“空间数据中心”剖析。 天价服务器：看看引擎盖下的情况

明天我们将把我们的服务器送入平流层。 在飞行过程中，平流层气球将分发互联网、拍摄并向地面传输视频和遥测数据。 我们多次写信说我们会谈论我们项目“太空数据中心”的技术方面（之前回应过名称“云端服务器2.0”）。 我们承诺——我们交付！ 在剪切下有一些硬件和代码。

网络服务器

即使在之前的“云中服务器”项目中，当我们带着两名机组人员乘坐一个成熟的气球上升时，带着一个带有电池组件的成熟服务器，可以说是不合理的。 现在我们谈论的是一个小型平流层气球，它必须爬升 30 公里，而不是 1 公里。因此，我们选择相同的 Raspberry Pi 作为 Web 服务器。 该微型计算机将生成 HTML 页面并将其显示在单独的显示器上。

卫星连接

除了 Raspberry 之外，来自 Iridium 和 Globalstar 卫星通信网络的调制解调器也将搭载在船上。 你还记得吗，我们计划给他们公司增加一个国内Gonets网络的调制解调器，但是我们没有时间提前收到，所以我们会在下一趟航班上发送。 通过卫星调制解调器，网络服务器将接收您的消息，该消息可以发送到 项目页面。 这些消息将传输到 Raspberry Pi，Raspberry Pi 会将它们排队并显示在 HTML 页面上。

重要提示：俄语短信的长度限制为 58 个字符（包括空格）。 如果消息较长，则在传输过程中会被截断。 此外，所有特殊字符都将从文本中删除，例如， /+$%&;''""<>n 之类的。

由于 Raspberry Pi 只有一个 UART 端口，因此我们将通过中间集线器连接卫星调制解调器，该集线器将从调制解调器收集数据并将其发送到 Raspberry Pi。

无线电调制解调器

网络服务器不仅会在显示屏上显示从您收到的所有消息，还会通过 LoRa 无线电调制解调器将其传输到地球。 所以我们想测试从平流层分发互联网的想法（向 Google Loon 项目致敬）。 当然，我们的平流层气球并不是一个成熟的通信中继器，但即使它的能力足以进行稳定的数据传输，而不会造成大量信息丢失，那么专门的系统也肯定可以应对来自前太空的互联网分发。

遥测

此外，我们计划在同一 HTML 页面上显示遥测数据。 Raspberry Pi 将从单独的飞行控制器获取它们。

它询问可以放置在硬件密封盒内部和外部的各种传感器，收集一堆信息，对其进行梳理并以方便的形式提供给询问者。 在我们的例子中，它将要求 Raspberry Pi。 我们将记录压力、海拔、GPS坐标、垂直和水平速度以及温度。

来自飞行控制器的数据以长线传输，然后使用以下代码：

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

转成数组，以方便显示的形式：

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 
)

我们还将与您的消息一起向地球广播遥测数据。 为此，我们将在发射场部署一个接收站。

显示屏和摄像头

为了确保服务器确实通过卫星通信接收您的消息，并且它实际上飞入平流层而不是站在我们的办公室里，我们决定在显示屏上通过遥测技术显示所有消息，并由一台 GoPro。 准备项目的时间很少（怎么可能有很多？！），所以我们没有费心使用全球速卖通和烙铁，而是拿了一个现成的设备。 这足以满足我们的需求。 我们将通过 HDMI 将显示器连接到 Raspberry。

我们还计划通过单独的无线电频道播放 GoPro 的视频，但具体如何运作仍不得而知——也许低云会大大缩小通信范围。 但无论如何，在我们找到着陆的平流层气球后，我们将发布来自摄像机的视频，您可以亲眼看到我们的“前太空数据中心”收到了哪些消息以及它爬升到了什么高度 - 将显示遥测数据在同一个HTML页面中，另外一块地平线将是可见的。

食品

上述所有美丽的事物都将由根据 3S4B 电路组装的锂电池组件提供动力 - 三个串联，四个并联。 电压为14V时，总容量约为12Ah。根据我们的估计，这应该足够了，但在最终组装之后，我们当然会测量实际消耗量，并在必要时添加更多电池。

添加到所有这些 GPS 信标中，我们将用它来搜索着陆的平流层气球。 密封盒将成为服务器和其他设备的“房子”。

它将保护精密设备免受温度和压力变化的影响。 同时，也会减少辐射剂量，虽然这对我们的项目没有任何作用，但服务器在平流层飞行的时间太短，而且那里的背景没有国际空间站上那么高。

除了发送消息至 项目网站，你可以参加比赛，猜猜探测器将降落在哪里。 主要奖项是前往拜科努尔发射联盟号 MS-13 载人飞船。

来源： habr.com