Jutri bomo poslali naš strežnik v stratosfero. Med letom bo stratosferski balon distribuiral internet, snemal in prenašal video in telemetrične podatke na tla. Večkrat smo zapisali, da bomo govorili o tehnični plati našega projekta "Vesoljski podatkovni center" (prej se je odzval na ime ""). Obljubili smo - izpolnimo! Pod rezom je peščica kosov strojne opreme in kode.
spletni strežnik
Tudi v prejšnjem projektu »Server in the Clouds«, ko smo se dvignili s polnopravnim balonom s posadko dveh ljudi, vzeti s seboj polnopravni strežnik z baterijskim sklopom, recimo temu, ni bilo racionalno. In zdaj govorimo o majhnem stratosferskem balonu, ki se bo moral povzpeti 30 km, ne 1. Zato smo za spletni strežnik izbrali isti Raspberry Pi. Ta mikroračunalnik bo ustvaril stran HTML in jo prikazal na ločenem zaslonu.
Satelitska povezava
Poleg Raspberryja bodo na krovu leteli modemi satelitskih komunikacijskih omrežij Iridium in Globalstar. Kot se spomnite, smo nameravali njihovemu podjetju dodati modem za domače omrežje Gonets, vendar ga nismo imeli časa prejeti vnaprej, zato ga bomo poslali z naslednjim letom. Preko satelitskih modemov bo spletni strežnik prejel vaša sporočila, ki jih lahko pošljete na . Ta sporočila bodo poslana v Raspberry Pi, ki jih bo postavil v čakalno vrsto in prikazal na strani HTML.
Pomembna točka: omejitev dolžine besedilnega sporočila v ruščini je 58 znakov (vključno s presledki). Če je sporočilo daljše, bo med prenosom odrezano. Prav tako bodo vsi posebni znaki izrezani iz besedila, npr. /+$%&;''""<>n in podobni.
Ker ima Raspberry Pi le en UART port, bomo satelitske modeme povezali preko vmesnega vozlišča, ki bo zbiralo podatke iz modemov in jih pošiljalo v Raspberry Pi.
Radijski modem
Spletni strežnik ne bo le prikazoval vseh sporočil, ki jih prejme od vas, ampak jih bo preko radijskega modema LoRa posredoval tudi na Zemljo. Zato želimo preizkusiti zamisel o distribuciji interneta iz stratosfere (poklon projektu Google Loon). Seveda naš stratosferski balon ni popoln komunikacijski repetitor, a tudi če njegove zmogljivosti zadostujejo za stabilen prenos podatkov, brez velikih izgub informacij, se bodo specializirani sistemi zagotovo spopadli z distribucijo interneta iz predvesolja.
Telemetrija
Poleg tega načrtujemo prikaz telemetričnih podatkov na isti strani HTML. Raspberry Pi jih bo vzel iz ločenega krmilnika letenja.
Preiskuje različne senzorje, ki jih je mogoče namestiti znotraj in zunaj strojne hermetične škatle, zbira informacije na kup, jih prečeše in jih v priročni obliki posreduje tistim, ki vprašajo. V našem primeru bo zahteval Raspberry Pi. Beležili bomo pritisk, nadmorsko višino, GPS koordinate, vertikalno in horizontalno hitrost ter temperaturo.
Podatki iz krmilnika letenja se prenašajo v dolgih vrstah, ki nato z uporabo te kode:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
':' => '=',
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);pretvorite v matriko v obliki, primerni za prikaz:
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
)Poleg vaših sporočil bomo na Zemljo oddajali tudi telemetrične podatke. Da bi to naredili, bomo na izstrelišču postavili sprejemno postajo.
Zaslon in kamera
Da bi se lahko prepričali, da strežnik dejansko prejema vaša sporočila preko satelitske komunikacije in da je dejansko odletel v stratosfero in ne stoji v naši pisarni, smo se odločili, da vsa sporočila prikažemo s telemetrijo na zaslonu, ki ga bo zajemal GoPro. Časa za pripravo projekta je bilo malo (kako ga je sploh lahko veliko?!), zato se nismo ukvarjali z Aliexpressom in spajkalnikom, ampak smo vzeli že pripravljeno napravo. Za naše potrebe je več kot dovolj. Zaslon bomo na Raspberry povezali preko HDMI.
Načrtujemo tudi oddajanje videa iz GoPro prek ločenega radijskega kanala, a kako bo delovalo, še ni znano - morda bo nizka oblačnost močno zmanjšala doseg komunikacije. Toda v vsakem primeru, ko najdemo pristali stratosferski balon, bomo objavili video s kamere in sami se boste lahko prepričali, kakšna sporočila je prejemal naš "predvesoljski podatkovni center" in na kakšno višino se je povzpel - prikazana bo telemetrija na isti strani HTML, Poleg tega bo viden košček obzorja.
Hrana
Vso zgoraj opisano lepoto bo napajal sklop litijevih baterij, sestavljenih po vezju 3S4B – tri zaporedno, štiri vzporedno. Skupna kapaciteta je približno 14 Ah pri napetosti 12 V. Po naši oceni bi to moralo zadostovati, po končni montaži pa bomo seveda izmerili dejansko porabo in po potrebi dodali še baterije.
K vsemu temu dodajte GPS svetilnike, s katerimi bomo iskali pristali stratosferski balon. In hermetična škatla bo "hiša" za strežnik in druge naprave.
Zaščitil bo občutljivo opremo pred spremembami temperature in tlaka. Hkrati bo zmanjšal tudi dozo sevanja, čeprav to za naš projekt ne igra nobene vloge, strežnik bo v stratosferi letel prekratek čas, ozadje pa tam ni tako visoko kot na ISS.
Poleg pošiljanja sporočil na , lahko sodelujete v tekmovanju in ugibate, kje bo sonda pristala. Glavna nagrada je potovanje v Bajkonur na izstrelitev vesoljskega plovila s posadko Sojuz-MS-13.
Vir: www.habr.com