Rev Author Line No. Line
2924 pomiceva 1 \documentclass[12pt,a4paper,twoside]{article}
2 \usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
3 \usepackage[utf8]{inputenc}
4 \usepackage[czech]{babel}
5 \usepackage{graphicx}
6 \usepackage{fancyhdr}
7 \usepackage{fullpage}
8 \usepackage[top=5cm, bottom=10cm, left=2.5cm, right=2.5cm]{geometry}
9 \textwidth 16cm \textheight 20cm
10 \topmargin 0cm
11 \oddsidemargin 0cm
12 \pagestyle{fancy}
13 \addtolength{\headsep}{30 pt}
14 \addtolength{\footskip}{50 pt}
15  
16 %\fancyfoot{}
17 %\fancyfoot{\hspace*{5cm}}
18 %\fancyfoot[L]{\hspace{0.5cm} pomiceva}
19 %\fancyfoot[R] {\thepage}
20  
21  
22 \begin{document}
23 \title{Technický popis Automatického vypouštěče meteorologických balónů}
24 \author{Eva Pomíchalová}
25 \maketitle
26  
27  
28 \thispagestyle{fancy}
29 \newpage
30 \begin{abstract}
31 \input{abstrakt.txt}
32  
33 \end{abstract}
34 \newpage
35  
36 %%\begin{figure} [htbp]
37 %%\begin{center}
38 %%\includegraphics [width=80mm] {SDRX01B_Top_Big.JPG}
39 %%\end{center}
40 %%\end{figure}
41  
42 \tableofcontents
43 \newpage
44  
45 \section{Automatický vypouštěč meteobalónů}
46  
47 Celý systém by měl být robotizovaným doplňkem sítě
48 \href{/doku.php?id=cs:rmds}{radiových detektorů meteorů} [\ref{fig:blokcelasit}], případně pak i
49 její vizuální varianty (video pozorování
50 \textsuperscript{\href{\#fn\_\_1}{1)}} a bolidové kamery).
51  
52 Účelem zařízení je zpřesnění odhadu trajektorie temné dráhy meteoritu v
53 atmosféře zavedením korekcí na proudění vzduchových mas během letu. A
54 tím v důsledku zmenšit plochu dopadové elipsy.
55  
56 Údaje o proudech v atmosféře budou získány balónovou sondou vypuštěnou
57 bezprostředně po detekci průletu bolidu atmosférou. Místo vypuštění
58 balónové sondy by mělo být zvoleno automaticky na základě odhadu dráhy
59 meteoru a známých souřadnic balónových sil v síti.
60  
61 Důležitou součástí systému je plně robotizovaná vypouštěcí stanice
62 (balónové silo), která umožní vypuštění sondy ze známých souřadnic bez
63 zásahu lidské obsluhy. Vedlejším produktem takového vývoje bude zařízení
64 schopné v budoucnu automatizovat i vypouštění klasických
65 meteorologických
66 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Radiosonde}{radiosond}.
67  
68 \begin{figure}
69 \centering
70 \includegraphics[width=15cm, height=9cm]{img/SchemaCeleSite.png}
71 \caption{Schéma celé sítě}
72 \label{fig:blokcelasit}
73 \end{figure}
74  
75 \subsection{Pozemní vypouštěcí box}
76  
77 Pozemní stanici balónové sítě bude tvořit kompaktní krabice obsahující
78 techniku potřebnou k vypuštění balónové sondy. Zařízení musí být
79 konstruováno tak, aby bylo schopné vydržet řádově několik roků v
80 pohotovostním režimu, a čekat na příkaz k vypouštění sondy.
81  
82 \subsubsection{Technické požadavky}
83  
84 Většinu řídící elektroniky lze složit z modulů
85 \href{http://www.mlab.cz/}{stavebnice MLAB}
86  
87 \paragraph{Komunikace se sítí stanic}
88  
89 \begin{itemize}
90 \item
91 Ethernet - modulem \href{/doku.php?id=cs:eth}{ETH01A}
92 \item
93 RS232 - \href{/doku.php?id=cs:rs232single}{RS232SINGLE01A}
94 \item
95 GSM (pro odlehlé oblasti)
96 \end{itemize}
97 Zároveň bude potřeba také vybavení pro příjem telemetrie z již
98 vypuštěných radiosond \textsuperscript{\href{\#fn\_\_2}{2)}} z jiných
99 stanic.
100  
101 Tyto požadavky splňuje modul
102 \href{/doku.php?id=cs:stm32f10xrxt}{STM32F10xRxT01A}
103  
104 \paragraph{Napájení systému}
105  
106 \begin{itemize}
107 \item
108 lokální (stand-alone) - Fotovoltaický panel
109 \item
110 Síťové napájení (síťový adaptér + UPS)
111 \end{itemize}
112 \paragraph{Diagnostika poruch}
113  
114 \begin{itemize}
115 \item
116 Kontrola úspěšného startu (měření vztlaku balónu)
117 \item
118 Měření teplot, tlaku plynové náplně, průtoku média do balónu.
119 \item
120 Vlhkost uvnitř krabice (průsak a ztráta vodotěsnosti proražením víka a
121 podobně)
122 \end{itemize}
123 \paragraph{Meteorologická data}
124  
125 \begin{itemize}
126 \item
127 Základní meteorologická čidla (teplota, tlak, rychlost větru) - k
128 určení možnosti startu. \href{/doku.php?id=cs:aws}{AWS01B}
129 \item
130 GPS (pozice stanice a přesný čas) log reportu o startu.
131 \href{/doku.php?id=cs:gps}{GPS01A}
132 \end{itemize}
133 \paragraph{Mechanická konstrukce}
134  
135 \begin{itemize}
136 \item
137 Svařovaná plastová bedna s odstranitelným víkem. Dostatečně těsná, aby
138 nebyla zajímavá pro hlodavce a další havěť.
139 \item
140 Konstrukce navržená tak, aby umožnila vypouštění i současných
141 profesionálních balónových sond.
142 \item
143 Aktivace mechanických prvků přepálením vlákna
144 \item
145 uzavření balónu zatavením hrdla
146 \end{itemize}
147 \subparagraph{Akční členy}
148  
149 Většina akčních členů by měla být konstruována s důrazem na maximální
150 spolehlivost. Akční členy proto pravděpodobně budou pružiny s
151 přepalovacími PE pojistkami (silonové vlákno, nebo stuha
152 přepalovaná výkonovým rezistorem) ke spínáni proudu do rezistorů může
153 být využit modul \href{/doku.php?id=cs:nfet4x}{NFET4X01B}
154  
155 \hyperdef{}{firmware}{\paragraph{Firmware}\label{firmware}}
156  
157 \begin{itemize}
158 \item
159 Pozemní stanice by měla mít možnost odmítnout vypuštění na základě
160 zadané konfigurace jejího majitele.
161 \end{itemize}
162 Pro zajištění běhu nezávislých procesů by bylo možná vhodné využít
163 \href{http://www.chibios.org/dokuwiki/doku.php}{ChibiOS/RT}
164  
165 \begin{figure}
166 \centering
167 \includegraphics[width=10cm, height=8cm]{img/blokoveschema1.png}
168 \caption{Blokové schéma pozemního vypouštěcího boxu}
169 \label{fig:blokpozem}
170 \end{figure}
171  
172  
173 \subsection{Balónová sonda}
174  
175 Neletový prototyp sondy bude vyvinut za použití modulů stavebnice
176 \href{http://www.mlab.cz/Server/GenIndex/GenIndex.php?lang=cs\&path=/Modules}{MLAB}
177  
178 \href{/doku.php?id=cs:atmegatq32}{ATmegaTQ3201A},
179 \href{/doku.php?id=cs:sdcard}{SDcard01B},
180 \href{/doku.php?id=cs:gps}{GPS01A}
181  
182 \subsubsection{Technické parametry}
183  
184 GPS na sondě by měla být udržovaná ve stavu FIX, aby pak nedocházelo ke
185 zpoždění v důsledku čekání na fix.
186  
187 \paragraph{Komunikace (Telemetrické údaje)}
188  
189 \begin{itemize}
190 \item
191 Primárním cílem je měření rychlosti a směru větru ve známých bodech.
192 \item
193 GPS údaje 10Hz, textový výstup
194 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/NMEA\_0183}{NMEA}
195 \item
196 další veličiny jako teploty, tlaky atd. jsou volitelné.
197 \item
198 Radio maják a akustický maják?
199 \item
200 Radiový přenos telemetrie v pásmu 27-450 MHz: možnost bezlicenčních
201 pásem (SVN: VO-R-16, VO-R-10)
202 \item
203 Radiomoduly: \href{http://www.artbrno.cz}{http://www.artbrno.cz},
204 \href{http://www.anaren.com}{http://www.anaren.com}
205 \end{itemize}
206 GPS je potřeba vybrat tak, aby fungovala i ve větších výškách.
207 \textsuperscript{\href{\#fn\_\_3}{3)}}
208  
209 \paragraph{Napájení sondy během letu}
210  
211 \begin{itemize}
212 \item
213 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium\_battery}{Lithiový článek}
214 (negeneruje teplo, minimální provozní teplota je -60 C)
215 \item
216 Hořčíková baterie (generuje teplo pro temperování elektroniky)
217 \item
218 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Silver-oxide\_battery}{Stříbro-oxidový
219 článek} Vydrží nižší provozní teploty a je ekologicky nezávadný.
220 \item
221 Ideální by bylo použití
222 \href{https://www.youtube.com/watch?feature=player\_embedded\&v=OtM6XJlynkk}{superkapacitorů}
223 \end{itemize}
224 Řešením problému s nízkou teplotou ve vyšších výškách by mohlo být
225 předehřátí sondy při startu.
226  
227 \hyperdef{}{konstrukce}{\paragraph{Konstrukce}\label{konstrukce}}
228  
229 \begin{itemize}
230 \item
231 Balón - \href{http://cs.wikipedia.org/wiki/Polyethylen}{PE} pytel
232 (kvůli životnosti v zabaleném stavu - guma s časem degraduje)
233 \textsuperscript{\href{\#fn\_\_4}{4)}}
234 \item
235 Možnost dálkového odpojení balónu od sondy (ukončení stoupání)
236 \item
237 Prototyp plněný \href{http://cs.wikipedia.org/wiki/Helium}{heliem},
238 i ekologičtější. A vodík navíc lze vyrábět chemicky přímo během
239 vypuštění sondy).
240 \item
241 Splnění požadavků na bezpečnost provozu (letovou, majetkovou a
242 personální)
243 \end{itemize}
244  
245 \begin{figure}
246 \centering
247 \includegraphics[width=10cm, height=8cm]{img/blokoveschema2.png}
248 \caption{Blokové schéma balónové sondy}
249 \label{fig:blokpozem}
250 \end{figure}
251  
252 \subsection{Řídící systém sítě}
253  
254 \subsubsection{Zpracování dostupných dat}
255  
256 \begin{itemize}
257 \item
258 Odhad vektoru meteoru v atmosféře
259 \item
260 Záznam dostupných meteorologických dat pro pozdější rekonstrukci
261 (družicové snímky, aktuálně měřené hodnoty ČHMÚ, radarové snímky)
262 \item
263 sběr dat z jednotlivých stanic
264 \item
265 výpočet vektoru a výškových profilů větru
266 \end{itemize}
267 \subsubsection{Rozhodovací proces}
268  
269 Použití nějakého skriptovacího jazyka pro popis procesu
270 \href{http://www.ros.org/wiki/}{ROS}?
271  
272 \begin{itemize}
273 \item
274 Přidělení příkazu ke startu jednotlivým stanicím.
275 \item
276 Přeplánování startu v důsledku neúspěšného vypuštění nebo zamítnutí
277 stanicí.
278 \item
279 Kontrola potenciálního narušení vzdušného prostoru a zakázaných zón.
280 \end{itemize}
281 \subsubsection{Správa systému}
282  
283 \begin{itemize}
284 \item
285 registrace jednotlivých stanic a správa uživatelů v kooperaci s
286 projektem \href{http://www.astrozor.cz/}{Astrozor}
287 \end{itemize}
288  
289 \newpage
290  
291 \begin{thebibliography}{99}
292 \bibitem{cement}{například síť CEMeNt}
293 \url{http://cement.fireball.sk/}
294 \bibitem{radiosondy}{radiosondy}
295 \url{http://www.radiosonde.eu/}, \url{http://www.radiosonda.sk/}
296 \bibitem{cocom}{směrnice CoCom}
297 \url{http://en.wikipedia.org/wiki/CoCom\#Legacyi}
298 \bibitem{moguli}{projekt Mogul}
299 \url{http://cs.wikipedia.org/wiki/Projekt\_Moguli}
300  
301  
302  
303 \end{thebibliography}
304 \end{document}