/Designs/Measuring_instruments/ABL01A/DOC/ABL01A.cs.pdf
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
/Designs/Measuring_instruments/ABL01A/DOC/src/abstrakt.txt
1,0 → 0,0
V projektu je vytvořeno funkční řešení, na jehož základě bude možné v budoucnu realizovat projekt Automatický vypoušťěč meteobalónů. Z tohoto důvodu jsou řešeny následující problémy: konstrukce meteorologických balónů a jejich částí (elektronika, senzory, nosný plyn, materiál balónu), možnosti bezdrátového přenosu dat z meteobalónu do pozemní stanice, omezení týkající se jednotlivých vysílacích pásem, návrh metody napouštění balónu, která bude automaticky plnit balón héliem a mechanizmu jeho uzavření/zatavení, dále návrh konstrukce zakrytování vypouštěče.
V projektu je vytvořeno funkční řešení, na jehož základě bude možné v budoucnu realizovat projekt Automatický vypoušťěč meteobalónů. Z tohoto důvodu jsou řešeny následující problémy: konstrukce meteorologických balónů a jejich částí (elektronika, senzory, nosný plyn, materiál balónu), možnosti bezdrátového přenosu dat z meteobalónu do pozemní stanice, omezení týkající se jednotlivých vysílacích pásem, návrh metody napouštění balónu, která bude automaticky plnit balón héliem a metody jeho uzavření, dále návrh konstrukce zakrytování vypouštěče.
/Designs/Measuring_instruments/ABL01A/DOC/src/glossaries.tex
6,6 → 6,9
\newacronym{MCU}{MCU}{\href{http://en.wikipedia.org/wiki/Microcontroller}{Microcontroller}}
\newacronym{ARM}{ARM}{\href{http://en.wikipedia.org/wiki/ARM_architecture}{Advanced RISC Machine}}
\newacronym{RTOS}{RTOS}{\href{http://en.wikipedia.org/wiki/Real-time_operating_system}{Real-time operating system}}
\newacronym{UCL}{ÚCL}{Úřad pro civilní letectví}
\newacronym{GPS}{GPS}{Global Positioning System}
\newacronym{NOTAM}{NOTAM}{Notice To Airmen}
 
 
 
/Designs/Measuring_instruments/ABL01A/DOC/src/zprava.cs.bib
46,5 → 46,9
howpublished = {\url{http://www.radiosonda.sk/}},
}
 
@misc{TDOA,
title = {Multilateration - Time Difference of Arrival},
note = {},
howpublished = {\url{https://en.wikipedia.org/wiki/Multilateration}},
}
 
 
/Designs/Measuring_instruments/ABL01A/DOC/src/zprava.cs.glo
8,16 → 8,26
\glossaryentry{ARM?\glossaryentryfield{ARM}{\glsnamefont{ARM}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/ARM_architecture}{Advanced RISC Machine}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{7}
\glossaryentry{PE?\glossaryentryfield{PE}{\glsnamefont{PE}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Polyethylene}{Polyethylene}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{7}
\glossaryentry{PE?\glossaryentryfield{PE}{\glsnamefont{PE}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Polyethylene}{Polyethylene}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{8}
\glossaryentry{RTOS?\glossaryentryfield{RTOS}{\glsnamefont{RTOS}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Real-time_operating_system}{Real-time operating system}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{16}
\glossaryentry{RTOS?\glossaryentryfield{RTOS}{\glsnamefont{RTOS}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Real-time_operating_system}{Real-time operating system}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{16}
\glossaryentry{RTOS?\glossaryentryfield{RTOS}{\glsnamefont{RTOS}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Real-time_operating_system}{Real-time operating system}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{16}
\glossaryentry{ARM?\glossaryentryfield{ARM}{\glsnamefont{ARM}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/ARM_architecture}{Advanced RISC Machine}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{16}
\glossaryentry{PE?\glossaryentryfield{PE}{\glsnamefont{PE}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Polyethylene}{Polyethylene}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{22}
\glossaryentry{PE?\glossaryentryfield{PE}{\glsnamefont{PE}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Polyethylene}{Polyethylene}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{28}
\glossaryentry{TTL?\glossaryentryfield{TTL}{\glsnamefont{TTL}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Transistor\%E2\%80\%93transistor_logic}{Transistor–transistor logic}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{28}
\glossaryentry{CAN bus?\glossaryentryfield{CAN}{\glsnamefont{CAN bus}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/CAN_bus}{Controller Area Network}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{28}
\glossaryentry{GSM?\glossaryentryfield{GSM}{\glsnamefont{GSM}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/GSM}{Global System for Mobile Communications}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{28}
\glossaryentry{USB?\glossaryentryfield{USB}{\glsnamefont{USB}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus}{Universal Serial Bus}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{28}
\glossaryentry{MCU?\glossaryentryfield{MCU}{\glsnamefont{MCU}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Microcontroller}{Microcontroller}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{28}
\glossaryentry{ARM?\glossaryentryfield{ARM}{\glsnamefont{ARM}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/ARM_architecture}{Advanced RISC Machine}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{28}
\glossaryentry{RTOS?\glossaryentryfield{RTOS}{\glsnamefont{RTOS}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Real-time_operating_system}{Real-time operating system}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{28}
\glossaryentry{RTOS?\glossaryentryfield{RTOS}{\glsnamefont{RTOS}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Real-time_operating_system}{Real-time operating system}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{17}
\glossaryentry{RTOS?\glossaryentryfield{RTOS}{\glsnamefont{RTOS}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Real-time_operating_system}{Real-time operating system}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{17}
\glossaryentry{RTOS?\glossaryentryfield{RTOS}{\glsnamefont{RTOS}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Real-time_operating_system}{Real-time operating system}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{17}
\glossaryentry{ARM?\glossaryentryfield{ARM}{\glsnamefont{ARM}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/ARM_architecture}{Advanced RISC Machine}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{17}
\glossaryentry{ÚCL?\glossaryentryfield{UCL}{\glsnamefont{ÚCL}}{Úřad pro civilní letectví}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{22}
\glossaryentry{GPS?\glossaryentryfield{GPS}{\glsnamefont{GPS}}{Global Positioning System}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{22}
\glossaryentry{PE?\glossaryentryfield{PE}{\glsnamefont{PE}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Polyethylene}{Polyethylene}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{23}
\glossaryentry{NOTAM?\glossaryentryfield{NOTAM}{\glsnamefont{NOTAM}}{Notice To Airmen}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{25}
\glossaryentry{ÚCL?\glossaryentryfield{UCL}{\glsnamefont{ÚCL}}{Úřad pro civilní letectví}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{25}
\glossaryentry{ÚCL?\glossaryentryfield{UCL}{\glsnamefont{ÚCL}}{Úřad pro civilní letectví}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{25}
\glossaryentry{ÚCL?\glossaryentryfield{UCL}{\glsnamefont{ÚCL}}{Úřad pro civilní letectví}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{25}
\glossaryentry{ÚCL?\glossaryentryfield{UCL}{\glsnamefont{ÚCL}}{Úřad pro civilní letectví}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{25}
\glossaryentry{PE?\glossaryentryfield{PE}{\glsnamefont{PE}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Polyethylene}{Polyethylene}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{30}
\glossaryentry{TTL?\glossaryentryfield{TTL}{\glsnamefont{TTL}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Transistor\%E2\%80\%93transistor_logic}{Transistor–transistor logic}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{30}
\glossaryentry{CAN bus?\glossaryentryfield{CAN}{\glsnamefont{CAN bus}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/CAN_bus}{Controller Area Network}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{30}
\glossaryentry{GSM?\glossaryentryfield{GSM}{\glsnamefont{GSM}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/GSM}{Global System for Mobile Communications}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{30}
\glossaryentry{USB?\glossaryentryfield{USB}{\glsnamefont{USB}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus}{Universal Serial Bus}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{30}
\glossaryentry{MCU?\glossaryentryfield{MCU}{\glsnamefont{MCU}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Microcontroller}{Microcontroller}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{30}
\glossaryentry{ARM?\glossaryentryfield{ARM}{\glsnamefont{ARM}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/ARM_architecture}{Advanced RISC Machine}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{30}
\glossaryentry{RTOS?\glossaryentryfield{RTOS}{\glsnamefont{RTOS}}{\href {http://en.wikipedia.org/wiki/Real-time_operating_system}{Real-time operating system}}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{30}
\glossaryentry{ÚCL?\glossaryentryfield{UCL}{\glsnamefont{ÚCL}}{Úřad pro civilní letectví}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{30}
\glossaryentry{GPS?\glossaryentryfield{GPS}{\glsnamefont{GPS}}{Global Positioning System}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{30}
\glossaryentry{NOTAM?\glossaryentryfield{NOTAM}{\glsnamefont{NOTAM}}{Notice To Airmen}{\relax }|setentrycounter[]{page}\glsnumberformat}{30}
/Designs/Measuring_instruments/ABL01A/DOC/src/zprava.cs.tex
20,15 → 20,18
\addtolength{\headsep}{30 pt}
\addtolength{\footskip}{50 pt}
 
\setlength{\headheight}{17pt}
 
\fancyfoot{}
\fancyfoot[L]
{\raisebox{-0.75cm}{\includegraphics[width=1.5cm]{img/datamatrix.png}} \footnotesize { \begin{tabular}{cc}
{\raisebox{-0.75cm}{\includegraphics[width=1.5cm]{./img/datamatrix.png}} \footnotesize { \begin{tabular}{cc}
pomiceva & jichapav \\
kakonjak & poskozby\\
hanuson1 & \\
\end{tabular}}
}
\fancyfoot[R] {\thepage}
\fancyfoot[C] {\thepage}
\fancyfoot[R] {\raisebox{-0.75cm}{\includegraphics[height=1.0cm]{./img/Logo_UST.png}}}
 
 
\begin{document}
138,17 → 141,19
 
Základem prototypu vypouštěče je polypropylenová krabice o rozměrech 57x39x42 cm, z obchodního řetězce IKEA. Bočnice a střecha jsou vyřezány z dutinkového polykarbonátu (má dobrý poměr hmotnosti a pevnosti). Výsledné uspořádání je vidět na obrázku \ref{fig:box} a bylo takto navrženo za účelem snadného a spolehlivého otevírání střechy.
 
Bočnice mají tvar obdélníku, na kterém je posazen přesahující rovnoramenný trojúhelník. Obdélníková část je přichycena ke krabici a na trojúhelníkové části je posazena střecha, která je tvořena ze dvou desek. V produkční verzi by mela být konstrukce řešena polyfúzně svařovanou plastovou bednou z \gls{PE} desek. Krabice musí být dostatečně utěsněna, aby nebyla zajímavá pro hlodavce a další havěť. Rozměry by měly být upraveny tak, aby umožnila vypouštění i současných profesionálních balónových sond.
\begin{figure}[hbtp]
\centering
\includegraphics[width=10cm]{./img/domecek.JPG}
\caption{Konstrukční díly pozemního vypouštěcího boxu}
\label{fig:box}
\end{figure}
 
Bočnice mají tvar obdélníku zkombinovaného přesahujícím rovnoramenným trojúhelníkem. Obdélníková část bočnic je přišroubována ke krabici a na trojúhelníkové části je položena střecha, složená ze dvou desek. V produkční verzi by mela být konstrukce spodní části řešena polyfúzně svařovanou plastovou bednou z \gls{PE} desek. Krabice musí být dostatečně utěsněna, aby nebyla zajímavá pro hlodavce a další havěť. Rozměry by měly být upraveny tak, aby umožnila vypouštění i současných profesionálních balónových sond. Boční profil krabice by pravděpodobně mohl být modifikován do trojúhelníku, což by umožnilo lepší kontrolu nad odpadávajícími díly střechy.
 
 
\subsubsection{Akční členy}
 
Většina akčních členů je konstruována s důrazem na maximální
spolehlivost. Akční členy proto jsou pružiny s
přepalovacími \gls{PE} pojistkami (silonové vlákno, nebo stuha
přepalovaná výkonovým rezistorem) ke spínáni proudu do rezistorů
je využit modul \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/NFET4X01B}{NFET4X01B}
Nejdříve byl vyroben prototyp odpalování pružiny pro otevírání víka pozemní vypouštěcí stanice. Na kterém byla demonstrována funkčnost takového řešení. Tento pokus nejlépe ilustruje \href{http://www.mlab.cz/redmine/attachments/download/3/video-2013-03-09-23-43-33.mp4}{dokumentační video}.
Většina akčních členů je konstruována s důrazem na maximální spolehlivost. Konstrukce akčních členů je převzata z kosmických technologií používaných na družicích Magion, proto jsou použity pružiny s přepalovacími \gls{PE} pojistkami (silonové vlákno, nebo stuha přepalovaná výkonovým rezistorem) ke spínáni proudu do rezistorů je využit modul \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/NFET4X01B}{NFET4X01B} Nejdříve byl vyroben prototyp odpalování pružiny pro otevírání víka pozemní vypouštěcí stanice. Na kterém byla demonstrována funkčnost takového řešení. Tento pokus nejlépe ilustruje \href{http://www.mlab.cz/redmine/attachments/download/3/video-2013-03-09-23-43-33.mp4}{dokumentační video}.
 
U tohoto prototypu bylo zjištěno, že doba přepalování je poměrně dlouhá, v důsledku nízkého topného výkonu rezistoru (47 $\Omega$ @ 12 V) což nebylo vhodné. Bylo to důsledkem snahy zachovat cermetový rezistor pro opakované použití. V dalším experimentu byl rezistor nahrazen \href{http://www.tme.eu/cz/details/m0.4w-10r/metalizovane-rezistory-tht-04w/royal-ohm/mff04ff0100a5/#}{miniaturní verzí} s odporem 10 $\Omega$, avšak v tomto případě došlo při napájení 12 V k okamžitému přepálení odporu bez poškození zajišťovacího pásku. Při použití 5V napájení již odpor vydržel a zároveň k přepálení zajišťovacího pásku došlo do 3s.
 
322,11 → 327,11
 
\subparagraph{Probuzení od časovače} Pro přesné časování během celého procesu odpalování je využito funkce časovače. Ten se v každém kroku odpalování sepne na určitou dobu, která je celočíselným násobkem celkové doby, jež se čeká v daném kroku. Tento postup byl zvolen z toho důvodu, aby mohla být průběžně aktualizována zpráva pro uživatele vyjadřující čas, který zbývá do ukončení daného úkolu.
 
\paragraph{Příjem příkazu od uživatele}
\subparagraph{Příjem příkazu od uživatele}
 
Pro komunikaci s uživatelem je využito sériové linky. Ta se využívá jak pro informování uživatele o aktuálním stavu programu, tak zároveň k příjmu příkazů od uživatele. Celý algoritmus příjmu příkazu spočívá ve vyčítání znaků zadaných uživatelem znak za znakem až do té chvíle, kdy je stisknut ENTER a nebo je překročena maximální délka příkazu. Poté se buď zadaný příkaz dekóduje a následně provede a nebo je vypsána informace, že příkaz nebyl rozeznán.
 
\paragraph{Příjem dat z GPS modulu}
\subparagraph{Příjem dat z GPS modulu}
 
Posledním vláknem využívaném ve firmwaru vypouštěče je vlákno, které se stará o příjem a dekódování NMEA zprávy posílané po sériové lince z GPS modulu
\cite{GPS_ublox}. Každou vteřinu je vyčítána NMEA zpráva a z ní je vybrána GPRMC zpráva, ze které je následně získána informace o aktuálním čase, datu a poloze stanice. Tato informace slouží jednak pro přesné logování událostí a zároveň v budoucnu pro snadné lokalizování vypouštěcí stanice.
396,6 → 401,8
\end{itemize}
GPS je potřeba vybrat tak, aby fungovala i ve větších výškáchp což je omezeno směrnicí \href{http://en.wikipedia.org/wiki/CoCom#Legacyi}{CoCom}.
 
Při realizaci sondy se může stát, že \gls{UCL} bude zavrženo použití \gls{GPS} na palubě sondy a k měření pozice bude nutno využít jinou technologii. Například jednoduchý maják umístěný na sondě a Multilaterace \cite{TDOA}
 
\subsubsection{Napájení sondy během letu}
 
\begin{itemize}
451,7 → 458,7
\begin{center}
\includegraphics[width=10cm]{img/Schema_ATmega.png}
\caption{Blokové schéma balónové sondy}
\label{fig:blokpozem}
\label{fig:balon_sonda}
\end{center}
\end{figure}
 
477,13 → 484,13
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
prostřednictvím navigační výstrahy formou zprávy \gls{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
\gls{UCL}. 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 vypuštění balónu nejbližšímu stanovišti letových provozních služeb.
490,15 → 497,14
Materiál (lano, provázek) spojující balón se sondou nesmí vydržet větší
sílu než 230~N.
 
\hyperdef{}{dostup}{\paragraph{Dostup}\label{dostup}}
\paragraph{Dostup}
Pro dostup nejsou právní omezení.
 
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
výjimkou kdy tak povolí \gls{UCL} nebo kdy je prostor vyhrazen pro let
předmětného balónu. Provoz balónu blízko hranic a letišť je
problematický, nedoporučuje se.
 
506,13 → 512,13
 
\begin{itemize}
\item
Navržení bezpečné sondy, která splní požadavky ÚCL pro kategorii B2.
Navržení bezpečné sondy, která splní požadavky \gls{UCL} pro kategorii B2.
\item Řízené stoupání a aktivní zabránění vzniku kolize. Takový systém by mohl zároveň zjednodušit návrat sondy viz
\href{http://www.youtube.com/watch?v=rpBnurznFio}{zde})
\item Autodestrukce při hrozící srážce.
\end{itemize}
 
Bylo zvoleno první řešení, a to navržení bezpečné sondy spadající do kategorie B2. Finální systém bude muset být předložen k posouzení komisi na ÚCL.
Bylo zvoleno první řešení, a to navržení bezpečné sondy spadající do kategorie B2. Finální systém bude muset být předložen k posouzení komisi na \gls{UCL}.
 
\subsection{Meteorologický balón}
 
554,10 → 560,8
\begin{itemize}
\item
Odhad vektoru meteoru v atmosféře
\item Záznam dostupných meteorologických dat pro pozdější rekonstrukci meteorologické situace v průběhu události (družicové snímky, aktuálně měřené hodnoty ČHMÚ, radarové snímky)
\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
574,7 → 578,7
Přeplánování startu v důsledku neúspěšného vypuštění nebo zamítnutí
stanicí.
\item
Kontrola potenciálního narušení vzdušného prostoru a zakázaných zón.
Kontrola potenciálního narušení vzdušného prostoru a zakázaných zón na základě modelových předpovědí vycházejících z informací dostupných v době startu sondy.
\end{itemize}
\subsection{Správa systému}
 
602,12 → 606,14
\subsection{Doporučení pro další cvičení}
U tohoto konkrétního projektu byla největším nedostatkem výbava fakultních laboratoří. Balón byl svařován v dílně Fakulty strojní a finální box byl sestavován ve velice dobře vybavené \href{http://macgyver.sh.cvut.cz/}{bastlírně} bloku 9 na Strahově. Poděkování patří především provozovatelům právě této Strahovské dílny, která byla týmu k dispozici bez jakýchkoli komplikací včetně kompletního vybavení.
 
http://www.chibios.org/dokuwiki/doku.php
\bibliographystyle{ieeetr}
\bibliography{zprava.cs}
\addcontentsline{toc}{section}{Literatura}
 
\printglossaries
\glsaddall
\glsaddall
 
\vfill
Projekt byl realizován z prostředků firmy Universal Scientific Technologies s.r.o.
\end{document}