzynki sprzętowej, zbiera informacje w stos, przeczesuje je i przekazuje w wygodnej formie pytającym. 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 długimi liniami, czyli za pomocą tego 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);zamień na tablicę w formie wygodnej 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
)Wraz z Twoimi wiadomościami będziemy także transmitować na Ziemię dane telemetryczne. W tym celu umieścimy stację odbiorczą w miejscu startu.
Wyświetlacz i aparat
Abyście mieli pewność, że serwer rzeczywiście odbiera Wasze wiadomości poprzez komunikację satelitarną i że rzeczywiście poleciał w stratosferę a nie stoi w naszym biurze, postanowiliśmy wyświetlać wszystkie wiadomości z telemetrią na wyświetlaczu, który będzie przechwytywany przez GoPro. Czasu na przygotowanie projektu było mało (jak w ogóle może go być dużo?!), więc nie zawracaliśmy sobie głowy Aliexpress i lutownicą, tylko wzięliśmy gotowe urządzenie. To jest więcej niż wystarczające dla naszych potrzeb. Wyświetlacz podłączymy do Raspberry poprzez HDMI.
Planujemy także transmisję wideo z GoPro za pośrednictwem osobnego kanału radiowego, ale na razie nie wiadomo, jak to będzie działać – być może niskie chmury znacznie zmniejszą zasięg komunikacji. Ale w każdym razie, gdy już odnajdziemy wylądowany balon stratosferyczny, opublikujemy wideo z kamery i sami będziecie mogli przekonać się, jakie wiadomości otrzymało nasze „przedkosmiczne centrum danych” i na jaką wysokość się wspięło – wyświetli się telemetria na tej samej stronie HTML, dodatkowo widoczny będzie fragment horyzontu.
Żywność
Całość opisanej powyżej piękności będzie zasilana przez zespół akumulatorów litowych zmontowanych według obwodu 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 kolejne akumulatory.
Dodajmy do tego sygnalizatory GPS, które wykorzystamy do poszukiwania lądującego balonu stratosferycznego. A hermetyczna skrzynka będzie „domem” dla serwera i innych urządzeń.
Zabezpieczy delikatny sprzęt przed zmianami temperatury i ciśnienia. Jednocześnie zmniejszy to również dawkę promieniowania, choć dla naszego projektu nie odgrywa to żadnej roli, serwer będzie latał w stratosferze zbyt krótko, a tło tam nie będzie tak wysokie jak na ISS.
Oprócz wysyłania wiadomości do , możesz wziąć udział w konkursie i zgadnąć, gdzie wyląduje sonda. Nagrodą główną jest wyjazd do Bajkonuru na wystrzelenie załogowego statku kosmicznego Sojuz-MS-13.
Źródło: www.habr.com