Server i molnet: förbereder oss för lansering

I inlägget om regattan Vi nämnde att alla Khabra-användare har en tävling med priser att se fram emot i augusti. Det är dags att dra bort gardinen av hemlighet. Vi kom på idén att frasen "server i molnet" kan förstås bokstavligt. Låt oss verkligen skicka upp en fungerande server i luften som går att pinga! Till en början verkade idén galen, men efter att ha diskuterat den fram och tillbaka kom vi ändå på ett sätt att skicka servern till fåglarna. Den episka lanseringen äger rum i slutet av augusti, men för tillfället arbetar vi med den hårdvarumässiga delen av projektet. Mer detaljer finns under klippan.

1. Servern kommer att baseras på Raspberry Pi 3

   Det skulle vara intressant att lyfta en enhetlig server i luften, men dess vikt + vikt av UPS... För allt detta skulle det krävas en rejäl lyftkraft. Och varför, när man kan bygga en ganska bra server baserad på en kompakt Raspberry Pi 3, med beräkningskraft flera hundra gånger större än den maskin som Tim Berners-Lee roade sig med 1991.

2. Servern kommer att lanseras på en luftballong

   Vi hade idéer om att lyfta servern med en heliumsond, men då skulle servern inte kunna pinga länge innan ballongen spricker i den tunna atmosfären på hög höjd och hela konstruktionen faller till marken. Vi ville förlänga "fönstret" för sändningstid till en och en halv timme. Så vi bestämde oss för att använda en luftballong. Flygtiden är två timmar. Dessutom, även om flygningen inte är helt kontrollerad, kan vår ingenjör finnas i korgen och snabbt, där och då, "slå på och stänga av" vid eventuella fel.

3. Vi kommer att använda mobilnät som transportnätverk

   Moderna WiFi-antennor kan nå ganska stora avstånd, men för detta skulle man behöva bygga ett kommunikationssystem som knappt skulle skilja sig från ursprungliga militära radarsystem. Och för 1,5-2 timmars kommunikation har det ingen mening att bygga ett sådant system, eftersom mobilkommunikationen måste fungera stabilt på ballongens flyghöjd.

Efter att ha formulerat dessa "postulat" slutade projektet att verka orealistiskt och vi började snart arbeta parallellt på alla tre ruttorna.

Först vände vi oss om hjälp till killarna från nearspace.ru, som har stor erfarenhet av att skjuta upp olika prylar i luften (med efterföljande sökande och räddning).

Sedan tog vi fram en Raspberry Pi 3 som låg i vår admins skrivbordslåda och började ställa in den.

Vi kopplade in kameran:

Och testade den på vår "Semen":

Semen är mycket bekväm som modell och assistent — han ber inte om mat, blir inte distraherad av telefonen, är alltid på gott humör och har ett brett leende som täcker hela hjälmen. Naturligtvis behöver vi inte en sån rymddräkt för flygningen, men den skapar rätt stämning på kontoret.

Projektets schema ser ut som följer:

Powerbanken används för marktestning, något mer pålitligt behövs för att starta.

Den mest intressanta hårdvaran är nog kortet för att hämta data från alla sensorer:

Grabbarna från nearspace.ru slet länge med olika alternativ, och då gjorde de en egen dator ombord, eftersom pålitlighet är avgörande; projekts öde beror på telemetry-data. Datorn ombord ansvarar för att ta emot data från alla anslutna sensorer och skickar dem till Raspberry Pi.

Vi startade, ställde in, och efter några veckors programmering och knäböj lyckades vi få telemetry-data och bilder av Semen med en vidvinkelkamera:

Telemetry-data skickas som en sträng i följande format:

Sedan omvandlar denna kod strängen till en array och visar data på webbplatsen:

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

Beskrivning av några data:

• N:2432; — datapakets nummer, ökar alltid
• T:40m39s; — tid sedan flygkontrolleraren slogs på
• MP.Stage:0; — flygstadiet (0 — på marken eller under 1 km, 1 — uppstigning, 2 — svävande på höjd, 3 — nedstigning)
• MP.Alt:54; — barometrisk höjd i meter över havet — bör visas
• MP.VSpeed:0.0; — vertikal hastighet i meter per sekund med medelvärdesfilter
• MP.AvgVSpeed:0.0; — vertikal hastighet i meter per sekund med glidande medelvärde
• Baro.Press:1006.49; — tryck enligt barometern i millibar
• Baro.Alt:54; — höjd enligt barometern
• Baro.Temp:36.99; — temperatur på själva barometern
• GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s; — aktuella koordinater
• GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s; — koordinater för startpunkten
• GPS.Alt:165; — höjd enligt GPS i meter
• GPS.Dst:10; — avstånd från startpunkten i meter
• DS.Temp:[fc]=34.56; — temperatursensor på kortet

Hur ser de utdata som presenteras 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 
)

Vad gör man om mobilnätet "faller"? För det har vi ett andra kort, där modemet har två SIM-kort (i en slot i taget):

Det kan automatiskt växla till den sekundära kanalen om den primära plötsligt slutar svara.

Vad händer om båda mobilnätverken blir otillgängliga?

(Pojken från utgåvan "Eralash" nr 45 läser inte för att det är någon dumhet "Teori om sannolikhet")

I så fall kommer vi att ha en oberoende GPS-tracker som skickar signaler om sin position. Observera att den gör detta inte via mobilnätet, vars tillgänglighet inte garanteras över stora avstånd, utan via satellit.

Ja, GPS-trackern är något större än den som implanterades under huden på James Bond. Eftersom vår tävling beror på koordinaterna av den flygande servern, kommer denna del av de data som tas emot ombord att vara den mest avgörande. Men mer om detta i nästa inlägg. Håll ögonen på vår blogg!

Vi tror så mycket på framgången av hela projektet att vi även har utlyst en tävling för dem som vill gissa vart ballongen kommer att landa. Mer information i vårt nya inlägg.

Källa: habr.com