| 0,0 → 1,304 |
|---|
| \documentclass[12pt,a4paper,twoside]{article} |
| \usepackage[colorlinks=true]{hyperref} |
| \usepackage[utf8]{inputenc} |
| \usepackage[czech]{babel} |
| \usepackage{graphicx} |
| \usepackage{fancyhdr} |
| \usepackage{fullpage} |
| \usepackage[top=5cm, bottom=10cm, left=2.5cm, right=2.5cm]{geometry} |
| \textwidth 16cm \textheight 20cm |
| \topmargin 0cm |
| \oddsidemargin 0cm |
| \pagestyle{fancy} |
| \addtolength{\headsep}{30 pt} |
| \addtolength{\footskip}{50 pt} |
| |
| %\fancyfoot{} |
| %\fancyfoot{\hspace*{5cm}} |
| %\fancyfoot[L]{\hspace{0.5cm} pomiceva} |
| %\fancyfoot[R] {\thepage} |
| |
| |
| \begin{document} |
| \title{Technický popis Automatického vypouštěče meteorologických balónů} |
| \author{Eva Pomíchalová} |
| \maketitle |
| |
| |
| \thispagestyle{fancy} |
| \newpage |
| \begin{abstract} |
| \input{abstrakt.txt} |
| |
| \end{abstract} |
| \newpage |
| |
| %%\begin{figure} [htbp] |
| %%\begin{center} |
| %%\includegraphics [width=80mm] {SDRX01B_Top_Big.JPG} |
| %%\end{center} |
| %%\end{figure} |
| |
| \tableofcontents |
| \newpage |
| |
| \section{Automatický vypouštěč meteobalónů} |
| |
| Celý systém by měl být robotizovaným doplňkem sítě |
| \href{/doku.php?id=cs:rmds}{radiových detektorů meteorů} [\ref{fig:blokcelasit}], případně pak i |
| její vizuální varianty (video pozorování |
| \textsuperscript{\href{\#fn\_\_1}{1)}} a bolidové kamery). |
| |
| Účelem zařízení je zpřesnění odhadu 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}. |
| |
| \begin{figure} |
| \centering |
| \includegraphics[width=15cm, height=9cm]{img/SchemaCeleSite.png} |
| \caption{Schéma celé sítě} |
| \label{fig:blokcelasit} |
| \end{figure} |
| |
| \subsection{Pozemní vypouštěcí 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 PE 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} |
| |
| \begin{figure} |
| \centering |
| \includegraphics[width=10cm, height=8cm]{img/blokoveschema1.png} |
| \caption{Blokové schéma pozemního vypouštěcího boxu} |
| \label{fig:blokpozem} |
| \end{figure} |
| |
| |
| \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} |
| |
| \begin{figure} |
| \centering |
| \includegraphics[width=10cm, height=8cm]{img/blokoveschema2.png} |
| \caption{Blokové schéma balónové sondy} |
| \label{fig:blokpozem} |
| \end{figure} |
| |
| \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} |
| |
| \newpage |
| |
| \begin{thebibliography}{99} |
| \bibitem{cement}{například síť CEMeNt} |
| \url{http://cement.fireball.sk/} |
| \bibitem{radiosondy}{radiosondy} |
| \url{http://www.radiosonde.eu/}, \url{http://www.radiosonda.sk/} |
| \bibitem{cocom}{směrnice CoCom} |
| \url{http://en.wikipedia.org/wiki/CoCom\#Legacyi} |
| \bibitem{moguli}{projekt Mogul} |
| \url{http://cs.wikipedia.org/wiki/Projekt\_Moguli} |
| |
| |
| |
| \end{thebibliography} |
| \end{document} |