| 0,0 → 1,402 |
|---|
| \documentclass[12pt,a4paper,twoside]{article} |
| \usepackage[colorlinks=true]{hyperref} |
| \usepackage[utf8]{inputenc} |
| \usepackage[czech]{babel} |
| \usepackage{graphicx} |
| \textwidth 16cm \textheight 25cm |
| \topmargin -1.3cm |
| \oddsidemargin 0cm |
| \pagestyle{empty} |
| \begin{document} |
| \title{Šablona MLAB} |
| \author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz} |
| \maketitle |
| |
| \thispagestyle{empty} |
| \begin{abstract} |
| \end{abstract} |
| |
| %%\begin{figure} [htbp] |
| %%\begin{center} |
| %%\includegraphics [width=80mm] {SDRX01B_Top_Big.JPG} |
| %%\end{center} |
| %%\end{figure} |
| |
| \tableofcontents |
| |
| |
| \section{Technické parametry} |
| \begin{table}[htbp] |
| \begin{center} |
| \begin{tabular}{|c|c|c|} |
| \hline |
| \multicolumn{1}{|c|}{Parametr} & \multicolumn{1}{|c|}{Hodnota} & \multicolumn{1}{|c|}{Poznámka} \\ \hline |
| Napájecí napětí analogové části & $\pm$10V & 100mA \\ \hline |
| Napájecí napětí digitální části & +5V & 300mA \\ \hline |
| Napájecí napětí LNA & do +20V & max 500mA \\ \hline |
| Frekvenční rozsah & 0,5 - 200 MHz & Při osazení vybranými součástkami i 450MHz \\ \hline |
| IIP3 & $>$ 0dB & Předběžný údaj \\ \hline |
| Šumové číslo & $<$ 30dB & \\ \hline |
| \end{tabular} |
| \end{center} |
| \end{table} |
| |
| \newpage |
| \section{Popis konstrukce} |
| |
| \subsection{Zapojení} |
| |
| \subsection{Odrušení} |
| |
| \subsection{Mechanická konstrukce} |
| |
| \section{Výroba a testování} |
| |
| \subsubsection{Osazení} |
| |
| \subsubsection{Nastavení} |
| |
| \section{Programové vybavení} |
| |
| \section{Automatický vypouštěč meteobalónů ABL01A} |
| |
| Celý systém by měl být robotizovaným doplňkem sítě |
| \href{/doku.php?id=cs:rmds}{radiových detektorů meteorů}, případně pak i |
| její vizuální varianty (video pozorování |
| \textsuperscript{\href{\#fn\_\_1}{1)}} a bolidové kamery). |
| |
| Účel zařízení je zpřesnit odhad trajektorie temné dráhy meteoritu v |
| atmosféře zavedením korekcí na proudění vzduchových mas během letu. A |
| tím v důsledku zmenšit plochu dopadové elipsy. |
| |
| Údaje o proudech v atmosféře budou získány balónovou sondou vypuštěnou |
| bezprostředně po detekci průletu bolidu atmosférou. Místo vypuštění |
| balónové sondy by mělo být zvoleno automaticky na základě odhadu dráhy |
| meteoru a známých souřadnic balónových sil v síti. |
| |
| Důležitou součástí systému je plně robotizovaná vypouštěcí stanice |
| (balónové silo), která umožní vypuštění sondy ze známých souřadnic bez |
| zásahu lidské obsluhy. Vedlejším produktem takového vývoje bude zařízení |
| schopné v budoucnu automatizovat i vypouštění klasických |
| meteorologických |
| \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Radiosonde}{radiosond}. |
| |
| \subsection{Pozemní vypousteci box} |
| |
| Pozemní stanici balónové sítě bude tvořit kompaktní krabice obsahující |
| techniku potřebnou k vypuštění balónové sondy. Zařízení musí být |
| konstruováno tak, aby bylo schopné vydržet řádově několik roků v |
| pohotovostním režimu, a čekat na příkaz k vypouštění sondy. |
| |
| \subsubsection{Technické požadavky} |
| |
| Většinu řídící elektroniky lze složit z modulů |
| \href{http://www.mlab.cz/}{stavebnice MLAB} |
| |
| \paragraph{Komunikace se sítí stanic} |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| Ethernet - modulem \href{/doku.php?id=cs:eth}{ETH01A} |
| \item |
| RS232 - \href{/doku.php?id=cs:rs232single}{RS232SINGLE01A} |
| \item |
| GSM (pro odlehlé oblasti) |
| \end{itemize} |
| Zároveň bude potřeba také vybavení pro příjem telemetrie z již |
| vypuštěných radiosond \textsuperscript{\href{\#fn\_\_2}{2)}} z jiných |
| stanic. |
| |
| Tyto požadavky splňuje modul |
| \href{/doku.php?id=cs:stm32f10xrxt}{STM32F10xRxT01A} |
| |
| \paragraph{Napájení systému} |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| lokální (stand-alone) - Fotovoltaický panel |
| \item |
| Síťové napájení (síťový adaptér + UPS) |
| \end{itemize} |
| \paragraph{Diagnostika poruch} |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| Kontrola úspěšného startu (měření vztlaku balónu) |
| \item |
| Měření teplot, tlaku plynové náplně, průtoku média do balónu. |
| \item |
| Vlhkost uvnitř krabice (průsak a ztráta vodotěsnosti proražením víka a |
| podobně) |
| \end{itemize} |
| \paragraph{Meteorologická data} |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| Základní meteorologická čidla (teplota, tlak, rychlost větru) - k |
| určení možnosti startu. \href{/doku.php?id=cs:aws}{AWS01B} |
| \item |
| GPS (pozice stanice a přesný čas) log reportu o startu. |
| \href{/doku.php?id=cs:gps}{GPS01A} |
| \end{itemize} |
| \paragraph{Mechanická konstrukce} |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| Svařovaná plastová bedna s odstranitelným víkem. Dostatečně těsná, aby |
| nebyla zajímavá pro hlodavce a další havěť. |
| \item |
| Konstrukce navržená tak, aby umožnila vypouštění i současných |
| profesionálních balónových sond. |
| \item |
| Aktivace mechanických prvků přepálením vlákna |
| \item |
| uzavření balónu zatavením hrdla |
| \end{itemize} |
| \subparagraph{Akční členy} |
| |
| Většina akčních členů by měla být konstruována s důrazem na maximální |
| spolehlivost. Akční členy proto pravděpodobně budou pružiny s |
| přepalovacími plastickými pojistkami (silonové vlákno, nebo stuha |
| přepalovaná výkonovým rezistorem) ke spínáni proudu do rezistorů může |
| být využit modul \href{/doku.php?id=cs:nfet4x}{NFET4X01B} |
| |
| \hyperdef{}{firmware}{\paragraph{Firmware}\label{firmware}} |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| Pozemní stanice by měla mít možnost odmítnout vypuštění na základě |
| zadané konfigurace jejího majitele. |
| \end{itemize} |
| Pro zajištění běhu nezávislých procesů by bylo možná vhodné využít |
| \href{http://www.chibios.org/dokuwiki/doku.php}{ChibiOS/RT} |
| |
| \paragraph{Blokové schéma} |
| |
| |
| \subsection{Balónová sonda} |
| |
| Neletový prototyp sondy bude vyvinut za použití modulů stavebnice |
| \href{http://www.mlab.cz/Server/GenIndex/GenIndex.php?lang=cs\&path=/Modules}{MLAB} |
| |
| \href{/doku.php?id=cs:atmegatq32}{ATmegaTQ3201A}, |
| \href{/doku.php?id=cs:sdcard}{SDcard01B}, |
| \href{/doku.php?id=cs:gps}{GPS01A} |
| |
| \subsubsection{Technické parametry} |
| |
| GPS na sondě by měla být udržovaná ve stavu FIX, aby pak nedocházelo ke |
| zpoždění v důsledku čekání na fix. |
| |
| \paragraph{Komunikace (Telemetrické údaje)} |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| Primárním cílem je měření rychlosti a směru větru ve známých bodech. |
| \item |
| GPS údaje 10Hz, textový výstup |
| \href{http://en.wikipedia.org/wiki/NMEA\_0183}{NMEA} |
| \item |
| další veličiny jako teploty, tlaky atd. jsou volitelné. |
| \item |
| Radio maják a akustický maják? |
| \item |
| Radiový přenos telemetrie v pásmu 27-450 MHz: možnost bezlicenčních |
| pásem (SVN: VO-R-16, VO-R-10) |
| \item |
| Radiomoduly: \href{http://www.artbrno.cz}{http://www.artbrno.cz}, |
| \href{http://www.anaren.com}{http://www.anaren.com} |
| \end{itemize} |
| GPS je potřeba vybrat tak, aby fungovala i ve větších výškách. |
| \textsuperscript{\href{\#fn\_\_3}{3)}} |
| |
| \paragraph{Napájení sondy během letu} |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium\_battery}{Lithiový článek} |
| (negeneruje teplo, minimální provozní teplota je -60 C) |
| \item |
| Hořčíková baterie (generuje teplo pro temperování elektroniky) |
| \item |
| \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Silver-oxide\_battery}{Stříbro-oxidový |
| článek} Vydrží nižší provozní teploty a je ekologicky nezávadný. |
| \item |
| Ideální by bylo použití |
| \href{https://www.youtube.com/watch?feature=player\_embedded\&v=OtM6XJlynkk}{superkapacitorů} |
| \end{itemize} |
| Řešením problému s nízkou teplotou ve vyšších výškách by mohlo být |
| předehřátí sondy při startu. |
| |
| \hyperdef{}{konstrukce}{\paragraph{Konstrukce}\label{konstrukce}} |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| Balón - \href{http://cs.wikipedia.org/wiki/Polyethylen}{PE} pytel |
| (kvůli životnosti v zabaleném stavu - guma s časem degraduje) |
| \textsuperscript{\href{\#fn\_\_4}{4)}} |
| \item |
| Možnost dálkového odpojení balónu od sondy (ukončení stoupání) |
| \item |
| Prototyp plněný \href{http://cs.wikipedia.org/wiki/Helium}{heliem}, |
| i ekologičtější. A vodík navíc lze vyrábět chemicky přímo během |
| vypuštění sondy). |
| \item |
| Splnění požadavků na bezpečnost provozu (letovou, majetkovou a |
| personální) |
| \end{itemize} |
| \paragraph{Firmware} |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| Záznam dat v gondole balónu mikroSD karta |
| \end{itemize} |
| \paragraph{Blokové schéma} |
| |
| |
| \subsubsection{Legislativní požadavky} |
| |
| Pravidla pro lety volných balónů bez pilota jsou definovány v leteckých |
| předpisech L-2 Pravidla létaní, dodatek 5 a R. |
| |
| \paragraph{Kategorie balónu} |
| |
| Balón by měl spadat do kategorie B2, která je definována jako volný |
| balón s objemem menším než 3,25 m\^{}3, přičemž žádný z rozměrů balónu |
| nepřekračuje 2 m. Rozměr 2 m je rozměr při jeho maximálním |
| naplnění/roztažení. |
| |
| \paragraph{Povolení vyuštění} |
| |
| Užitečné zatížení představují předměty a materiály, které by v případě |
| střetu s letadlem mohly způsobit poškození letadla (zejména prskavky, |
| svítící tyčinky, lámací světla, LED diody apod.) a jakékoliv zatížení o |
| hmotnosti přesahující 0,1 kg. Vzhledem k této definici bude nutné mít |
| pro provoz balónu povolení. Všechny informace ohledně letu (jako je |
| datum, čas, místo vypuštění, užitečné zatížení atp.) musí být zveřejněny |
| v Letecké informační příručce (AIP). Pro vypuštění ve zvláštních |
| případech, jako je mimořádné pozorování, je potřeba upozornit |
| prostřednictvím navigační výstrahy formou zprávy NOTAM, která se musí |
| podat minimálně 24 hodin před vzletem balónu. |
| |
| \paragraph{Materiály} |
| |
| Balón nesmí být plněn hořlavými a výbušnými plyny s výjimkou povolení |
| ÚCL. Omezení pro materiál antény ani baterií nejsou definovány. Materiál |
| balónu také není definován, ale při použití balónu o vysoké svítivosti |
| nebo zhotoveného z materiálů o velké světelné nebo radarové odrazivosti |
| musí být oznámeno nejbližšímu stanovišti letových provozních služeb. |
| Materiál (lano, provázek) spojující balón se sondou nesmí vydržet větší |
| sílu než 230N. |
| |
| \hyperdef{}{dostup}{\paragraph{Dostup}\label{dostup}} |
| |
| Pro dostup nejsou omezení. |
| |
| \paragraph{Místo vypuštění} |
| |
| Omezení se týká všech Zakázaných, Nebezpečných a Omezených prostorů, |
| stejně jako dočasně aktivovaných prostorů v době jejich používaní, s |
| výjimkou kdy tak povolí ÚCL nebo kdy je prostor vyhrazen pro let |
| předmětného balónu. Provoz balónu blízko hranic a letišť je |
| problematický, nedoporučuje se. |
| |
| \paragraph{Řešení legislativních problémů} |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| Navrhnout bezpečnou sondu, která splní požadavky ÚCL na bezpečnost |
| letu. |
| \item |
| Řídit stoupání a aktivně zabránit vzniku kolize. (Takový systém by |
| mohl zároveň zjednodušit návrat sondy podobně jako zde |
| \href{http://www.youtube.com/watch?v=rpBnurznFio}{http://www.youtube.com/watch?v=rpBnurznFio} |
| ) |
| \item |
| Autodestrukce při hrozící srážce. |
| \end{itemize} |
| \subsection{Řídící systém sítě} |
| |
| \subsubsection{Zpracování dostupných dat} |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| Odhad vektoru meteoru v atmosféře |
| \item |
| Záznam dostupných meteorologických dat pro pozdější rekonstrukci |
| (družicové snímky, aktuálně měřené hodnoty ČHMÚ, radarové snímky) |
| \item |
| sběr dat z jednotlivých stanic |
| \item |
| výpočet vektoru a výškových profilů větru |
| \end{itemize} |
| \subsubsection{Rozhodovací proces} |
| |
| Použití nějakého skriptovacího jazyka pro popis procesu |
| \href{http://www.ros.org/wiki/}{ROS}? |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| Přidělení příkazu ke startu jednotlivým stanicím. |
| \item |
| Přeplánování startu v důsledku neúspěšného vypuštění nebo zamítnutí |
| stanicí. |
| \item |
| Kontrola potenciálního narušení vzdušného prostoru a zakázaných zón. |
| \end{itemize} |
| \subsubsection{Správa systému} |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| registrace jednotlivých stanic a správa uživatelů v kooperaci s |
| projektem \href{http://www.astrozor.cz/}{Astrozor} |
| \end{itemize} |
| \hyperdef{}{dokumentace}{\subsection{Dokumentace}\label{dokumentace}} |
| |
| \subsubsection{Technická dokumentace} |
| |
| Technická dokumentace projektu je uložena v SVN repozitáři MLAB na |
| adrese |
| \href{http://svn.mlab.cz/svnmlab/Designs/Measuring\_instruments/ABL01A/}{http://svn.mlab.cz/svnmlab/Designs/Measuring\_instruments/ABL01A/} |
| |
| \subsubsection{Řízení projektu} |
| |
| Pro správu úkolů a dohled nad jejich plněním v rámci projektu používáme |
| \href{http://www.mlab.cz/redmine/}{Redmine} |
| |
| Dokumenty a prezentace týkající se řízení projektu jsou ukládány do: |
| |
| \begin{verbatim} |
| svn co https://lynx1.felk.cvut.cz/svn-students/pto/pto-13138-1 svnPTO |
| \end{verbatim} |
| \subsection{Lidé} |
| |
| Projekt je realizován týmem několika studentů ČVUT z katedry měření a |
| katedry kybernetiky: |
| |
| \begin{itemize} |
| \item |
| \href{https://usermap.cvut.cz/profile/pomiceva/}{Bc. Eva Pomíchalová} |
| - Obor Letecké a kosmické systémy (LeKS) |
| \item |
| \href{https://usermap.cvut.cz/profile/kakonjak/}{Bc. Jakub Kákona} - |
| Obor Letecké a kosmické systémy (LeKS) |
| \item |
| \href{https://usermap.cvut.cz/profile/poskozby/}{Bc. Zbyněk Poskočil} |
| - senzory a měření |
| \item |
| \href{https://usermap.cvut.cz/profile/hanuson1/}{Bc. Ondřej Hanuš} - |
| Obor Letecké a kosmické systémy (LeKS) |
| \item |
| \href{https://usermap.cvut.cz/profile/jichapav/}{Bc. Pavel Jícha} - |
| Kybernetika a robotika |
| \end{itemize} |
| \hyperdef{}{reference}{\subsection{Reference}\label{reference}} |
| |
| |
| \begin{thebibliography}{99} |
| \bibitem{DR2G}{Původní konstrukce} |
| \href{http:// odkaz na nejakou zajimavou konstrukci}{odkaz na nejakou zajimavou konstrukci} |
| |
| \end{thebibliography} |
| \end{document} |