Rev 3044 Rev 3057
Line 18... Line 18...
18 \oddsidemargin 0cm 18 \oddsidemargin 0cm
19 \pagestyle{fancy} 19 \pagestyle{fancy}
20 \addtolength{\headsep}{30 pt} 20 \addtolength{\headsep}{30 pt}
21 \addtolength{\footskip}{50 pt} 21 \addtolength{\footskip}{50 pt}
22   22  
-   23 \setlength{\headheight}{17pt}
-   24  
23 \fancyfoot{} 25 \fancyfoot{}
24 \fancyfoot[L] 26 \fancyfoot[L]
25 {\raisebox{-0.75cm}{\includegraphics[width=1.5cm]{img/datamatrix.png}} \footnotesize { \begin{tabular}{cc} 27 {\raisebox{-0.75cm}{\includegraphics[width=1.5cm]{./img/datamatrix.png}} \footnotesize { \begin{tabular}{cc}
26 pomiceva & jichapav \\ 28 pomiceva & jichapav \\
27 kakonjak & poskozby\\ 29 kakonjak & poskozby\\
28 hanuson1 & \\ 30 hanuson1 & \\
29 \end{tabular}} 31 \end{tabular}}
30 } 32 }
31 \fancyfoot[R] {\thepage} 33 \fancyfoot[C] {\thepage}
-   34 \fancyfoot[R] {\raisebox{-0.75cm}{\includegraphics[height=1.0cm]{./img/Logo_UST.png}}}
32   35  
33   36  
34 \begin{document} 37 \begin{document}
35 \title{Technická zpráva - Automatický vypouštěč meteobalónů ABL01A} 38 \title{Technická zpráva - Automatický vypouštěč meteobalónů ABL01A}
36 \author{Eva Pomíchalová, Jakub Kákona (kaklik@mlab.cz),\\ Ondřej Hanus, Pavel Jícha, Zbyněk Poskočil} 39 \author{Eva Pomíchalová, Jakub Kákona (kaklik@mlab.cz),\\ Ondřej Hanus, Pavel Jícha, Zbyněk Poskočil}
Line 136... Line 139...
136   139  
137 \subsection{Mechanická konstrukce} 140 \subsection{Mechanická konstrukce}
138   141  
139 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. 142 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.
140   143  
-   144 \begin{figure}[hbtp]
-   145 \centering
-   146 \includegraphics[width=10cm]{./img/domecek.JPG}
-   147 \caption{Konstrukční díly pozemního vypouštěcího boxu}
-   148 \label{fig:box}
-   149 \end{figure}
-   150  
141 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. 151 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.
142   152  
143   153  
144 \subsubsection{Akční členy} 154 \subsubsection{Akční členy}
145   155  
146 Většina akčních členů je konstruována s důrazem na maximální -  
147 spolehlivost. Akční členy proto jsou pružiny s -  
148 přepalovacími \gls{PE} pojistkami (silonové vlákno, nebo stuha -  
149 přepalovaná výkonovým rezistorem) ke spínáni proudu do rezistorů -  
150 je využit modul \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/NFET4X01B}{NFET4X01B} -  
151 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}. 156 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}.
152   157  
153 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. 158 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.
154   159  
155 \begin{figure}[hbtp] 160 \begin{figure}[hbtp]
156 \centering 161 \centering
Line 320... Line 325...
320   325  
321 \subparagraph{Příjem příkazu pro zrušení odpalu} V případě příjmu zprávy, která přikazuje ukončení procesu odpalování, se deaktivují výstupy aktivní během vypouštění a uživatel je informován o úspěšném přerušení celé sekvence. 326 \subparagraph{Příjem příkazu pro zrušení odpalu} V případě příjmu zprávy, která přikazuje ukončení procesu odpalování, se deaktivují výstupy aktivní během vypouštění a uživatel je informován o úspěšném přerušení celé sekvence.
322   327  
323 \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. 328 \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.
324   329  
325 \paragraph{Příjem příkazu od uživatele} 330 \subparagraph{Příjem příkazu od uživatele}
326   331  
327 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. 332 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.
328   333  
329 \paragraph{Příjem dat z GPS modulu} 334 \subparagraph{Příjem dat z GPS modulu}
330   335  
331 Posledním vláknem využívaném ve firmwaru vypouštěče je vlákno, které se stará o příjem a dekódování NMEA zprávy posílané po sériové lince z GPS modulu 336 Posledním vláknem využívaném ve firmwaru vypouštěče je vlákno, které se stará o příjem a dekódování NMEA zprávy posílané po sériové lince z GPS modulu
332 \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. 337 \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.
333   338  
334 \subsubsection{Uživatelské rozhraní} 339 \subsubsection{Uživatelské rozhraní}
Line 394... Line 399...
394 Radiomoduly: \href{http://www.artbrno.cz}{http://www.artbrno.cz}, 399 Radiomoduly: \href{http://www.artbrno.cz}{http://www.artbrno.cz},
395 \href{http://www.anaren.com}{http://www.anaren.com} 400 \href{http://www.anaren.com}{http://www.anaren.com}
396 \end{itemize} 401 \end{itemize}
397 GPS je potřeba vybrat tak, aby fungovala i ve větších výškáchp což je omezeno směrnicí \href{http://en.wikipedia.org/wiki/CoCom#Legacyi}{CoCom}. 402 GPS je potřeba vybrat tak, aby fungovala i ve větších výškáchp což je omezeno směrnicí \href{http://en.wikipedia.org/wiki/CoCom#Legacyi}{CoCom}.
398   403  
-   404 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}
-   405  
399 \subsubsection{Napájení sondy během letu} 406 \subsubsection{Napájení sondy během letu}
400   407  
401 \begin{itemize} 408 \begin{itemize}
402 \item 409 \item
403 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium\_battery}{Lithiový článek} 410 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium\_battery}{Lithiový článek}
Line 449... Line 456...
449   456  
450 \begin{figure} 457 \begin{figure}
451 \begin{center} 458 \begin{center}
452 \includegraphics[width=10cm]{img/Schema_ATmega.png} 459 \includegraphics[width=10cm]{img/Schema_ATmega.png}
453 \caption{Blokové schéma balónové sondy} 460 \caption{Blokové schéma balónové sondy}
454 \label{fig:blokpozem} 461 \label{fig:balon_sonda}
455 \end{center} 462 \end{center}
456 \end{figure} 463 \end{figure}
457   464  
458 \subsubsection{Legislativní požadavky} 465 \subsubsection{Legislativní požadavky}
459   466  
Line 475... Line 482...
475 hmotnosti přesahující 0,1 kg. Vzhledem k této definici bude nutné mít 482 hmotnosti přesahující 0,1 kg. Vzhledem k této definici bude nutné mít
476 pro provoz balónu povolení. Všechny informace ohledně letu (jako je 483 pro provoz balónu povolení. Všechny informace ohledně letu (jako je
477 datum, čas, místo vypuštění, užitečné zatížení atp.) musí být zveřejněny 484 datum, čas, místo vypuštění, užitečné zatížení atp.) musí být zveřejněny
478 v Letecké informační příručce (AIP). Pro vypuštění ve zvláštních 485 v Letecké informační příručce (AIP). Pro vypuštění ve zvláštních
479 případech, jako je mimořádné pozorování, je potřeba upozornit 486 případech, jako je mimořádné pozorování, je potřeba upozornit
480 prostřednictvím navigační výstrahy formou zprávy NOTAM, která se musí 487 prostřednictvím navigační výstrahy formou zprávy \gls{NOTAM}, která se musí
481 podat minimálně 24 hodin před vzletem balónu. 488 podat minimálně 24 hodin před vzletem balónu.
482   489  
483 \paragraph{Materiály} 490 \paragraph{Materiály}
484   491  
485 Balón nesmí být plněn hořlavými a výbušnými plyny s výjimkou povolení 492 Balón nesmí být plněn hořlavými a výbušnými plyny s výjimkou povolení
486 ÚCL. Omezení pro materiál antény ani baterií nejsou definovány. Materiál 493 \gls{UCL}. Omezení pro materiál antény ani baterií nejsou definovány. Materiál
487 balónu také není definován, ale při použití balónu o vysoké svítivosti 494 balónu také není definován, ale při použití balónu o vysoké svítivosti
488 nebo zhotoveného z materiálů o velké světelné nebo radarové odrazivosti 495 nebo zhotoveného z materiálů o velké světelné nebo radarové odrazivosti
489 musí být oznámeno vypuštění balónu nejbližšímu stanovišti letových provozních služeb. 496 musí být oznámeno vypuštění balónu nejbližšímu stanovišti letových provozních služeb.
490 Materiál (lano, provázek) spojující balón se sondou nesmí vydržet větší 497 Materiál (lano, provázek) spojující balón se sondou nesmí vydržet větší
491 sílu než 230~N. 498 sílu než 230~N.
492   499  
493 \hyperdef{}{dostup}{\paragraph{Dostup}\label{dostup}} 500 \paragraph{Dostup}
494   -  
495 Pro dostup nejsou omezení. 501 Pro dostup nejsou právní omezení.
496   502  
497 \paragraph{Místo vypuštění} 503 \paragraph{Místo vypuštění}
498   504  
499 Omezení se týká všech Zakázaných, Nebezpečných a Omezených prostorů, 505 Omezení se týká všech Zakázaných, Nebezpečných a Omezených prostorů,
500 stejně jako dočasně aktivovaných prostorů v době jejich používaní, s 506 stejně jako dočasně aktivovaných prostorů v době jejich používaní, s
501 výjimkou kdy tak povolí ÚCL nebo kdy je prostor vyhrazen pro let 507 výjimkou kdy tak povolí \gls{UCL} nebo kdy je prostor vyhrazen pro let
502 předmětného balónu. Provoz balónu blízko hranic a letišť je 508 předmětného balónu. Provoz balónu blízko hranic a letišť je
503 problematický, nedoporučuje se. 509 problematický, nedoporučuje se.
504   510  
505 \paragraph{Řešení legislativních problémů} 511 \paragraph{Řešení legislativních problémů}
506   512  
507 \begin{itemize} 513 \begin{itemize}
508 \item 514 \item
509 Navržení bezpečné sondy, která splní požadavky ÚCL pro kategorii B2. 515 Navržení bezpečné sondy, která splní požadavky \gls{UCL} pro kategorii B2.
510 \item Řízené stoupání a aktivní zabránění vzniku kolize. Takový systém by mohl zároveň zjednodušit návrat sondy viz 516 \item Řízené stoupání a aktivní zabránění vzniku kolize. Takový systém by mohl zároveň zjednodušit návrat sondy viz
511 \href{http://www.youtube.com/watch?v=rpBnurznFio}{zde}) 517 \href{http://www.youtube.com/watch?v=rpBnurznFio}{zde})
512 \item Autodestrukce při hrozící srážce. 518 \item Autodestrukce při hrozící srážce.
513 \end{itemize} 519 \end{itemize}
514   520  
515 Bylo zvoleno první řešení, a to navržení bezpečné sondy spadající do kategorie B2. Finální systém bude muset být předložen k posouzení komisi na ÚCL. 521 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}.
516   522  
517 \subsection{Meteorologický balón} 523 \subsection{Meteorologický balón}
518   524  
519 Balón pro meteorologickou sondu je samostatný problém neboť sonda stoupá během letu do výšek až 30 km a dochází tak k namáhání balónu rychlou změnou teploty a nízkými teplotami (-60 $^\circ$). Zároveň se přibližně 13x zvětší objem balónu. 525 Balón pro meteorologickou sondu je samostatný problém neboť sonda stoupá během letu do výšek až 30 km a dochází tak k namáhání balónu rychlou změnou teploty a nízkými teplotami (-60 $^\circ$). Zároveň se přibližně 13x zvětší objem balónu.
520   526  
Line 552... Line 558...
552 \subsection{Zpracování dostupných dat} 558 \subsection{Zpracování dostupných dat}
553   559  
554 \begin{itemize} 560 \begin{itemize}
555 \item 561 \item
556 Odhad vektoru meteoru v atmosféře 562 Odhad vektoru meteoru v atmosféře
557 \item -  
558 Záznam dostupných meteorologických dat pro pozdější rekonstrukci -  
559 (družicové snímky, aktuálně měřené hodnoty ČHMÚ, radarové snímky) 563 \item Záznam dostupných meteorologických dat pro pozdější rekonstrukci meteorologické situace v průběhu události (družicové snímky, aktuálně měřené hodnoty ČHMÚ, radarové snímky)
560 \item 564 \item
561 Sběr dat z jednotlivých stanic 565 Sběr dat z jednotlivých stanic
562 \item 566 \item
563 Výpočet vektoru a výškových profilů větru 567 Výpočet vektoru a výškových profilů větru
564 \end{itemize} 568 \end{itemize}
Line 572... Line 576...
572 Přidělení příkazu ke startu jednotlivým stanicím. 576 Přidělení příkazu ke startu jednotlivým stanicím.
573 \item 577 \item
574 Přeplánování startu v důsledku neúspěšného vypuštění nebo zamítnutí 578 Přeplánování startu v důsledku neúspěšného vypuštění nebo zamítnutí
575 stanicí. 579 stanicí.
576 \item 580 \item
577 Kontrola potenciálního narušení vzdušného prostoru a zakázaných zón. 581 Kontrola potenciálního narušení vzdušného prostoru a zakázaných zón na základě modelových předpovědí vycházejících z informací dostupných v době startu sondy.
578 \end{itemize} 582 \end{itemize}
579 \subsection{Správa systému} 583 \subsection{Správa systému}
580   584  
581 \begin{itemize} 585 \begin{itemize}
582 \item 586 \item
Line 600... Line 604...
600 Dále bude potřeba vylepšit firmware tak, aby časování sekvence fungovalo korektním způsobem. 604 Dále bude potřeba vylepšit firmware tak, aby časování sekvence fungovalo korektním způsobem.
601   605  
602 \subsection{Doporučení pro další cvičení} 606 \subsection{Doporučení pro další cvičení}
603 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. 607 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.
604   608  
605 http://www.chibios.org/dokuwiki/doku.php -  
606 \bibliographystyle{ieeetr} 609 \bibliographystyle{ieeetr}
607 \bibliography{zprava.cs} 610 \bibliography{zprava.cs}
608 \addcontentsline{toc}{section}{Literatura} 611 \addcontentsline{toc}{section}{Literatura}
609   612  
610 \printglossaries 613 \printglossaries
611 \glsaddall 614 \glsaddall
-   615  
-   616 \vfill
-   617 Projekt byl realizován z prostředků firmy Universal Scientific Technologies s.r.o.
612 618
613 \end{document} 619 \end{document}