| 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} |